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APD: Wie wird ein Antrieb dimensioniert?

APD: Wie wird ein Antrieb dimensioniert?

Quelle: APD

Auswahlverfahren
Die richtige Abstimmung einer Antriebsstrangkombination für luftgestützte Anwendungen kann aufgrund der vielen Optionen entmutigend sein.
Zuerst sollten die gewünschten Flugeigenschaften oder die beabsichtigten Missionsattribute spezifiziert werden; zum Beispiel zu identifizieren, ob ein Hochgeschwindigkeits- oder ein Hocheffizienzflug das Ziel ist.
Zweitens ist die Maximierung der Spannung im System unerlässlich, da sie die thermische Belastung des gesamten Antriebsstrangs reduziert. Höhere Spannung = niedrigerer Strom bei gleicher Leistung.

Propeller
Die Auswahl sollte beim Propeller beginnen, da die Wahl der Anwendung ihn direkt beeinflusst.
Zum Beispiel ist ein längerer Propeller mit niedrigerer Steigung besser für Langstrecken-/Hocheffizienzflüge geeignet, verglichen mit einem kleineren/hohen Drehzahlpropeller, der besser für eine höhere Geschwindigkeitseffizienz geeignet ist.

Große, sich langsamer drehende Propeller sind leiser und effizienter.
Erhöhen Sie daher die Größe und verringern Sie die Drehzahl so weit wie möglich, um die Effizienz zu steigern.

Kleinere Propeller wechseln die Geschwindigkeit schneller und sind daher besser für Anwendungen mit höherer Dynamik und höheren Geschwindigkeiten geeignet.

Die Spitzengeschwindigkeit des Propellers muss unter Mach 0,7 gehalten werden, um die aerodynamischen Verluste und die Strömungswerte auf einem angemessenen Niveau zu halten.
Das Drücken über Mach 0,7 an der Spitzengeschwindigkeit führt zu einem übermäßigen Stromverbrauch (und damit thermischen Verlusten) für einen minimalen Schubgewinn.

Motor
Neben der Auswahl des Propellers und der gewünschten Systemspannung können auch die Spezifikationen des Motors gewählt werden. Verallgemeinernd sind die zwei Haupttypen von Motoren verfügbar, die verwendet werden:

Flachere, breitere Statoren sind für höhere Wirkungsgrade ausgelegt. Außerdem lassen sie sich leichter kühlen.

Größere und schmalere Statoren sind im Allgemeinen besser für höhere Drehzahlen geeignet.

Normalerweise ist die vom Hersteller angegebene kV eines Motors die unbelastete kV. Unter Last sinkt die effektive kV um ca. 10-15 %. Dies sollte jedoch mit dem Hersteller für eine bestimmte Last bestätigt werden.

Bei der Dimensionierung eines Motors muss die belastete kV so gewählt werden, dass die maximale Systemspannung x kV die zuvor für den Propeller gewählte maximale Drehzahl nicht überschreitet (unter Berücksichtigung von Drehzahl = kV x Spannung). Dadurch wird sichergestellt, dass der größte Lastpunkt bei 100 % Gas auftritt.

ESC
Nach der Auswahl des Propellers, des Motors und der Betriebsspannung ist der Prozess der ESC-Auswahl unkompliziert. Wenn Sie sich nur auf die Leistungsanforderungen der Einheit konzentrieren, kann die Verwendung eines statischen Schubrechners dabei helfen, die maximale Stromaufnahme des Propellers bei maximaler Drehzahl zu ermitteln.
Dann kann durch Kombinieren dieser Informationen mit der Betriebsspannung des Systems ein geeigneter ESC ausgewählt werden.

Beispiel
9 kg Schub erforderlich (maximal):

15-Zoll-Propeller ausgewählt. 15x10x2.

12500 U/min, laut Herstellerangabe.

50 V, 12S Systemspannung.

Aus diesem Grund gewählter Motor: 280 kV

Laut dem Schub-/Leistungsrechner beträgt unsere maximale mechanische Leistung bei diesen Drehzahlen 4,9 kW. 4,9 kW / 50 V = 98 Ampere maximale statische Stromaufnahme. Daher ist ein 12S, 120 A ESC ausreichend.

Zusammenfassend sind die Schritte einfach und wie folgt:

1. Dimensionieren Sie einen Propeller für das gewünschte Systemschubniveau.
2. Dimensionieren Sie einen Motor für die gewünschte Drehzahl und Leistung.
3. Dimensionieren Sie den ESC unter Berücksichtigung der Systemspannung und der maximalen Stromstärke.

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