作者XUEBILEN (4/30视小工科之夜)
看板NTUAviation
标题Re: 马达效率估算
时间Sun Apr 25 00:59:33 2004
※ 引述《opming (zero teacher )》之铭言:
: ※ 引述《Engine (居量反转)》之铭言:
: : 必备工具:转速计 电流和电压计
: : 先定义几个名词:
: : 空转电流 :输出扭力为 零时的电流(为转速的函数)
: ^^^^^^^^^^^^===>>这个我不懂ㄝ,扭力为零是不是指力矩为零
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
没错 扭力就是力矩
力矩最大时转速是零(马达无负载时)
最大转速时力矩是零
所以转速跟力矩成反比
: 也就是达最大转速吗???
: : 运转效率 :实际转速/空载理论转速(等於 外接电压*KV值)
: : 铁损 :马达矽钢片的磁滞和涡电流损耗
: : kv值 :每加1v电压,能增加的空转转速
: : 马达如果不计铁损和摩擦损耗的话,所得的效率就会很接近运转效率
: : 了,网路上找的到的一般测试只有运转效率,比较好一点的估计法是这样:
: : 效率=(运转电流-空转电流)/运转电流 * (运转转速)/(无电流转速)
: ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
: 证明?????????????
: 我觉得电流会改变耶!!因为感应电动势是 w*B*A*cos(wt)
: 这里w是角速度,B是磁场,A是线圈面积,t是时间变数,(wt)是磁场跟线圈面夹角
: (这里我假设马达只是单纯的单一线圈面的马达=>像国小用的电动机,我想就算是
: 真的一般用电动马达应该只差个常数(B*A部分)
: 大体上还是w*(K)cos(wt) )
: {以下假设马达以达最大速度}
: 又由冷次定律还是啥鸟定律?(R是线圈电阻,I是电流)
: 知
: 感应电动势+I*R=电池提供的电压(V常数) 另一磁场方向
: ||
: ==>> 故 w*BA*cos(wt)+I*R=V ||
: \ /
: { V-w*BA*cos(wt)} \/
: 所以 I= __________________
: R \ /
: ===>>磁场方向 ___\_/___
: / \
: / \
: 多线圈马达
: ∫(感应电动势)I*dt =所做的功 =∫w*BA*cos(wt)*I*dt
: ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^===>>从0 积到 2π/w(1周期)
: 得出(w*(B^2)*(A^2)*π)/(R)
: 又由∫V*I*dt=电池输出功====>>0积到 2π/w
: = (2*(V^2)*π) / (R*w)
: 故效率=(所做的功)/(电池输出功)= (w^2)*(B^2)*(A^2) / 2*(V^2) =====>(1式)
: w可测,V知道=>>V应该是电变控制(我若遥控器油门打中间,电压应该是最大电压一半吧??)
: 另外我假设我一开始抓住马达,让开关开起,并求其力矩(不难计算吧)
: 则我记得高中积过
: 某封闭通电静止线圈其在磁场中力矩 = IBAsin(α){α为磁场和线圈面夹角}
: 若α=π/2===>力矩最大=IBA=VBA/R=已知数(抓住马达求过)
: I,R已知(可求)=====>>>可求BA带回(1)式可求得效率
: 我的想法有错吗?????? (究竟我求的是什麽???)
: ????????????????????????????????????????????????????????????????????
: ?????????????????????????????????????????????????????????????????????/
: ??????????????????????????????????????????????????????????????????????/
: 以下没仔细看(派谁)
: :
: ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
: : 机械效益(实际扭力/理论扭力) 电效益(线圈实际作功/电源作功)
: : 前面一项是机械效益(己把铁损的阻力计入),後面一项是电效益,後项大约相当
: : 於运转效率,电流愈小机械效益愈低而电效益愈高,所以会有一转速或电流的最佳
: : 值,要求最佳效益电流可以用下式(只是不同表示法)计算之:
: : 效率=(运转电流-空转电流)/运转电流 * (电压-内阻*运转电流)/电压
: : 可以求得不同电压下的最佳效率电流值,基本上有一个趋势,电压愈高效率会
: : 增加,这在无刷马达是对的,在碳刷马达则还有碳刷的接触和换相火花损耗,
: : 就比较复杂了,不过使用无刷马达也不能一昧加电压,因为转轴有转速限制,
: : 电变的BEC也有电压限制。
: : 如果有内阻和空转电流的数据就可以直接算,(不过很可惜的,除了hacker的网
: : 页,其它的不是只有内阻就是只有空转电流-_-|||,搞笑...)
: : 内阻可以用转差和电流的关系计算,马达接上螺旋桨,前後转速差为转差,
: : (转差/kv值)/电流差值=内阻
: : 这样要算效率就方便多了,只要试一支桨就行了,同时:
: : (电压-内阻*运转电流)*kv值,为此时的转速
: : 电压*电流*效率,为此时的功率
: : 利用螺旋桨功率和转速的计算程式,平衡两者的功率,此时的转速比即应用的
: : 齿比,选定齿比时,则可以用来配桨。
: : ----
: : 以上,
: : 以下写给对最佳化有兴趣的人看的....
: : 功率和效率如何取舍要看电池的功率密度而定,同样可以针对动力系的最大功率密度
: : 进行最佳化:
: : 不同功率输出时:
: : 电池重量=功率/电池功率密度/效率
: : 求电流使: 功率/(马达重+电池重) 为最大,即最大的总功率密度
: : 基本上是电池愈烂,效率愈重要......
: : 这样就是这组搭配最暴力的方式了,不要用机体总功率密度为指标,因为会受到改变
: : 机体的推进重量比影响,结果就是操马达到爆最好。
: : 这意思就是说,硬操马达来拼推力,不如使用另一组更有效率的搭配,可以在同样的
: : 推进重量比下有更大的总功率密度。
: : 注:推进重量比为 动力系重量/机体总重量,在这里可以用来当作结构设计效率的
: : 指标,意思是酬载/总重。(这个例子下,平常不是这样用的)
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