馬達效率估算
必備工具:轉速計 電流和電壓計
先定義幾個名詞:
空轉電流 :輸出扭力為零時的電流(為轉速的函數)
運轉效率 :實際轉速/空載理論轉速(等於 外接電壓*KV值)
鐵損 :馬達矽鋼片的磁滯和渦電流損耗
kv值 :每加1v電壓,能增加的空轉轉速
馬達如果不計鐵損和摩擦損耗的話,所得的效率就會很接近運轉效率
了,網路上找的到的一般測試只有運轉效率,比較好一點的估計法是這樣:
效率=(運轉電流-空轉電流)/運轉電流 * (運轉轉速)/(無電流轉速)
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機械效益(實際扭力/理論扭力) 電效益(線圈實際作功/電源作功)
前面一項是機械效益(己把鐵損的阻力計入),後面一項是電效益,後項大約相當
於運轉效率,電流愈小機械效益愈低而電效益愈高,所以會有一轉速或電流的最佳
值,要求最佳效益電流可以用下式(只是不同表示法)計算之:
效率=(運轉電流-空轉電流)/運轉電流 * (電壓-內阻*運轉電流)/電壓
可以求得不同電壓下的最佳效率電流值,基本上有一個趨勢,電壓愈高效率會
增加,這在無刷馬達是對的,在碳刷馬達則還有碳刷的接觸和換相火花損耗,
就比較複雜了,不過使用無刷馬達也不能一昧加電壓,因為轉軸有轉速限制,
電變的BEC也有電壓限制。
如果有內阻和空轉電流的數據就可以直接算,(不過很可惜的,除了hacker的網
頁,其它的不是只有內阻就是只有空轉電流-_-|||,搞笑...)
內阻可以用轉差和電流的關係計算,馬達接上螺旋槳,前後轉速差為轉差,
(轉差/kv值)/電流差值=內阻
這樣要算效率就方便多了,只要試一支槳就行了,同時:
(電壓-內阻*運轉電流)*kv值,為此時的轉速
電壓*電流*效率,為此時的功率
利用螺旋槳功率和轉速的計算程式,平衡兩者的功率,此時的轉速比即應用的
齒比,選定齒比時,則可以用來配槳。
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以上,
以下寫給對最佳化有興趣的人看的....
功率和效率如何取捨要看電池的功率密度而定,同樣可以針對動力系的最大功率密度
進行最佳化:
不同功率輸出時:
電池重量=功率/電池功率密度/效率
求電流使: 功率/(馬達重+電池重) 為最大,即最大的總功率密度
基本上是電池愈爛,效率愈重要......
這樣就是這組搭配最暴力的方式了,不要用機體總功率密度為指標,因為會受到改變
機體的推進重量比影響,結果就是操馬達到爆最好。
這意思就是說,硬操馬達來拼推力,不如使用另一組更有效率的搭配,可以在同樣的
推進重量比下有更大的總功率密度。
註:推進重量比為 動力系重量/機體總重量,在這裡可以用來當作結構設計效率的
指標,意思是酬載/總重。(這個例子下,平常不是這樣用的)
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