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Domande e Risposte - Lezione 6
L'aliante elettrico di Giovanni (un Super Thermal 2000) è ora dotato di un nuovo motore in grado di sollevarlo verticalmente per 500 piedi (circa 152 metri). In assetto di volo, pesa 5 libbre (2.27 chili). Quando lavoro viene svolto durante la salita verticale? Quanta Potenza meccanica viene prodotta dal motore se la salita dura 10 secondi?
Per sollevare a 500 piedi un oggetto che pesa 5 libbre servono esattamente 2500 libbrepiedi di Lavoro (il che corrisponde a 2,27 chili x 152 metri = 345,04 chilogrammetri). Poichè la salita dura 10 secondi, viene espressa una Potenza meccanica pari a 250 libbrepiedi /secondo (o 34,504 chilogrammetri/secondo), il che corrisponde a quasi mezzo cavallovapore (HP).
Immaginiamo di avere un motore con un Kv di 1500. Qual'à il suo valore di Kt?
Ricordate che:
Kt x Kv = 1352
Il che significa:
Kt = 1352 / Kv
Kt = 1352 / 1500
Kt = 0,901
Ecco che il valore di Kt deve essere di 0, 901 pollice/oncia per amp.
Considerate i seguenti motori:
Motore1: Kv = 4000, Io = .2 amp, Rm = .150 Ohms
Motore2: Kv = 2000, Io = 2 amp, Rm = .050 Ohms
Quale dei due è meglio per uno slow-flyer che assorbirà soltanto 2 ampere con 6 celle? Quale sarà la Potenza prodotta (out) e l'efficienza del motore prescelto?
Prima di iniziare i calcoli, può essere utile dare prima un'occhiata 'da lontano' ai numeri e trarne qualche conclusione logica. Avrete notato che il Motore 2 ha una Io di 2 ampere: il nostro modello semplificato ci dice che, a 2 ampere, quel motore non produrrà alcuna Coppia. Evidentemente non è molto adatto allo slow-flyer.
Vediamo se i calcoli confermano quanto detto.
Motore 1:
Potenza Out = (V - Iin * Rm) * (In - Io)
Potenza Out = (6 - (2 * 0.150)) * (2 - 0.2)
Potenza Out = (6 - 0.3) * 1.8
Potenza Out = 5.7 * 1.8
Potenza Out = 10.26 watts
Efficienza = Potenza Out / Potenza In
Efficienza = 10.26 / (Vin * Iin)
Efficienza = 10.26 / (6 * 2)
Efficienza = 10.26 / 12
Efficienza = 0.855
Efficienza = 85.5 %
Motore 2:
Potenza Out = (V - Iin * Rm) * (In - Io)
Potenza Out = (6 - (2 * 0.050)) * (2 - 2)
Potenza Out = (6 - 0.1) * 0
Potenza Out = 0
Efficienza = Potenza Out / Potenza In
Efficienza = 0 / Potenza In
Efficienza = 0%
Pare proprio che il motore 1 sia il più adatto allo scopo...
Quale motore è più adatto ad un aereoplano sportivo che 'succhierà' 30 ampere con 10 celle?
Quale sarà la Potenza prodotta (out) e l'efficienza del motore prescelto?
Ecco un caso nel quale il Motore 2 trova la sua rivincita. Qui le intensità di corrente sono elevate e i 2 ampere di Io non sono più così importanti. Diviene invece fondamentale la Resistenza d'Armatura e, infatti:
Motore 1:
Potenza Out = (V - Iin * Rm) * (In - Io)
Potenza Out = (10 - (30 * 0.150)) * (30 - 0.2)
Potenza Out = (10 - 4.5) * 29.8
Potenza Out = 5.5 * 29.8
Potenza Out = 163.9
Efficienza = Potenza Out / Potenza In
Efficienza = 163.9 / (Vin * Iin)
Efficienza = 163.9 / (10 * 30)
Efficienza = 163.9 / 300
Efficienza = 0.546
Efficienza = 54.6 %
Motor 2:
Potenza Out = (V - Iin * Rm) * (In - Io)
Potenza Out = (10 - (30 * 0.050)) * (30 - 2)
Potenza Out = (10 - 1.5) * 28
Potenza Out = 8.5 * 28
Potenza Out = 238
Efficienza = Potenza Out / Potenza In
Efficienza = 238 / 300
Efficienza = .793
Efficienza = 79.3%
L'ovvia conclusione è che ogni motore ha il suo campo di applicazione ottimale.
Mi è capitato tra le mani un motore che ha un limite di 30.000 RPM. Con un particolare pacco di celle ed una intensità di corrente pari a 50 ampere, questo motore riesce a far girare un'elica 12x8 a 29.000 RPM. Se tolgo l'elica e ridò motore, cosa accade?
Esiste una possibilità concreta che gli RPM tendano a superare il limite di 30.000 danneggiando permanentemente il motore.
Già che ci siete, date un'occhiata ai seguenti siti: www.maxcim.com, www.aveox.com, www.astroflight.com .
Vi troverete numerosi motori e le loro costanti. Confrontate caratteristiche, prezzi e pesi. Notate nulla?
Potreste aver (o non aver) notato che:
- Più alto è il numero di avvolgimenti, più basso è il Kv.
- A parità di Marca, armature diverse producono valori di Kt e di Rm che sono grossomodo correlati. Quando Kt sale anche Rm sale.
- All'aumentar del peso, cresce la capacità di sopportare elevate intensità di corrente. I motori più grandi hanno limiti di Coppia molto elevati.
- A parità di dimensioni, come ad esempio tra gli Aveox della serie 1406, la quantità totale di Coppia che viene prodotta è pressochè costante. Vi sono differenze in termini di Coppia per intensità di corrente (ampere), ma non di Coppia per Potenza (watt).
Tutte queste relazioni verranno spiegate nella sesta lezione. L'importante, per ora, è notarle.
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| Lezione 6 |
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