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lunes, 5 de noviembre de 2012

Seleccionando un motor de 1000 watts

Seleccionando el mejor motor eléctrico para una aplicación especial.

Necesito un motor Eléctrico, que consuma un máximo de 1000 vatios y que a la vez me de el máximo de empuje para levantar un objeto muy pesado.

Independientemente de las características del avión, el motor debe ser cuidadosamente seleccionado para lograr la máxima eficiencia posible.

Los motores Eléctricos, dicho de una manera sencilla, convierten la potencia de entrada, medida en vatios a trabajo.
Trabajo representado en empuje y velocidad de la hélice.
No toda la potencia de entrada puede ser convertida en trabajo. Un porcentaje se convierte en pérdidas o calor.
Un motor brushles de los utilizados en aeromodelismo, normalmente trabajan con una eficiencia de 65 hasta el 80%.
Posiblemente se pueda conseguir alguno que nos trabaje por encima de 80%, pero estos son caros.

Así que si tenemos un motor que nos trabaje a:

65% de eficiencia, tendremos un trabajo de 650 vatios en la hélice.
70% de eficiencia, tendremos un trabajo de 700 vatios en la hélice.
75% de eficiencia, tendremos un trabajo de 750 vatios en la hélice.
80% de eficiencia, tendremos un trabajo de 800 vatios en la hélice.

Una forma de obtener mas eficiencia de un motor es usando un motor mas pesado del necesario para su aplicación.

Otra es realambrar el motor, para mas empacado de alambre, para un Kv determinado y para eliminar el cobre de manufactura china que traen, el cual es de un montón de alambritos muy delgados y aparentemente también con muchas impurezas, lo que lo hace de mayor resistencia.

 Usando un Motor más pesado.

Se dice que un motor puede ser usado en aplicaciones normales de aeromodelismo a 3 vatios de entrada por cada gramo de peso.
Entonces para 1000 vatios necesitamos un motor de 333 gramos.
Utilizar uno mas liviano, solo nos causara perdida de eficiencia, sobrecalentamiento y al final hasta se puede terminar quemando.
  
También podemos usar un motor mucho mas pesado, por ejemplo a 2 vatios por gramo y a 1000 vatios se usaría uno de 500g.

Esto nos daría muy buena eficiencia, muy cerca de la máxima eficiencia que otorga el motor.

Abría que sopesar la ganancia en empuje y velocidad vs la ganancia en peso.

Usando uno Realambrado.

Cualquier motor que se use, si se realambra y se consigue un mejor empacado de cobre, con Alambre de alta calidad, tipo industrial, se podrá aumentar su máxima eficiencia  y su eficiencia de operación.
He tenido experiencias en donde he aumentado su máxima eficiencia en 5% y su eficiencia a máxima operación hasta 9%.


La hélice. 


Antes de todo lo anterior, lo primero que debemos buscar es la hélice.
Se requiere una que nos de el mayor empuje posible y la velocidad apropiada de acuerdo al modelo que se diseñe.

Es natural encontrar que a mayor diámetro de hélice, producirá mayor empuje con la misma potencia de salida (trabajo en la hélice)
También hay que considerar que mientras la potencia de salida sea la misma, a mayor empuje, la velocidad de la hélice será menor.
Aquí hay que buscar un equilibrio en donde la hélice nos de el mayor empuje posible, pero que tenga una velocidad suficiente para nuestro modelo.
La velocidad de la hélice no es la velocidad del modelo, la velocidad del modelo será menor a medida que el modelo represente mas resistencia al avance.
Es común encontrarnos como velocidad del modelo el 80% de la velocidad de la hélice en modelos de entrenamiento.
La velocidad del modelo disminuirá drásticamente a medida que este presente un alto ángulo de ataque, situación que presentara el modelo a medida que este aumente su carga alar.

A continuación presentaremos una tabla de rendimiento de diversas hélices  a potencias fijas de salida de 650, 700, 750 y 800 vatios.
Los datos fueron obtenidos del programa Drive Calc, al nivel del mar y una temperatura ambiente de 20 grados centígrados.
El Calculo del Kv se hizo considerando que una pila lipo de 4celdas en serie, de 4000ma o mas,  nos dará con una carga de 1000 vatios un Voltaje de 15 Volts.









La velocidad de la hélice disminuira a medida que busquemos mas empuje.

 
  Relacion de Velocidad  Vs empuje. 

1000 watts  de entrada, 750 watts de salida.







Helice Pitch RPM Empuje MPH Model S
APC 5x5 5 33430 1157 158.286 131.905
APC 6x4 4 30612 2139 115.9545 96.62879
APC9x4.5 4.5 16947 3068 72.21733 60.18111
APC 10x5 5 14464 3189 68.48485 57.07071
APC 12x6 6 11380 3600 64.65909 53.88258
APC 13x6.5 6.5 9831 3801 60.51278 50.42732
APC 14x7 7 8814 3991 58.42614 48.68845
APC 15x8 8 7461 4315 56.52273 47.10227
APC 16x8 8 6905 4900 52.31061 43.59217
APC 17x10 10 6121 4971 57.96402 48.30335
Mens 18x8 8 6346 5131 48.07576 40.06313
Meets 19x8 8 5826 5182 44.13636 36.7803
APC 20x10 10 4967 5232 47.03598 39.19665
APV 22x10 10 4497 5579 42.58523 35.48769













2 comentarios:

  1. Yo diría que el HP-GS3032-6 de 882kv debe de andar cerca de eso que pides. 300gr., hasta 140A y un precio inmejorable :-)

    http://www.aircraft-world.com/shopexd.asp?id=3739

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  2. roblej.
    El motor que indicas es muy chico y con un kv muy alto.
    Estoy hablando de motores de mas de 330 gramos, pero con Kv por debajo de 600, dependiendo de la hélice seleccionada.
    El articulo no estaba completo, posiblemente por eso no quedo claro.
    pero ya esta completo, solo me falta agregar mas hélices en la tabla.

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