Здравствуйте дорогие друзья и единомышленники!
Представляю вашему вниманию новую программку для экспериментов с электродвигателями и пропеллерами.
Motor_v1.0.rar (Для Windows)
Представляю вашему вниманию новую программку для экспериментов с электродвигателями и пропеллерами.
Motor_v1.0.rar (Для Windows)
Идея написания данной программы родилась очень давно и была уже реализована на бейсике моим отцом. Теперь появилось желание её возродить, освежить и переписать под Windows. За основу взяты расчёты из книги Т. Кенио и С. Нагамори «Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами». В ней представлен алгоритм расчёта статических характеристик. Мы же решили пойти дальше и добавили расчёт воздушного винта.
В ходе домашних экспериментов было замечено, что расчёты отличаются от действительности. Хотя все тенденции графиков верны. В чём ошибка пока выяснить не удалось. Может проблему можно будет решить введением корректирующего коэффициента?..
В программе есть функциональные ограничения:
- воздушный винт насажен на вал мотора, т.е. редуктор не предусмотрен;
- на мотор подается полный газ, т.е. ШИМ 100%;
- при загрузке файла с опечатками программа ломается и требуется перезагрузка (такой уж я программист))).
Графики:
Iя – ток в цепи якоря;
Pвх – входная мощность электрическая;
Pвых – выходная мощность механическая;
η – КПД электродвигателя;
Ω – обороты вращения;
T – крутящий момент «В функции момента»;
T – крутящий момент (график в виде прямой линии) и момент сопротивления винта (график в виде параболы) «В функции оборотов».
«В функции оборотов» – по оси абсцисс (горизонтальной) отложены обороты вращения;
«В функции момента» – по оси абсцисс (горизонтальной) отложен момент.
Вертикальная оранжевая линия – установившийся режим работы двигателя при заданном винте и скорости полёта;
Вертикальная серая линия – просмотр числовых значений в выбранном режиме работы двигателя.
Входные данные для расчёта:
Параметры двигателя
Напряжение питания – напряжение, подающееся на двигатель;
Ток холостого хода – ток потребляемый двигателем на холостом ходу;
Сопротивление якоря – омическое сопротивление якоря;
Обороты холостого хода – обороты развиваемые двигателем на холостом ходу, можно рассчитать как Kv (об/мин/В) умноженные на напряжение питания (В);
Падение напряжения на щётках – для коллекторных двигателей обычно принимают 1 В, для бесколлекторных 0 В.
Параметры винта
Диаметр винта – диаметр винта в дюймах;
Шаг винта – шаг винта в дюймах;
Хорда лопасти – хорда лопасти винта, постоянна по всей длине (что-то вроде САХ);
Кол-во лопастей – количество лопастей винта;
Доб. угол атаки – добавочный угол атаки для имитации лопасти с постоянным шагом от основания до кончика, как у вертолёта;
Скорость полёта – скорость полёта вдоль оси винта, как у самолётов, но не вертолётов и коптеров.
Для вертолёта, коптера и других зависающих моделей нужно задать:
Шаг винта - 0” (без крутки лопасти);
Доб. угол атаки – угол атаки лопасти, ° (например 4°);
Скорость полёта – 0 м/с (режим висения).
Вот такая получилась программка. В дальнейшем есть задумки перенести расчёты в программу Plane Thrust. Это помогло бы рассчитать энергозатраты на полёт при заданных параметрах планера и мотоустановки. Но это пока в мечтах.
Надеюсь, программа будет кому-то интересной и полезной.
В ходе домашних экспериментов было замечено, что расчёты отличаются от действительности. Хотя все тенденции графиков верны. В чём ошибка пока выяснить не удалось. Может проблему можно будет решить введением корректирующего коэффициента?..
В программе есть функциональные ограничения:
- воздушный винт насажен на вал мотора, т.е. редуктор не предусмотрен;
- на мотор подается полный газ, т.е. ШИМ 100%;
- при загрузке файла с опечатками программа ломается и требуется перезагрузка (такой уж я программист))).
Графики:
Iя – ток в цепи якоря;
Pвх – входная мощность электрическая;
Pвых – выходная мощность механическая;
η – КПД электродвигателя;
Ω – обороты вращения;
T – крутящий момент «В функции момента»;
T – крутящий момент (график в виде прямой линии) и момент сопротивления винта (график в виде параболы) «В функции оборотов».
«В функции оборотов» – по оси абсцисс (горизонтальной) отложены обороты вращения;
«В функции момента» – по оси абсцисс (горизонтальной) отложен момент.
Вертикальная оранжевая линия – установившийся режим работы двигателя при заданном винте и скорости полёта;
Вертикальная серая линия – просмотр числовых значений в выбранном режиме работы двигателя.
Входные данные для расчёта:
Параметры двигателя
Напряжение питания – напряжение, подающееся на двигатель;
Ток холостого хода – ток потребляемый двигателем на холостом ходу;
Сопротивление якоря – омическое сопротивление якоря;
Обороты холостого хода – обороты развиваемые двигателем на холостом ходу, можно рассчитать как Kv (об/мин/В) умноженные на напряжение питания (В);
Падение напряжения на щётках – для коллекторных двигателей обычно принимают 1 В, для бесколлекторных 0 В.
Параметры винта
Диаметр винта – диаметр винта в дюймах;
Шаг винта – шаг винта в дюймах;
Хорда лопасти – хорда лопасти винта, постоянна по всей длине (что-то вроде САХ);
Кол-во лопастей – количество лопастей винта;
Доб. угол атаки – добавочный угол атаки для имитации лопасти с постоянным шагом от основания до кончика, как у вертолёта;
Скорость полёта – скорость полёта вдоль оси винта, как у самолётов, но не вертолётов и коптеров.
Для вертолёта, коптера и других зависающих моделей нужно задать:
Шаг винта - 0” (без крутки лопасти);
Доб. угол атаки – угол атаки лопасти, ° (например 4°);
Скорость полёта – 0 м/с (режим висения).
Вот такая получилась программка. В дальнейшем есть задумки перенести расчёты в программу Plane Thrust. Это помогло бы рассчитать энергозатраты на полёт при заданных параметрах планера и мотоустановки. Но это пока в мечтах.
Надеюсь, программа будет кому-то интересной и полезной.
В параметрах винта не хватает формы лопастей , профиля лопастей и вес винта ( кока) .
Без этих значений хоть и винты с одинаковым диаметром и шагом , от разных производителей по разному показывают результаты .
По мне так только реальное тестирование с замерами силы тока , оборотов ,тяги , температуры . А в полёте ещё зависит от самой модели - какие размеры , аэродинамическое качество модели , углы установки ВМГ , сопротивление модели , какой режим полёта .
А для расчёта модели в полёте я уже дедал программу Plane Thrust. Теперь хорошо бы совместить её с этой, вот тогда будет бомба.
Сильно сомневаюсь, что такие вещи на ПФ могут быть "бомбой". )))
К примеру винты GWS 8х4 (6 грамм ) и АРС 8х4 ( 14 грамм ) .
Тестировались на одном движке , напряжение было одинаково , только с винтом АРС получилось на 2,5 Ампера больше , хоть и тяга почти одинакова .
Но самый прикол , что в полёте АРС плохо разгружает движок , по сравнению с GWS , а это влияет на время полёта .
Это не значит , что винты АРС хуже , просто они для более мощных ( оборотистых ) движков и для скоростных авиамоделей , с маленьким сопротивлением .
По мне , если реально заниматься "электричками" , авиамоделями , стоит проводить тестирование ВМГ не только в статике , а и в полёте . Тогда и можно подобрать оптимальные винты для движков .
Программы мало , что дают , с реальными испытаниями почти никогда не совпадают .
" - Петька, оторви таракану лапу.
Оторвал
- Беги. Побежал.
- Оторви еще одну.
Оторвал
- Беги. Побежал.
Короче, в конце концов оторвали все лапы.
- Беги. Не побежал. Петька, пиши, когда оторвали все лапы, потерял слух."
Что то вроде этого.
Так вот форма лопасти да, влияет, но никак не вес (а точнее масса), если конечно оба винта хорошо отбалансированы. А разное поведение ... Вы уверены что разные винты действительно соответствуют заявленному шагу. Вы никогда не пытались измерить шаг какого нибудь винта и сравнить с заявленным? Я пытался. Полная неразбириха. Детали уже не помню, но запомнил одно, что на разных радиусах шаг разный и ни один не соответствует заявленному. Подумал что может быть заявлен какой то средний или еще какой то. Плюнул, и не стал разбираться дальше.
А програмка, да, пока немного врет. Но она была не для того создана. Программа позволяет понять что такое статические характеристики электродвигателя, и сделать некоторые полезные выводы, и лучше понять что происходит с двигателем при эксплуатации на моделях, так сказать тенденцию.
Я и сам замеряю параметры на упоре и ... в полете. Что делать с замерами на упоре не знаю, они нужны разве что для коптеров. А для замеров в полете купил вот такую штуку
Обалденный "черный ящик". Пишет в себя кучу всяких параметров. Честно говоря, собственно он измеряет только напряжение (в том числе и побаночно), ток, обороты, темпереатуру и величину сигнала какого нибудь канала управления (например газа). Все остальное он рассчитывает и все записывает. Потом сидишь за компом и затылок чешеь ... А если синхронно еще и снимать на камеру, то вообще шикарно получается. Вот так.
Меня это удивило- или ты не авиамоделист? У винта нет постоянного шага.Берётся шаг на 0.5 R ,когда говорят о шаге...
Во, вспомнил, статья называлась "Этот капризный пропеллер". Можно наверное поиском поискать.
Данная программа - это инструмент для исследователей. Сложностей в её использовании я не вижу. Для построения всех характеристик электродвигателя достаточно измерить и ввести 2-3 параметра: ток, сопротивление, обороты (обороты часто указывают в магазине). Ну и поиграться с винтом, кому это интересно.
Корректировать код программы давайте пока не будем. Ни одной жалобы на глюки не поступало.
Формулы (мат. модель) для расчетов попробуем выложить. И хотел бы посоветоваться с народом, как эмитировать ШИМ. На что он влияет?
А у меня действительно пока нет ответа. Вернее есть, но не могу найти подтверждения. Хотя это все наверное можно измерить.
Ну начнем с того, что " ... Cотни моделистов строят модели опираясь ... ", а еще сотни строят не опираясь, а.
Дальше. Те кто "... строят ... опираясь ...", скорее всего строят так называемые "летающие табуретки", типа 3D крестолетов (только без обид, я потом поясню). Да, в этом случае достаточно знать тягу и ток на упоре.
"... Полученых данных вполне достаточно для постройки модели с хорошими летными качествами. " Сомнительное, на мой взгляд, утверждение. Я и сам снимаю тягу, ток и обороты на упоре. Но вот только не знаю, что потом мне с этими данными делать. Мне бы хотелось знать тягу, ток и обороты в полете. С уверенностью можно сказать только то, что тяга в полете будет меньше, ток - меньше, а обороты - больше, и все, и опять никакой конкретики.
Как, например, опираясь на результаты измерений построить модель, способную летать, ну скажем,час?
Короче. Опять все останутся при своих мнениях. Это я к тому, что кому то достаточно статических измерений, кому то они вообще не нужны, а кому то надо больше.
Вот лично вы, Юрий, при конструировании моделей, часто пользуетесь такими программами ? Помогли вам эти программы в создании модели, способной летать час ?
Правда в интернете я ее бесплатную не нашел.
А эта программа (графическое изображение статических характеристик электродвигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов (коими являются и наши безколлекторники ))) )) помогает понять что же из себя представляет электродвигатель, о чем большенство посетителей ПФ даже не догадываются. Да, она пока врет, и на практике ее не используешь, но она помогает понять принцип работы электродвигателя, и этим уже полезна. Правда не уверен что всем это интересно.
P.S. По секрету. Эта программа была написана автором по моей просьбе, и для меня. А суда выложить, да еще в таком виде, это был очень опрометчивый поступок.
Винт 8х4 GWS (рыжий) дает от трех банок 600 г при 12А (полный газ) и
винт 7х6 дает меньше оборотов при большем токе (двигатель один итот же, 1560 KV).
И какие я должен сделать выводы. И при этом метровая пенопластавая цесна (покупная) с 8х4 не летит, а с 7х6 летает отлично. Это как понимать. Какие я должен был стелать выводы из замеров на упоре? А?
Просто GWS 8х4 в полёте при таких оборотах начинает флаттерить . К примеру ставил такой винт на 2212 1400 kv , с ним нормально работает , более оборотистый движок - начинается флаттер винта в полёте на лёгкой модели , хотя в статике не было флаттера .
Шаг маленький , винт разгружает почти движок в "ноль" , максимальные обророты развивает без нагрузки .
Возможно , винт HD 8060 лучше бы подошёл http://www.parkflyer.ru/ru/product/1112223/ .
Чай коллективным разумом можно и исправить бы было ее "программа ломается и требуется перезагрузка".
Ну и уж коли программист, то пора начинать пользовать инструменты для хорошего программирования.
могу помочь, обяснить чего к чему там, чтобы было удобно пользовать.
Даже если не показывать код людям, то чтобы хотя бы у себя сохранялась история изменений проектов и бекапился код.
Вместе подумаем над коэффициентами или ещё какое решение найдется. Расчеты всегда отличаются от действительности.
А ещё пример исследования с помощью вашей проги пригодился бы, для наглядности.