تجزیه و تحلیل دقیق محدودیت ها

1. ولتاژ (V) و KV موتور

این نشان دهنده مستقیم ترین و بحرانی ترین محدودیت است.

رتبه بندی موتور KV: نشان دهنده افزایش سرعت بدون بار-به ازای افزایش ولتاژ 1 ولتی است. به عنوان مثال، یک موتور 1000 کیلوولتی که در ولتاژ 12 ولت کار می کند، به سرعت بیکاری تقریباً 1000 × 12=12000 RPM دست می یابد.

ولتاژ باتری: معمولاً با مقادیر «S» (1S=3.7V، 2S=7.4V و غیره) نشان داده می‌شود.

رابطه:

سرعت واقعی موتور ≈ ولتاژ باتری × مقدار KV موتور

موتور KV بالا + باتری ولتاژ بالا:این ترکیب منجر به سرعت موتور بسیار بالا و تقاضای جریان قابل توجهی می شود که به راحتی از محدودیت های تخلیه باتری و ESC فراتر می رود و منجر به سوختن می شود.

موتور KV پایین + باتری ولتاژ پایین: این ترکیب باعث می شود سرعت موتور ناکافی باشد و نیروی رانش کافی ایجاد نشود. پهپاد ممکن است قادر به بلند شدن نباشد یا قدرت مانور ضعیفی از خود نشان دهد

.

دستورالعمل تطبیق:

سازندگان موتور معمولاً محدوده ولتاژ توصیه شده را مشخص می کنند. به عنوان مثال، موتوری با علامت "مناسب برای 4-6S" باید با باتری هایی از 4S (14.8V) تا 6S (22.2V) جفت شود. برای نیازهای برق معادل، یک ترکیب-ولتاژ بالا، کم-KV معمولاً کارآمدتر از تنظیم{10}} ولتاژ پایین و KV بالا عمل می‌کند، زیرا جریان‌های کمتری را می‌کشد، تلفات سیم‌کشی و تولید گرما را کاهش می‌دهد.

2. ظرفیت تخلیه باتری (C-رتبه)در مقابلتقاضای فعلی سیستم

این به مبادله-میان "قابلیت انفجار" یک قطار برقی{1} و ایمنی عملیاتی مربوط می شود.

حداکثر جریان سیستم: حداکثر جریانی که توسط یک ترکیب موتور/پروانه با دریچه گاز کامل کشیده می شود. جریان کل=جریان تک موتور × تعداد موتورها.

حداکثر جریان تخلیه مداوم=ظرفیت باتری (Ah) × نرخ دشارژ (C). به عنوان مثال، یک باتری 5000 میلی آمپر ساعتی (5Ah) 30C دارای حداکثر جریان تخلیه مداوم 5 × 30=150 A است.

محدودیت:

حداکثر جریان تخلیه باتری بیشتر یا برابر با حداکثر جریان کل تمام موتورها است

اگر رتبه‌بندی C{0}} باتری ناکافی باشد: وقتی پهپاد به نیروی رانش بالا نیاز دارد (به عنوان مثال، صعود سریع،-پرواز با سرعت بالا)، باتری نمی‌تواند جریان کافی را تامین کند و باعث می‌شود ولتاژ خروجی آن به شدت کاهش یابد (معروف به "افت ولتاژ"). این منجر به:

قدرت ناکافی، منجر به کاهش عملکرد پرواز می شود.

راه اندازی مجدد کنترلر پرواز یا از دست دادن کنترل، به طور بالقوه باعث سقوط می شود.

تورم باتری، آسیب یا حتی آتش سوزی به دلیل تخلیه بیش از حد.

باتری‌های با نرخ C بسیار بالا: در حالی که حاشیه‌های ایمنی بیشتری را ارائه می‌کنند، معمولاً وزن سنگین‌تر و هزینه بالاتری دارند. باید بین این عوامل تعادل برقرار شود.

3. ظرفیت باتری / وزندر مقابلمدت زمان / کارایی پرواز

این نشان دهنده مبادله همیشگی-در مورد استقامت است.

چگالی انرژی: ظرفیت باتری بیشتر انرژی بیشتری را ذخیره می کند و از نظر تئوری طول پرواز را افزایش می دهد.

معاوضه وزن-: باتری‌های{{1} با ظرفیت بالاتر همیشه سنگین‌تر هستند.

رابطه محدودیت:

زمان پرواز ∝ ظرفیت باتری / (کل قدرت سیستم + افزایش توان به دلیل وزن اضافی)

این مثال کاهش بازدهی است:

باتری با ظرفیت 50 درصد بیشتر نصب می کنید.

این باتری نیز 50 درصد سنگین تر است.

برای جبران این وزن اضافی، موتور باید انرژی بیشتری برای حفظ پرواز مصرف کند.

در نهایت، افزایش زمان پرواز بسیار کمتر از 50٪ است و حتی ممکن است به دلیل وزن بیش از حد باتری کاهش یابد.

بنابراین، هنگام انتخاب ظرفیت باتری، باید تاثیر وزن آن را بر نسبت رانش به وزن و راندمان موتور هواپیما در نظر گرفت. راه حل بهینه در یافتن بهترین تعادل بین چگالی انرژی و وزن است.

4. پلت فرم کارایی

راندمان موتور در سرعت های چرخشی و بارهای مختلف متفاوت است. دارای "حداکثر محدوده کارایی" است.

عملکرد باتری: برای تامین ولتاژ مناسب که موتور را قادر می سازد تا در طول کاربردهای معمول دریچه گاز (مانند شناور کردن، شناور کردن) دقیقاً در محدوده حداکثر بازده خود کار کند.

محدودیت ها: انتخاب نامناسب ولتاژ باتری ممکن است باعث شود که موتورها در حین شناور شدن با راندمان پایین کار کنند و انرژی الکتریکی قابل توجهی را به جای رانش به گرما تبدیل کند و در نتیجه مدت پرواز را به شدت کاهش دهد.

II. تجارت عملی-از نمونه‌ها

پهپادهای مسابقه ای FPV:

هدف: نسبت رانش نهایی-به-وزن و قدرت مانور.

انتخاب: معمولاً از موتورهای{0}KV بالا (مثلاً 2000KV+) همراه با باتری‌های 4S یا 6S با ظرفیت-C، متوسط- (مثلاً 1300-1800 میلی‌آمپر ساعت) استفاده می‌کند. استقامت را فدای قدرت انفجاری می کند.

پهپادهای عکاسی هوایی:

هدف: افزایش استقامت و پایداری پرواز.

انتخاب: معمولاً از موتورهای {0}KV پایین (مثلاً چند صد KV) جفت شده با باتری‌هایی با ولتاژ بالا (6S)، ظرفیت{5} بالا (مثلاً 5000 میلی‌آمپر ساعت) با چگالی انرژی بالا استفاده می‌کند. این رویکرد جریان ولتاژ بالا و پایین{12}راندمان کلی را افزایش می‌دهد و در نتیجه مدت پرواز را طولانی‌تر می‌کند.

پهپادهای سبک وزن/ورودی-

هدف: کنترل هزینه و عملیات ساده.

انتخاب: از باتری‌های{0} ولتاژ پایین (2S-3S) که با موتورهای KV متوسط{4}}به بالا مرتبط هستند استفاده کنید. نیازهای برق و جریان سیستم نسبتاً کم است و نیازهای سختگیرانه کمتری را برای باتری و ESC ایجاد می کند.

رابطه متقابل بین باتری‌های پهپاد و موتورها اساساً یک چالش طراحی مشترک بین سیستم انرژی و سیستم رانش را تشکیل می‌دهد.