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lunes, 5 de noviembre de 2012

Como seleccionar motores para un Multicoptero.

Como seleccionar motores para un Multicopter.

Les sugiero que primero:
 

Selecciones el Frame.

Que peses los equipos que piensas montar,

Le agregues el peso de posibles motores, controladores y tarjetas de control, así como el equipo gimbal. y batería.

Ya teniendo una idea del peso total;
Lo divides entre el numero de motores.









Seleccionar las hélices que usaras y buscar cuantas RPM ocupas para un empuje de 150%, DE PREFERENCIA 200 A 300%. (Las hélices más grandes que se pueda.) Aquí obtendrás también la potencia de salida o el trabajo en la hélice requerido.
(El empuje debe ser dividido entre el número de motores)



Si quieres que tu multi  haga hover a 50% del acelerador, ocupas al menos el 230% y posiblemente hasta 300% de empuje respecto al peso del modelo.
 

Yo uso la base de datos de hélices de Drive calc de distribución gratuita,http://www.drivecalc.de/  o la base de datos de Flybrushles,http://www.flybrushless.com/
Ahora a seleccionar el voltaje o numero de celdas.

Para un equipo grande y eficiente usar 6slipo.
Si eliges mas de 6slipo tendrías que comprar ESC de HV (alto Voltaje) que son mucho más caros.





 






Ya con el Voltaje, las Hélices y las RPM que necesitas, entonces a seleccionar el motor y el Kv necesario.
Como Tip. por cada 2.5 vatios que ocupes, agrega 1 gramo al motor.
Así un motor de 100 gramos te servirá para 250 vatios.
Si usas motores caros, de 24 dientes (recomendables), podrías obtener 3 vatios por gramo. Algo difícil
pero posible. Si se rebobinan se puede aumentar el numero.
 

Pero si lo que quieres es alta eficiencia, vuelos mas extendidos, con hélices muy grandes, el peso del motor debe ser 1 gramo por cada 1.7-2 vatios de potencia a máxima aceleración.
 

Como vez, el motor es lo último que se selecciona.
Muchos lo hacen al revés, pero los resultados no son óptimos y si quieres tiempo de vuelo hay que optimizar todo.











Posiblemente el uso de los motores eléctricos en multicopters, sea el uso mas delicado para ellos. 
Sin embargo es  en este rublo en donde veo la mayor negligencia. Ya sea del usuario, del fabricante como del distribuidor.

Los motores de multicopters, deben ser eficientes y para ello deben ser mas pesados.
Deben de poder manejar hélices grandes y por lo tanto deben de ser mas pesados.
Deben de poder manejar mejor el calor, ya que en la posicion de hover el enfriamiento es casi nulo y por eso deben de ser mas pesados.


Un Excel para hacer los cálculos se puede descargar de aquí.
Post 125.
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=614629&page=9#post28072519







En un frame, que tamaño máximo de hélice se puede poner.

Cuadracopter.

450mm= 11 pulgadas.
550mm= 14 pulgadas
600mm=15 pulgadas
800mm=20 pulgadas.

 
Exacoptero.
450mm= 8 pulgadas.
550mm= 10 pulgadas
600mm=11 pulgadas
800mm=15 pulgadas.


Octocoptero.
450mm= 6 pulgadas.
550mm= 8 pulgadas
600mm=8 pulgadas
800mm=11 pulgadas.


Como lograr mas tiempo de vuelo. Multicopteros.



Como lograr mejor tiempo de vuelo en un cuadracopter, considerando que por lo general se volara en hover.
Tomemos como ejemplo un DJi F450.
Con un peso total de 1200 gramos,
Y con los motores de stock. Nos da alrededor de 7900 rpm, un consumo de 90 watts.
Para 6xx gramos de empuje y alrededor del 200% de empuje a máxima aceleración.
Para hover requerirá como 312 gramos de empuje y ocupara 42.9 vatios de potencia.
Por cada 1000ma nos dará un tiempo de vuelo de 1.83minutos a todo acelerador.
Y 3.85 minutos en hover.

Si queremos mejor tiempo de vuelo, necesitamos una hélice más grande.
El F450, la más grande que soporta es la hélice de 11 pulgadas.
Probemos con una 11x4.7APC SF.
Para un modelo del mismo peso, se requiere solo 5235 rpm para lograr los 640 gramos d empuje por motor y será como el 200%.
Y solo se requiere 79 watts todo acelerado y 25.5 en hover.
El motor será de 55-59 gramos de peso. Y un  Kv de 635.
Por cada 1000ma nos dará un tiempo de vuelo de 2.10minutos a todo acelerador.
Y 6.48 minutos en hover.

Si queremos más potencia en esta misma configuración,
Por ejemplo 250% de empuje.
Para 745 gramos por motor se ocupan 90 watts y un motor de 60-66 gramos de pesos con un Kv de solo 680.
En hover se necesitan 27.1 vatios.
. Por cada 1000ma nos dará un tiempo de vuelo de 1.77minutos a todo acelerador.
Y 6.08 minutos en hover.

Ahora si queremos mucha más potencia. Como el 300%.
Para 936.2 gramos por motor se ocupan 127 watts y un motor de 80-90 gramos de pesos con un Kv de solo 749.
En hover se necesitan 30.5 vatios.
. Por cada 1000ma nos dará un tiempo de vuelo de 1.30minutos a todo acelerador.
Y 5.41 minutos en hover.
En este momento el modelo ya pesara unos 1361 gramos.
Si le agregamos mas peso en baterías o algún otro accesorio, el consumo en hover aumentara, disminuyendo el tiempo d evuelo.

Conclusión.
Para una mejor eficiencia, se debe de usar la hélice mas grande posible y motores apareados a las necesidades del vuelo.
Entre más potencia se disponga del motor, mas consumo tendrá en Hover.
La razón es el aumento de peso del sistema y posiblemente la disminución de la eficiencia de los motores.
Para contra restar esto, se utilizan motores cada ves  más pesados, disminuyendo el tiempo de hover, o aumentando el consumo en vatios en esta operación.

Motores para Multicopteros, Aumentando el tiempo de vuelo

Motores para Multicopteros, Aumentando el tiempo de vuelo

 Se dice que los motores eléctricos para aeromodelismo nos rinden 3 watts por gramo de peso.
Así que un motor de 100 gramos se puede usar en general a 300 watts de entrada.

En multicopteros es lo mismo, pero este rendimiento no compagina con el uso principal de un multicoptero. que es Máximo tiempo de vuelo en modo de Hover.

Utilizar el motor a 3 watts por gramo de peso nos da poca eficiencia posiblemente alrededor de 5 gramos por vatio.

Gramos por vatio, es un termino de eficiencia en un motor,
Se refiere a los gramos de empuje que dara un motor por cada vatio gastado.
Y aquí no importa la velocidad producida.
Por eso es que este termino no se usa en modelos de avion.
En un consumo de 100 vatios, con una eficiencia de 5g/w, el motor producirá 500 gramos de empuje.
Así que si tenemos un motor mucho mas eficiente como 9g/w, entonces nos dará 900 gramos de empuje.

Para lograr mejor eficiencia, requerimos utilizar nuestros motores por debajo de los 2.3 gramos por watt. y si es posible utilizar menos de 2, entre 1.5 y 1.6 gramos por watt.

La otra opción para lograr mejor eficiencia es usar la pro-pela mas grande en diámetro permitido.
Por ejemplo en un quadracoptero F450, la mas grande seria la de 11 pulgadas.
Ver mas. http://aeromodelismoelectrico.blogsp...s-para-un.html

A continuación pongo una tabla de los motores utilizados en un Quadracoptero tipo F450.


Motores que regularmente se usan en este modelo.
 
 Motores sugeridos para máxima eficiencia para aumentar el tiempo de vuelo.



 Otra opción pero para mayor velocidad y con motores mas comunes.

 Como para el F450, la hélice mas grande es la de 11 pulgadas, en la tabla no. 1 vemos una comparativa de la potencia necesaria para el modelo a diferentes pesos. desde 1400gramos hasta 2000 gramos.

Aquí lo mas importante para mantenr el sistema eficiente, es que la potencia máxima de los motores, solo sea del 200 % de empuje del peso del modelo.
Aumentarle el porcentaje solo perjudica la eficiencia. y disminuirlo compromete el vuelo.

Increíblemente, los motores con el Kv sugerido no existen en el mercado.
Pero a mi juicio son los mas indicados.
Próximamente rebobinare uno de los que tengo para hacer la demostración.
En las tres tablas, vemos que vamos de una eficiencia de 8.43 en el primer ejemplo, hasta 4.90 en el ultimo en el que se usa un motor no apto para 4slipo. y el cual solo es bueno para un modelo muy rápido, y acrobático, en donde no importe el tiempo de vuelo.


Motores, mini revisiones y rebobinados.

Pruebas con algunos motores enfocados a multicopteros.





http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2252795
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2277521

 http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2302863

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2093749

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2275579

http://www.mexicorc.com/foro/showthread.php?t=24809

http://www.mexicorc.com/foro/showthread.php?t=23904

http://www.mexicorc.com/foro/showthread.php?t=24295

http://www.mexicorc.com/foro/showthread.php?t=24293