تويت
الأجزاء الكهربائية في الطائرات اللاسلكية وتناسب اختيارها مع نوع الطائرة وتصميمها ( المقال الثاني )
بسم الله الرحمن الرحيم
أولا / الأجزاء الكهربائية في الطائرات اللاسلكية :
تكون الأجزاء الكهربائية في الطائرات اللاسلكية نظام الدفع والطاقة والتوجيه ...
نتحدث بإذن الله في هذا الموضوع عن نظام الدفع والطاقة ( المحركات و متحكمات السرعة والبطاريات ومعايير التصميم والاختيار المناسب لهذه الأجزاء )
أولا / الأجزاء الكهربائية في الطائرات اللاسلكية :
تكون الأجزاء الكهربائية في الطائرات اللاسلكية نظام الدفع والطاقة والتوجيه ...
نتحدث بإذن الله في هذا الموضوع عن نظام الدفع والطاقة ( المحركات و متحكمات السرعة والبطاريات ومعايير التصميم والاختيار المناسب لهذه الأجزاء )
- الدفع /
القدرة " POWER "
و
العزم "Torque"
تعرف القدرة بأنها /
مقدار الشغل الذي يمكن أن تنجزه آلة في وحدة الزمن. أو بصورة رياضية
P = I *V
ووحدة القدرة هـي الواط (WATTS)
746 واط = 1 حصان (HP)
Torque (lb.in) = 63,025 x Power (HP) / Speed (RPM)
Power (HP) = Torque (lb.in) x Speed (RPM) / 63,025
Torque (N.m) = 9.5488 x Power (kW) / Speed (RPM)
Power (kW) = Torque (N.m) x Speed (RPM) / 9.5488
يمكن تحسبها هنا /
http://www.wentec.com/unipower/calculators/power_torque.asp
لتحقق طيراننا ناجحا عليك أن توفر قدرة مناسبة وفق معيارين رئيسيين /
v مساحة سطح الجناح .
v وزن الطائرة .
أولا / علاقة القدرة ومساحة سطح الجناح :
ثانيا /علاقة وزن الطائرة ونوعها بالقدرة المناسبة :
ثالثا / تناسب إختيار المنظومة الكهربائية للدفع مع غرض الطائرة :
ليس من الصواب أن توفر نظام دفع قوي لطائرات خفيفة الوزن ... لذلك يجب أن تجري حساباتك عند التصميم بحيث توفر طاقة قصوى تنتج دفعا جيدا وبسرعة واقعية للطائرة ونوعها ...
Power (HP) = Torque (lb.in) x Speed (RPM) / 63,025
Torque (N.m) = 9.5488 x Power (kW) / Speed (RPM)
Power (kW) = Torque (N.m) x Speed (RPM) / 9.5488
يمكن تحسبها هنا /
http://www.wentec.com/unipower/calculators/power_torque.asp
لتحقق طيراننا ناجحا عليك أن توفر قدرة مناسبة وفق معيارين رئيسيين /
v مساحة سطح الجناح .
v وزن الطائرة .
أولا / علاقة القدرة ومساحة سطح الجناح :
ثانيا /علاقة وزن الطائرة ونوعها بالقدرة المناسبة :
ثالثا / تناسب إختيار المنظومة الكهربائية للدفع مع غرض الطائرة :
ليس من الصواب أن توفر نظام دفع قوي لطائرات خفيفة الوزن ... لذلك يجب أن تجري حساباتك عند التصميم بحيث توفر طاقة قصوى تنتج دفعا جيدا وبسرعة واقعية للطائرة ونوعها ...
ليس من المفيد أن تصمم طائرة استعراضية بهدف الاستعراض الجوي ولا توفر لها نظام دفع مناسب ...
نظام الدفع الكهربائي نظام يعتمد على عدة أجزاء :: -
نظام الدفع /
يتكون من :
المحركات الكهربائية ومتحكمات السرعة :
BRUSHED MOTOR & SPEED CONTROL BRUSHED
محركات ضعيفة العزم ثقيلة الوزن رخيصة الثمن سريعة التلف عند تعرضها لشدة تيار مستمر يلامس أعلى قدرة لها لفترة زمنية طويلة
، يجري استخدامها على نطاق ضيق في الطائرات التدريبية الخفيفة الوزن أقل من 600 جرام ...
أحجامها /300 - 350 - 400 - 450 – 600
BRUSHLES MOTOR & SPEED CONTRIL BRUSHLSS
محركات البرشلس هي محركات التحكم الدقيق بالدورات لذلك هي سريعة الاستجابة لاعتمادها على مبدأ الدورات بالنبضة الكهربائية ، هذه المحركات خفيفة الوزن لها خصائص مختلفة ومتنوعة يمكنك أن تستفيد من تلك الخصائص لتختار ما يناسب طائرتك وظروفها /
يمكنك أن تشتري محرك بعزم مرتفع وبدورات أقل إذا كنت ستركب حجم مروحة أصغر من مواصفات المخطط ..
======= نقاط مترجمة طلبتها من اليد الطيبة للكابتن موسكيتو جزاه الله خيرا
=======
Motor's Output Power (W) = Torque(Nm) * 2p*RPM / 60
ولابد من معرفة ان كل محرك يخسر(يهدر) بعض طاقته وذلك يعني ان المحرك يستهلك( قوة داخله ) اكثر من القوه التي يولدها (قوة خارجه)
خسارة النحاس = مقاومة اللفات ضرب الكرنت الداخل
P out = (Vin - Iin * Rm) * (Iin - Io)
القوه الخارجه=
(الفولت الداخل – الكرنت الداخل ضرب مقاومة الماده ) ضرب ( الكرنت الداخل – الكرنت الخارج)
% h = 100 * Pout / Pin
نسبة كفائة المحرك = 100 ضرب القوه الخارجه تقسيم القوه الداخله
هي في الحقيقه تستخدم لتوليد الدوران لمروحة المحرك (القوه الخارجه) وهي ايضا تولد كميه الطاقه المهدره على شكل حراره .
اي محرك ذو كفائه عاليه يوصل قوه (وات) اكثر الى المروحه ويهدر كميه قليله من الطاقه ( يعني ما يسخن المحرك)
Kv = RPM / (Vin - Vloss)
Thus:
RPM = Kv * (Vin - Vloss)
Vloss = Iin * Rm
وبما انه : الفولت المهدر = الكرنت (الجهد ) الداخل ضرب مقاومة الماده (السلك المعدني )
على سبيل المثال محرك بالمواصفات التاليه :
KV عدد اللفات في الفولت الواحد = 1000
مقاومة سلك المحرك الداخلي = .04 اوم
وفولت داخل = 8فولت
وكرنت = 12 امبير
سيصبح عدد لفات المحرك في الدقيقه
1000 * (8 - 12 * .04) = 7520 RPM
7520 بدلا من 8000 لو افترضنا ان السلك المعدني ليس له مقاومه
هذا يعني ان هناك 480 لفه في الدقيقه مهدره في هذه الحاله
RPM Loss = Kv * (Iin * Rm)
Istall = Vin / Rm
KV قليل = عزم عالي لكل امبير
العزم الحقيق يقاس كالتالي Torque = Kt * (Iin - Io)
High Kv - needs more Current
Low Kv - needs more Voltage
طيب من الممكن ان يسال الشخص اي KV احسن ؟؟
الجواب : يعتمد ذلك على نوع الطائره وعن ادائها المطلوب اثناء الطيران .
مثلاً : كي في اقل يسمح بأستخدام مراوح اكبر حجما
وبذلك يعطي قوة دفع اكبر دون اللجوء الى السرعه العاليه في الدوران
بينما KV عالي يتطلب مراوح اصغر وتدورها في سرعه عاليه مما ينتج سرعة دوران عاليه ولكن قوة دفع قليله ..
اذا : اذا كنت تنوي تجعل الطائره ذات سرعه في الأقلاع وتستطيع ان تعلقها في الهواء استخدم مراوح اكبر مع عدم الأهتمام على سرعة دوران المحرك ويفضل كي في قليل في هذه الحاله
كل نوع من المحركات له فولت وجهد وعدد لفات مناسبه ومحدده واذا تحققت تلك الحدود تحصل على الحد الأقصى من كفائة المحرك .
وهذه القيم غالبا تجدها مرفقه مع المحرك عند شرائه من مصنعه
عاين الجداول التالي التي توضح أمثلة لمحركات وتوافق خواص الطائرة ومواصفاتها الافتراضية /
رابعا / كيف تخنار ( محرك طائرتك + متحكم السرعة ) المناسبين لطائرتك اعتمادا على وزن الطائرة واعتمادا على kv :
الجدول يوضح العلاقة بين المحركات المختلفة (البنزين والكهربائية) من حيث وزن الطائرة وأمبير متحكم السرعة المناسب للمحركات الكهربائية
جدول يوضح ضوابط اختيار المحركات الكهربائية المناسبة لنوع طائرتك ومتحكم السرعة المناسب لها ..
الطائرات متوسطة السرعة
الطائرة الكهربائية الناجحة هي الطائرة التي تستطيع ضبط القدرة المطلوبة اعتمادا على عدة عوامل /
1-عزم المحرك وحجم المروحة وفق مواصفات مخطط الطائرة المنفذ .
ليس من المفيد أن تصمم طائرة تدريبية بنظام دفع قوي لا يمكنك من التحكم بها ولا تستطيع إستغلاله في حركات استعراضية ..
نظام الدفع الكهربائي نظام يعتمد على عدة أجزاء :: -
نظام الدفع /
يتكون من :
المحركات الكهربائية ومتحكمات السرعة :
BRUSHED MOTOR & SPEED CONTROL BRUSHED
محركات ضعيفة العزم ثقيلة الوزن رخيصة الثمن سريعة التلف عند تعرضها لشدة تيار مستمر يلامس أعلى قدرة لها لفترة زمنية طويلة
، يجري استخدامها على نطاق ضيق في الطائرات التدريبية الخفيفة الوزن أقل من 600 جرام ...
أحجامها /300 - 350 - 400 - 450 – 600
BRUSHLES MOTOR & SPEED CONTRIL BRUSHLSS
محركات البرشلس هي محركات التحكم الدقيق بالدورات لذلك هي سريعة الاستجابة لاعتمادها على مبدأ الدورات بالنبضة الكهربائية ، هذه المحركات خفيفة الوزن لها خصائص مختلفة ومتنوعة يمكنك أن تستفيد من تلك الخصائص لتختار ما يناسب طائرتك وظروفها /
يمكنك أن تشتري محرك أكثر من 1000 KV إذا كنت ستركب مروحة ذات حجم أعلى من مواصفات المخطط ..
يمكنك أن تشتري محرك بعزم مرتفع وبدورات أقل إذا كنت ستركب حجم مروحة أصغر من مواصفات المخطط ..
======= نقاط مترجمة طلبتها من اليد الطيبة للكابتن موسكيتو جزاه الله خيرا
======= - محرك الكهرباء يقوم بتحويل التيار الكهربائي (كرنت) الى عزم واما الفولت فيحوله الى دوران لكل دقيقه
- العزم هي قوة متغيره وتقاس عند مسافه دائريه معينه من من خط المنتصف لعمود الدوران ؟؟؟؟؟؟
Motor's Output Power (W) = Torque(Nm) * 2p*RPM / 60
- القوه الخارجه من االمحرك = العزم ( نيوتن ضرب متر) ضرب 2 باي ضرب الدورات في كل دقيقه تقسيم 60
- مقدار امتصاص القوه لمحرك كهربائي (القوه الداخله) = الفولت ضرب الكرنت
ولابد من معرفة ان كل محرك يخسر(يهدر) بعض طاقته وذلك يعني ان المحرك يستهلك( قوة داخله ) اكثر من القوه التي يولدها (قوة خارجه)
- القوه الخارجه لأي محرك = القوه الداخله – القوه المهدره
- معظم القوه المهدره = مجموع خسارة النحاس + خسارة الحديد (هي مكونات ومواد اي محرك)
خسارة النحاس = مقاومة اللفات ضرب الكرنت الداخل
- خسارة الحديد = الفولت الداخل ضرب الكرنت الخارج (في اثناء الأيدل او اقل دوران للمحرك )
- المعادله الآتيه يمكن استخدامها لحساب القوه الخارجه من المحرك
P out = (Vin - Iin * Rm) * (Iin - Io)
القوه الخارجه=
(الفولت الداخل – الكرنت الداخل ضرب مقاومة الماده ) ضرب ( الكرنت الداخل – الكرنت الخارج)
- كفائة المحرك) هي نسبة القوه الخارجه من المحرك الى القوه الداخله h (
% h = 100 * Pout / Pin
نسبة كفائة المحرك = 100 ضرب القوه الخارجه تقسيم القوه الداخله
- مقدار الكفائه يقاس بكمية القوه الداخله ( هي القوه التي توصلها البطاريه الى المحرك)
هي في الحقيقه تستخدم لتوليد الدوران لمروحة المحرك (القوه الخارجه) وهي ايضا تولد كميه الطاقه المهدره على شكل حراره .
اي محرك ذو كفائه عاليه يوصل قوه (وات) اكثر الى المروحه ويهدر كميه قليله من الطاقه ( يعني ما يسخن المحرك)
- اذا ثبتنا كمية الكرنت وقمنا بزيادة الفولت بالتالي تزيد كفائة المحرك حتى (عدد الدورات في الدقيقه ) يصل الى حد الأعلى معين وبعد ذلك تبدأ كفائة المحرك بالتناقص .
- KV لأي محرك هي النسبه المئويه لعدد الدورات في الدقيقه الى كمية الفولت الداخله – الفولت المهدر داخل الموتور بسبب مقاومة السلك المعدني
Kv = RPM / (Vin - Vloss)
- KV (عدد الدورات لكل فولت واحد ) = عدد الدورات في الدقيفه تقسيم/ حاصل ضرب ( الفولت الداخل – الفولت المهدر)
Thus:
RPM = Kv * (Vin - Vloss)
- اذا : عدد الدورات في الدقيقه = كي في ضرب ( الفولت الداخل – الفولت المهدر)
Vloss = Iin * Rm
وبما انه : الفولت المهدر = الكرنت (الجهد ) الداخل ضرب مقاومة الماده (السلك المعدني )
- عدد الدورات في الدقيقه ستقل عندما يزداد الكرنت الداخل وهو( الحمل)
على سبيل المثال محرك بالمواصفات التاليه :
KV عدد اللفات في الفولت الواحد = 1000
مقاومة سلك المحرك الداخلي = .04 اوم
وفولت داخل = 8فولت
وكرنت = 12 امبير
سيصبح عدد لفات المحرك في الدقيقه
1000 * (8 - 12 * .04) = 7520 RPM
7520 بدلا من 8000 لو افترضنا ان السلك المعدني ليس له مقاومه
هذا يعني ان هناك 480 لفه في الدقيقه مهدره في هذه الحاله
RPM Loss = Kv * (Iin * Rm)
- عدد الدورات المهدره في الدقيقه = عدد الدورات في الفولت الواحد ضرب ( الكرنت الداخل ضرب مقاومة السلك)
- اذا استخدمت مروحه مقاس اكبر بالتالي الكرنت سيزيد (الجهد) وسيصبح من الطبيعي ان تقل عدد دورات الموتور
- اذا . قي حالة وجود تركيبه ( محرك + بطاريه+ مروحه) ذات الجهد العالي . سيكون من الضروري ان تكون مقاومة السلك اقل (قليله) لكي يمنع اهدار اكبر كميه من عدد لفاتالمحرك
- في واقع الأمر ان مقاومة لفات السلك المعدني تزيد بأزدياد الحراره في السلك او حوله وهذا يعني ان عدد لفات المحرك سوف يقل مع مرور الوقت حتى لو كان الفولت الداخل ثابت بدون تغيير
- اذا امسكت بعمود الدوران للمحرك بحث انه لا يستطيع اللف (الحركه) هذا يعني ان المحرك في حالة ستول (توقف معلق)
- في هذه الحاله المحرك سيسحب الحد الأقصى والممكن من الجهد من البطاريه وغالبا مايؤدي ذلك الى تلف البطاريه.
- الكرنت المسحوب في حالة (التوقف المعلق ) يقاس او يحسب تبعا لقانون المقاومه
Istall = Vin / Rm
- التوقف المعلق = الفولت الداخل تقسيم مقاومة الماده او لفات السلك
- كمية العزم لكل امبير (kv) تعتمد على عدد لفات الموتور في الفولت الواحد
- كلما زاد( KV) قل العزم لكل امبير
- KV عالي = عزم اقل لكل امبير
KV قليل = عزم عالي لكل امبير
- بالضبط مثل ما حصل مع الأر بي ام كونها (الار بي ام الحقيقي RPM) اقل من مما يجب بسبب مقاومة السلك .. فأن العزم الحقيقي ايضا اقل مما يجب ان يكون عليه وذلك بسبب عدم وجود الحمل ( الكرنت الداخل )
العزم الحقيق يقاس كالتالي Torque = Kt * (Iin - Io)
- العزم = كي تي ضرب ( كرنت الداخل – الكرنت الخارج)
High Kv - needs more Current
Low Kv - needs more Voltage
- KV للمحرك يعتمد كثيرا على عدد لفات السلك المعدني الذي داخل المحرك ...عدد اللفات كبير يعطي كي في قليل والعكس صحيح ...
طيب من الممكن ان يسال الشخص اي KV احسن ؟؟
الجواب : يعتمد ذلك على نوع الطائره وعن ادائها المطلوب اثناء الطيران .
مثلاً : كي في اقل يسمح بأستخدام مراوح اكبر حجما
وبذلك يعطي قوة دفع اكبر دون اللجوء الى السرعه العاليه في الدوران
بينما KV عالي يتطلب مراوح اصغر وتدورها في سرعه عاليه مما ينتج سرعة دوران عاليه ولكن قوة دفع قليله ..
اذا : اذا كنت تنوي تجعل الطائره ذات سرعه في الأقلاع وتستطيع ان تعلقها في الهواء استخدم مراوح اكبر مع عدم الأهتمام على سرعة دوران المحرك ويفضل كي في قليل في هذه الحاله
- ان زيادة الجهد يزيد عدد لفات المحرك المهدره في الدقيقه ولكنه في نفس الوقت يقلل من العزم المهدر
- ان كفائة المحرك القصوى تحقق عندما يكون كمية عدد اللفات المهدره تساوي كمية العزم المهدر .
كل نوع من المحركات له فولت وجهد وعدد لفات مناسبه ومحدده واذا تحققت تلك الحدود تحصل على الحد الأقصى من كفائة المحرك .
وهذه القيم غالبا تجدها مرفقه مع المحرك عند شرائه من مصنعه
عاين الجداول التالي التي توضح أمثلة لمحركات وتوافق خواص الطائرة ومواصفاتها الافتراضية /
رابعا / كيف تخنار ( محرك طائرتك + متحكم السرعة ) المناسبين لطائرتك اعتمادا على وزن الطائرة واعتمادا على kv :
الجدول يوضح العلاقة بين المحركات المختلفة (البنزين والكهربائية) من حيث وزن الطائرة وأمبير متحكم السرعة المناسب للمحركات الكهربائية
جدول يوضح ضوابط اختيار المحركات الكهربائية المناسبة لنوع طائرتك ومتحكم السرعة المناسب لها ..
الطائرات متوسطة السرعة
الطائرة الكهربائية الناجحة هي الطائرة التي تستطيع ضبط القدرة المطلوبة اعتمادا على عدة عوامل /
1-عزم المحرك وحجم المروحة وفق مواصفات مخطط الطائرة المنفذ .
2-عدد الدورات وحجم المروحة وفق مواصفات مخطط الطائرة المنفذ .
3-وزن الطائرة وحساب القدرة
POWER IN .
4-وزن الطائرة والقدرة الخارجة POWER OUT يعتمد على كفاءة المحرك بالنسبة المئوية وعلى نوع الطائرة وتصميمها وحجم الأنبوب في محركات DF ، المحركات في الأنبوب أقل من 90 MM ، لا يحقق أكثر من 63 % من قدرته ويعتمد ذلك أيضا على المواصفات الأيروديناميك للأنبوب بناءا على خبرة المصممين وتجاربهم عليه والمواصفات الخاصة بالطائرة ونجاح المخطط بالنظر إلى وجهة نظر من جربه مسبقا ..
3-وزن الطائرة وحساب القدرة
POWER IN .
4-وزن الطائرة والقدرة الخارجة POWER OUT يعتمد على كفاءة المحرك بالنسبة المئوية وعلى نوع الطائرة وتصميمها وحجم الأنبوب في محركات DF ، المحركات في الأنبوب أقل من 90 MM ، لا يحقق أكثر من 63 % من قدرته ويعتمد ذلك أيضا على المواصفات الأيروديناميك للأنبوب بناءا على خبرة المصممين وتجاربهم عليه والمواصفات الخاصة بالطائرة ونجاح المخطط بالنظر إلى وجهة نظر من جربه مسبقا ..
--- ::: : اختيار نظام دفع كهربائي متوافق وذو كفاءة : ::: ---
و
البطارية و نظام الفحص والشحن والتوصيلات والإكسسوارات
:
:
:
أحيلك أخي إلى موضوع الكابتن المخضرم
:
:
:
أحيلك أخي إلى موضوع الكابتن المخضرم
تحياتي اخواني
هذا المقال الثاني والباقي أجمل بإذن الله
دعواتكم الطيبة وحاضر لاستفساراتكم بإذن الله
أهلا و سهلا
تعليق