Re: Rekuperace u multikoptery (Skladování Li-pol)

Sobota Srpen 11 22:46:25 CEST 2018

Však to je v pořádku, prostě nemá 25 mN/W, jako letadlo v ukázce, ale 86. Toť vše.

Chyba není, jen jiná vrtule:-)

PH

From: Šerých Jakub 
Hezké pojednání, jen tam někde asi bude ve výpočtu drobná chybka. DJI Phantom, hmotnost cca 1.3 kg a průměrný příkon letu cca 150W

-------- Původní zpráva --------
Předmět: Re: Rekuperace u multikoptery (Skladování Li-pol)

1. Přiblížení:
Základní letový režim vrtulníku/multikoptéry je, že vrtule fouká dolů a udržuje výšku na základě rovnosti tahové a gravitační síly:

Fg = Ft

Tahová síla vzniká tím, že vrtule urychluje vzduch:

Ft = m.a

A žere při tom výkon, který odpovídá (+ztráty) vzduchu dodané kinetické energii (v je vztaženo k objektu):

E = 1/2.m.v^2

Tím se dostáváme k zajímavému faktu, že když použijeme větší vrtuli, budeme pro stejnou sílu potřebovat menší výkon, protože bude urychlovat větší m na menší v. Pokud bychom měli nekonečně velkou vrtuli, bude stačit nulový výkon:-)

2. Přiblížení:
Kdybychom měli nekonečnou vrtuli a tedy nulový výkon k udržování výšky, byla by přesně stejná situace,jako u auta na svahu, tedy výkon motoru by se měnil na potenciální energii objektu a je jasné, že by rekuperovat šlo.

3. Přiblížení:
Jenže reálně nemáme nekonečnou vrtuli, ale malinkou. Jednak proto, aby se ten krám vešel, ale taky proto, aby byl prakticky použitelný i za nenulového větru. Aby vítr měl zanedbatelný vliv, musí být rychlost, na kterou je urychlován vzduch, mnohem větší, než rychlost větru. Tím se dostáváme k řádu 20-100 mN/W výkonu motorů. A tímto výkonem se v konečném důsledku ohřívá vzduch, pokud objekt jen “visí”.

Mějme tedy objekt:
m 500 g, tedy Fg 5 N a P 200 W pro udržování výšky. Když bude stoupat 10 m/s, přidá se výkon potřebný ke stoupání:

P = F.v = 5.10 = 50 W

Celkový příkon bude (+ nějaké navýšení ztrát):

200 + 50 = 250 W

Při klesání stejných 10 m/s, dostaneme zpět stejných 50 W:

200 - 50 = 150 W

Takže není co rekuperovat, jen část ohřevu vzduchu převezme naše klesání.

Kdybychom klesali 100 m/s, bylo by co rekuperovat:

P = F.v = 5.100 = 500 W
200 - 500 = -300 W

4. Přiblížení:
Jenže tady začínají hrát významnou roli další aerodynamické ztráty. Pokud bychom sundali vrtule a objekt nechali neomezeně padat, dosáhne nakonec nějaké konečné rychlosti. Kdyby tato byla mnohem větší než 100 m/s (zde zanedbáme existenci Mach), bude možné “rekuperačním pádem” získat něco blízkého těm 300 W. Reálné pádové rychlosti běžných objektů zpravidla příliš nepřekračují 50 m/s, takže je jasné, že rekuperovat půjde jedině tehdy, pokud velikost vrtule umožní záporný výkon již při menší rychlosti, tedy např. 10 m/s kdyby naše 500g koptéra místo mizerných 25 měla významně přes špičkových 100 mN/W.
(např. zde https://www.peckamodel.cz/2216-1045-pohonna-jednotka-pro-multicoptery-motor-set-1x-motor-2213-935-par-vrtuli-10x4-5 44-68)

5. Přiblížení:
Takže padáme, postupně se zastaví vrtule, nakonec se roztočí obráceně: Konečně můžeme rekuperovat:-)

Co se motorů týče, tak s DC by to bylo těžké, rekuperační regulátor by musel umět řízeně pracovat se stavem, kdy motor generuje reverzní napětí. U AC je to lepší, k rekuperaci bude stačit, když regulátor zvládne zvyšovat napětí z motoru, aby mohlo dobíjet baterky (nebo to půjde samo, pokud bude rychlost klesání vetší, než maximální rychlost “větru”, který motor+vrtule normálně generuje). Prakticky navíc bude potřeba, aby regulátor zvládl tou rekuperací motor řízeně brzdit tak, aby normálně fungovala stabilizace polohy.

A samozřejmě to celé musí nějak projít od stavu řízeného normálního tahu do té řízené rekuperace:-)

PH
-----Původní zpráva----- 
From: Jaroslav Buchta 
Ja bych rekl, ze k te rekuperaci muze klidne dochazet, pokud tam jsou 
BLDC motory.  A jak by mohlo dojit k prebiti baterie, kdyz se z ni 
nejdriv musi energie vysat k tomu aby dron vystoupal a to urcite mnohem 
vetsi nez se pak muze ziskat rekuperaci? Leda by se startovalo nekde z 
vysoke hory a klesalo do udoli, ale to se asi nestava tak casto. Navic 
ta ziskana energie nebude vzhledem k ruznym ucinnostem nic moc.

Dne 10.08.2018 v 23:18 Admin HWnews napsal(a):
> No to neni tak jednoduche jak licite.
>
> Ciste fyzikalne musite tedy zodpovedet kam se tedy ta potencialni 
> energie ztraci. ;-)
>
> Pri klesani se vrtule pretaci vuci nastavene komutaci a zcela jiste 
> energie vznika - dokonce si myslim, ze pres substratove diody v 
> mosfetech v H mustku to protejka do baterii - ono to modelari docela 
> resili, protoze to muze vest (tahle nerizena rekuperace) k prebijeni 
> baterie.
> Ono si to moc lidi neuvedomuje, ale letadlo pri klesani se opravdu 
> brzdi (cilene) stazenym motorem - vlastne uplne stejne jako kdyz 
> brzdite z kopce v aute motorem.
>
> Samozrejme zalezi na osazenych vrtulich. Pokud jsou to vysokoobratkove 
> male vrtulky tak se ta rekuperace samozrejme projevuje az v okamziku, 
> kdy jsou okolni podminky podobne jako v hnacim rezimu. Ja mam treba na 
> dronu osazene 12"x5" vrtule urcene na primarne pro lety ve visu, ktere 
> jsem navrzene pro pomale obtekani a tam staci velmi malo.
>
> Dne 10.8.2018 v 22:55 Pavel Kadečka napsal(a):
>> Motory stále zabírají, buď víc nebo míň, podle toho jestli dron stoupá
>> nebo klesá a jak moc rychle... rychlost stoupání i klesání je řízená.
>> Předpokládám, že při volném pádu budou vrtule fungovat jako větrné
>> elektrárny. Rychlost padání musí být dostatečná, aby to ty vrtule
>> roztočilo, ale myslím, že to má docela vysoké otáčky při lítání,
>> takové to při té teoretické rekuperaci asi nedá.

--------------------------------------------------------------------------------
_______________________________________________
HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
Hw-list na list.hw.cz
http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20180811/3fdfa11c/attachment.html>