力效表

正规厂家生产的电机,都会提供电机的力效表,力效表有什么用,怎样看呢?先看一某电机的力效表:

 

是不是觉得很复杂,仔细看下,其实也很简单。力效表是厂家对某个型号电机,在不同螺旋桨、电压、电流下测出其拉力、转速、温度等参数。

 

(1)分组

每个力效表先对螺旋桨电压进行分组,如上图所示的力效表,分为"APC1047-14.8V;APC1238-11.1V;APC1147-14.8V;APC1047-18.5V;APC1238-14.8V" 6组的力效表。

螺旋桨的规格基本是厂家认为跟电机KV相匹配的几个尺寸,电压是在电机工作电压下选取几个常用的电压。

 

(2)力效表参数

1)测量电压:测量力效使用的电压,有部分力效表测量电压与分组电压一样,有部分更加专业的厂家会使用测量时候的真实电压

2)电流:选择一个电流进行测试,一般是从小到大,直到该电压的下的最大工作电流。有些会同时标出油门(最大电流)的比例。

3)拉力:在电流下测出的拉力,有些会同时标出占最大拉力比例(比例越小表示电机拉力越充沛)、转速(有转速可以估算出飞行器的上升速度)、温度(实际使用中可以测量电机温度评估电机是否异常)。

4)功率:电压×电流得到功率。

5)力效:拉力/功率得到力效,表示每W功率下电机的拉力,力效越大表示效率越高。同样重量的飞行器,力效越大的电机,悬停的时间越长。

 

(3)从力效表得到的信息

1) 电流越小,力效越大。如下图的拉力/力效图表看到,拉力/力效是一条下降的线(斜率为负),电流小力效大但拉力同时又小,电流大力效小但拉力大。

 

2)选择最合理的电机拉力

最小电流力效虽然大,但拉力小,浪费了电机功率,最大电流力效最小又不能选择,只能选择中间段的力效。

同时要考虑飞行器实际飞行需要的拉力,如一个总重量是1200g的四轴,理论上每轴300g拉力就可以起飞,但飞行器要前进后退转弯翻滚,还有定点时候不断调整各轴电机拉力,风大要用拉力对抗风速,所以只有300g拉力肯定是不够的,至少要保留30%以上冗余,最好是50%-60%,就是要有600g的拉力,查表看到600g的力效是7.37g/W,比300g时候的9.65g/W低,但也算是合理范围中。

如果需要的拉力的力效太小,这时候就要考虑选择其它电压和螺旋桨下的力效,如果还是太小,说明这个电机不适合你用,要换电机了。

 

3)计算任意点力效

如要计算的拉力没在力效表上的时候,如410g等,怎样算呢?

上图所示的拉力/力效图是个曲线,但两点间的我们可以看作是直线,通过线性的公式计算出任意点的力效。

(N2-N1)/(A2-A1) = (N2-Nx)/(A2-Ax)

Ax = A2- (A2-A1)*(N2-Nx)/(N2-N1)

N2:比要计算拉力的大的下一条数据的拉力;

A2:比要计算拉力的大的下一条数据的电流;

N1:比要计算拉力的小的上一条数据的拉力;

A2:比要计算拉力的小的上一条数据的电流;

Nx:要计算的拉力;

Ax:要计算拉力所需要的电流;

例如:电机需要的拉力是386g,在力效表找到比386g大和小的最近的两条数据,代入公式:

Ax = 3- (3-2.1)*(400-386)/(400-300) = 2.874A

功率:2.874 * 14.8 = 42.54W

力效:386/42.54 = 9.07/gW

如果A2已经是第一条,那样A1=0 N1=0,也可以计算。两个点数据越近计算出的结果越准确,否则误差越大。

 

4)能估算飞行器的最大悬停时间

如四轴总重量是1200g,每轴拉力要300g,从表得到电流是2.1A,4个电机总电流是8.4A,电池是4S 2600mAh, 估计最大的悬停时间是:2600/1000/8.4*60 = 18分钟。

手工算比较麻烦,你可以直接使用《多轴飞行器方案优选工具》自动计算。

 

(4)力效表得到的规律

  1)电压相同、螺旋桨尺寸不同力效比较

APC104714.8V0.4A16.89g/W
APC114714.8V0.4A16.89g/W
APC123814.8V0.3A22.52g/W

 12寸的力效比10寸和11寸明显大,也就是说一般情况下相同的电压,螺旋桨直径越大,电机的效率越高。我们选择桨叶的时候,如果是为了最大留空时间,就尽量选择桨叶直径大的螺旋桨。

 

  2)螺旋桨尺寸相同、电压不同力效比较

APC104714.8V0.4A16.89g/W
APC104718.5V0.3A18.02g/W

 

APC123811.1V0.5A18.02g/W
APC123814.8V0.3A22.52g/W


上面两组螺旋桨尺寸相同、电压不同力效的比较,可以看到电压高的力效比电压低的要高点,因为电压高电机电阻小,所以效率会更高。在可能的条件下,用大S数的电池有利于增加飞行器留空时间。

 

(5)力效表优缺点

  1)正规厂家的电机都会有对应的力效表,力效表对于我们选择合适的电机、电压、螺旋桨有极大的帮助。

  2)有部分电机没提供力效表,如果你不是对某个电机的性能很有经验,建议只选择有力效表的电机。

  3)有些力效表缺100%油门拉力,无法判断拉力的余量;有些拉力表从50%的油门开始测试,无法知道低比例油门的力效情况。

  4)只有少部分提供转速数据,难以对飞行器速度做估算。

  5)有些拉力表只有1-2条数据,很难准确的计算所需要的力效。

  6)力效表限于某几个螺旋桨(大多是APC、DJJ等几个厂家)进行测试,T-motor的力效表的都是用自家的螺旋桨。我们选择螺旋桨,尽量选择厂家推荐的规格,至少要直径相同。对于T-motor等只用自家桨的,用同样规格(或者相同直径)的其它桨代替,也是可以的。

  7)力效表存在不准确、有水分的情况。厂家测试的条件、标准不同,力效表在实际使用中肯的会有差别,但至少能缩少我们找最优方案的范围。在你对某个力效表深表怀疑的时候,最好的方法是不要用这个电机,找你觉得靠谱的力效表去做参考。

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1 楼 2016年3月1

学习了

felen2004
2 楼 2016年3月17

我很想自己测试下2216的力效

将和110
3 楼 2016年3月19

桨越大力效越大

shwysnow
4 楼 2016年3月21

看温度也知道效率如何,温度越低效率越好

zhangdayong
5 楼 2016年4月14

厂家的力效表不全

wujiajun
6 楼 2016年8月16

学习了

qq496623143
7 楼 2016年8月18

学习了,长了点知识。



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