Išsami apribojimų analizė

1. Įtampa (V) ir variklio KV reitingas

Tai yra tiesiausias ir kritiškiausias apribojimas.

Variklio KV įvertinimas: reiškia padidėjusį -apkrovos greitį 1 V įtampos padidėjimui. Pavyzdžiui, 1000 KV variklis, veikiantis 12 V įtampa, pasieks maždaug 1000 × 12=12000 aps./min. tuščiosios eigos greitį.

Akumuliatoriaus įtampa: paprastai žymima „S“ reikšmėmis (1S=3.7V, 2S=7.4V ir t. t.)

Santykiai:

Faktinis variklio greitis ≈ Akumuliatoriaus įtampa × Variklio KV vertė

Aukštos KV variklis + aukštos įtampos akumuliatorius:Dėl šio derinio variklio apsisukimai ir dideli srovės poreikiai lengvai viršija akumuliatoriaus ir ESC iškrovos ribas, todėl perdegimas.

Žemas KV variklis + žemos įtampos akumuliatorius: šis derinys užtikrina nepakankamą variklio greitį ir nesukuria tinkamos traukos. Dronas gali nesugebėti pakilti arba parodyti prastą manevringumą

.

Atitikties gairės:

Variklių gamintojai paprastai nurodo rekomenduojamą įtampos diapazoną. Pavyzdžiui, variklis, pažymėtas „Tinkas 4-6S“, turėtų būti suporuotas su baterijomis, kurių įtampa yra nuo 4S (14,8 V) iki 6S (22,2 V). Esant lygiaverčiams galios poreikiams, aukštos -įtampos, žemos-KV derinys paprastai veikia efektyviau nei žemos-įtampos, didelės KV sąranka, nes sunaudojama mažesnė srovė, todėl sumažėja laidų nuostoliai ir šilumos generavimas.

2. Akumuliatoriaus iškrovimo talpa (C-vertinimas)VS.Sistemos dabartinė paklausa

Tai susiję su kompromisu- tarp jėgos traukinio-sutrūkimo galimybės ir eksploatavimo saugos.

Sistemos maksimali srovė: didžiausia srovė, kurią ima vienas variklio/sraigto derinys, esant visu droseliu. Bendra srovė=Vieno variklio srovė × Variklių skaičius.

Didžiausia nuolatinio iškrovimo srovė=Akumuliatoriaus talpa (Ah) × Iškrovos greitis (C). Pavyzdžiui, 5000 mAh (5Ah) 30C akumuliatoriaus maksimali nuolatinio iškrovimo srovė yra 5 × 30=150A.

Apribojimas:

Didžiausia akumuliatoriaus iškrovimo srovė Didesnė arba lygi bendrai maksimaliai visų variklių srovei

Jei akumuliatoriaus C-klasės nepakanka: kai dronui reikia didelės traukos (pvz., greitas kilimas, didelis-skridimas), akumuliatorius negali tiekti pakankamai srovės, todėl jo išėjimo įtampa smarkiai sumažėja (žinoma kaip „įtampos kritimas“). Tai lemia:

Nepakankama galia, todėl pablogėja skrydžio charakteristikos.

Skrydžio vadovo paleidimas iš naujo arba valdymo praradimas, galintis sukelti avariją.

Akumuliatoriaus išsipūtimas, pažeidimas ar net gaisras dėl per didelio išsikrovimo.

Pernelyg didelės C{0}}baterijos: nors ir siūlo didesnes saugos ribas, jos paprastai yra sunkesnės ir brangesnės. Tarp šių veiksnių reikia rasti pusiausvyrą.

3. Baterijos talpa/svorisVSSkrydžio trukmė / efektyvumas

Tai reiškia nuolatinį{0}}ištvermės kompromisą.

Energijos tankis: Didesnė akumuliatoriaus talpa sukaupia daugiau energijos, teoriškai pailginant skrydžio trukmę.

Svorio nuolaida-: didesnės-talpos baterijos visada yra sunkesnės.

Apribojimų santykis:

Skrydžio laikas ∝ Akumuliatoriaus talpa / (bendra sistemos galia + galios padidėjimas dėl papildomo svorio)

Tai rodo mažėjančią grąžą:

Įdedate 50 % didesnės talpos bateriją.

Ši baterija taip pat yra 50% sunkesnė.

Norint kompensuoti šį papildomą svorį, variklis turi sunaudoti daugiau energijos, kad išlaikytų skrydį.

Galiausiai skrydžio laikas pailgėja gerokai mažiau nei 50%, o dėl per didelio akumuliatoriaus svorio gali net sumažėti.

Todėl, renkantis akumuliatoriaus talpą, reikia atsižvelgti į jo svorio įtaką orlaivio traukos -svorio ir -svorio santykiui bei variklio efektyvumui. Optimalus sprendimas yra rasti geriausią energijos tankio ir svorio pusiausvyrą.

4. Efektyvumo platforma

Variklio efektyvumas skiriasi priklausomai nuo skirtingų sukimosi greičių ir apkrovų. Jis turi „maksimalaus efektyvumo diapazoną“.

Akumuliatoriaus funkcija: tiekti tinkamą įtampą, kad variklis veiktų tiksliai didžiausio efektyvumo diapazone, kai naudojamas įprastas droselis (pvz., svyruojant, važiuojant).

Apribojimai: Netinkamai parinkus akumuliatoriaus įtampą, varikliai gali veikti mažai efektyviai skraidydami, paverčiant didelę elektros energiją šiluma, o ne trauka ir taip smarkiai sutrumpinant skrydžio trukmę.

II. Praktiniai mainų pavyzdžiai

FPV lenktyniniai dronai:

Tikslas: didžiausias traukos-ir-svorio santykis ir manevringumas.

Pasirinkimas: paprastai naudojami didelės-KV varikliai (pvz., 2000 KV+), suporuoti su didelės-C, vidutinės-talpos (pvz., 1300–1800 mAh) 4S arba 6S baterijomis. Aukoja ištvermę dėl sprogstamosios jėgos.

Aerofotografiniai dronai:

Tikslas: Didesnė ištvermė ir skrydžio stabilumas.

Pasirinkimas: paprastai naudojami žemos-KV varikliai (pvz., keli šimtai KV), suporuoti su aukštos-įtampos (6S), didelės-talpos (pvz., 5000 mAh+) baterijomis, pasižyminčiomis didelio energijos tankio. Šis aukštos{11}}įtampos, žemos srovės metodas padidina bendrą efektyvumą ir taip pailgina skrydžio trukmę.

Lengvi / pradinio lygio{0}}dronai:

Tikslas: kaštų kontrolė ir supaprastintas veikimas.

Pasirinkimas: naudokite žemos-įtampos (2S-3S) baterijas, suporuotas su atitinkamais vidutinės-įtampos KV varikliais. Sistemos galios ir srovės poreikiai yra palyginti maži, todėl akumuliatoriui ir ESC keliami mažiau griežti reikalavimai.

Drono baterijų ir variklių tarpusavio priklausomybė iš esmės yra energijos sistemos ir varomosios sistemos bendradarbiavimo projektavimo iššūkis.