Calculando el Motor mas Adecuado.

Para todos los que tenemos o queremos estar en el mundo de los aviones eléctricos. Voy a tratar de darles algunos consejos para elegir el motor apropiado.

Lo principal es contar con ciertas herramientas de software.

http://www.badcock.net/MotorXL/
esta es una liga a un programa gratuito. Para calcular eficiencia de un motor basados en voltaje, corriente, y una hélice  predeterminada para cierto no. de revoluciones.
También podemos utilizar estos:

http://www.badcock.net/cgi-bin/powe...=+++0&Temp=20.0
Programa en línea. Para saber el empuje y la eficiencia a partir de las revoluciones, amperaje y voltaje.

http://www.motocalc.com/
Programa muy útil, con una base de datos de motores, esc, baterías y aviones. Gratuito por 30 días.

http://www.drivecalc.de/
Programa parecido al anterior. Pero gratuito. Muy útil.

http://www.peakeff.com/Default.aspx

El Modelo.

El tipo de modelo, determina la aplicación, el tamaño de la hélice, así como la velocidad y potencia necesaria par el buen desempeño del modelo.
El peso del modelo con todo el equipo instalado es determinante.

Este método consta de 4 pasos.

1.-Determinar la velocidad de perdida y la carga Alar.

2.-Determinar la potencia necesaria, uso una gráfica.

2.-Definir la hélice a usar y las  RPM a las que la hélice consume la potencia determinada en el paso 2.

4.-Determinar el Motor y el Kv.

Ver Power Train.  http://aeromodelismoelectrico.blogspot.mx/2012/11/power-train.html
y Power train2.

Ejemplo.                                                                                                           

Avistar Trainer.

Este modelo es muy común y parecido a muchos entrenadores para motor .40

Wing Span: 59 in (1500mm)                                                                                                    Overall Length: 48 in.                                                                    

Wing Area: 602 sq in (39 sq dm)                                                                                            Flying Weight: 80 oz.2.296kg)                                                                                                                                                                        Radio: 4 channels Servos:                                                                                    

Motor glow .40-.46  2-stroke.

                          

A pesar que en las especificaciones dan un peso de 80  oz., consideraremos un peso de 96 oz. Ya que este será mas real al momento de hacer una conversión a eléctrico.

Así que alimentamos el peso del modelo y la superficie en pulgadas cuadradas.

Y obtenemos la carga alar (22.96 Oz/ft2)  y la velocidad de perdida que será de 19.17 MPH.

Con el dato de carga alar, utilizamos la grafica.

Esta cuenta con 5 niveles de tipo de vuelo.

Sedate Low. Solo para modelos muy muy ligeros y con vuelo muy lento.

Sedate Hight. Para modelos ligeros y vuelo lento tipo de entrenamiento

Agile Low. Para modelos de entrenamiento pero ágiles con algo de acrobacia. Y para     

                     Modelos acrobáticos moderados.

Agile Hight. Para modelos acrobáticos, Warbird. Y de carreras.

3D flight.  Para modelos súper acrobáticos con posibilidades de vuelo 3D.

A 22.96 Oz/ft2. :

Sedate Hight= 75 w/Lb.

Agile Low  =  108 w/Lb.

Agile Hight = 132 w/Lb.

Si usamos solo 75 puede ser muy bajo para este modelo y 132 es un valos muy alto.

Para este ejemplo usaremos de 85 y 108.

   
En Construccion......................................................................................................

Paso No. 2.

Las RPM de una hélice multiplicada por el paso de ella y dividida entre 1056 nos da la velocidad de la hélice.

La velocidad de la hélice  no se convierte en su totalidad a velocidad del modelo EN MPH, en un modelo como el avistar, será como el 80%, así que si la la velocidad de

la hélice es de 100 KPH, el modelo andará volando como a 80 KPH.

Un modelo de velocidad, con poco arrastre, puede subir hasta el 90%.

El Excel hará los cálculos y nosotros solo tenemos que elegir la hélice para el modelo y el programa nos dirá las RPM que se requieren.

Para obtener 44.3 MPH de  velocidad del modelo es necesario X cantidad de RPM según sea la hélice utilizada.

Ejemplos.

APC e10 x 7= 8020 rpm, 
APC e11 x 5.5 =10,207 rpm, 

APC e 11x 7 = 8020 rpm.

GWS hd 10 x6=9,357 rpm,  

Las RPM las obtenemos de alimentar el paso de la hélice en el Excel.

Y estas hélices producirían a estas revoluciones, este empuje.

APC e10 x 7= 8020 rpm,  1,064g, 37.5oz.
APC e11 x 5.5 =10,207 rpm,  2,160g,  76oz.

APC e 11x 7 = 8,020 rpm.,  1,493g, 52.6oz.

GWS hd 10 x6=9,357 rpm,   1,270g, 44.76oz.

APC e 12x6 = 9357 rpm,  2,639g, 93oz.

APC e 12x8 =  7017 rpm,  1,592g,  56.11oz.

Un avión de 96 oz. De peso,  volaría bien con 76 y 93 oz de empuje.

Paso No. 3.

Determinar la potencia necesaria.

Para comprobarlo existen parámetros que nos pueden ayudar.

Observemos la tabla, que también esta incluida en el Excel.

Entrenamientos.	40-80
Sport	80-120
Acrobatico	120-180
3d	150-200
Jets	175-300

Este modelo de 6 libras de peso 96/16=6. En la categoría de entrenamiento ocupa de 40*6=240 watts a 80*6= 480 watts de salida.

Así que utilizando el programa de http://www.drivecalc.de/ Drive Calculador buscamos una hélice que a las RPM indicadas arriba nos de la potencia entre estos dos rangos, de preferencia 480 watts.

APC e11 x 5.5 =10,207 rpm,  2,160g,  76oz., 393.3 W out.

APC e 12x6 = 9357 rpm,  2,639g, 93oz., 467.3 W out.

Esta hélice producirá a estas revoluciones, un trabajo equivalente a 467.3 watts.

También llamada potencia de salida.

Como en todos los motores eléctricos tenemos perdidas y la eficiencia no puede ser del 100%. Más bien varía entre el 50 y el 80%.
Un buen motor nos daría su potencia máxima con una eficiencia del 70%.  Al 80%.

Ahora si 467.3 Watts. , que es la potencia de salida es el 70%. El 100% será  668 Watts. Que será nuestra potencia de entrada al 70% de eficiencia.

Ahora si 467.3 Watts. , que es la potencia de salida es el 80%. El 100% será  584 Watts. Que será nuestra potencia de entrada al 80% de eficiencia.

Con 2s. Ocuparemos 7.2V*92.7 A = 668 Watts. Al 70%

Con 2s. Ocuparemos 7.2V*81.1 A = 584 Watts. Al 80%

Con 3s. Ocupamos 11V*60.7= 668 Watts a 70%.
Con 3s. Ocupamos 11V*53.1= 584 Watts a 80%.

Con 4s. Ocupamos 14.66V*45.5A= 668 Watts a 70%.
Con 4s. Ocupamos 14.66V*39.8A= 584 Watts a 80%.

Con 5s. Ocupamos 18.33V*36.4A= 668 Watts a 70%.
Con 5s. Ocupamos 18.33V*31.9A= 584 Watts a 80%.

Claramente se ve una ventaja al utilizar un motor de mejor eficiencia y también con un voltaje mayor. Siendo mejor utilizar 6s contra el de 5s., 5 contra 4 y asi sucesivamente.

En este paso decidimos que batería vamos a utilizar. 

Y para hacerlo mas fácil, los siguientes cálculos serán con 8s. o 18.33 Volts.

Todos estos datos son obtenidos de Excel.

Y se presentan todos juntos a una cierta eficiencia.

Paso No. 4.

Determinar el Motor y el Kv.

Un cálculo que yo hago. Sin ser científicamente correcto es el de encontrar el Kv. para el motor.

Que consiste en utilizar el % NLS  (No load Speed)

En los motores es muy común que este sea unos puntos arriba del % eficiencia..

En este ejemplo. Que buscamos 7017 rpm. A  70% de eficiencia mas 5 puntos . Lo multiplicamos por 100 y lo dividimos entre 75, luego entre  18.33. Nos daría un Kv de 480. Y entre 85% nos daría un Kv. de 423. Por lo tanto necesitamos un motor con un Kv. Entre este rango.

Existe una regla, que dice que un motor debe pesar por lo menos 1oz. Por cada 85 Watts de entrada.

Entonces ocuparemos un motor  a 70% de eficiencia que  pese por encima de  6.7-8.9oz. (189-253 gramos) con un kv de 480.

Y a 80% de eficiencia que pese  5.8 a 7.8oz (166-221 gramos), con kv de 423.

Un motor con el 80% de eficiencia deberá soportar. Un mínimo de 584Watts.

Un motor con el 70% de eficiencia deberá soportar. Un mínimo de 688 Watts.

Para hacer el mismo trabajo.
Claramente se ve una desventaja por usar un motor de poca eficiencia.

A la hora de seleccionar el motor dentro del rango obtenido. El mas apropiado, será el de menor peso y de mayor eficiencia.

 

Entiendo que este método no es totalmente correcto. Pero es muy sencillo y fácil.

Además nos da una muy buena aproximación a la realidad.

Para que esto sea mas sencillo es mejor usar el Excel, que nos dara todos estos datos.

Descargar del  Post no. 1, pero en el post no.10 esta la ultima version llamada powertrain.

 http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1188179