محركات BLDC لطائرات UAV الزراعية: قيمة KV وحجم الجزء الثابت وعزم الخانق الجزئي

يُختار محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية من أجل واجب يتكرّر تحت الحمل لا من أجل رحلة أداء واحدة، وتُظهر الطرازات الثلاثة المدرجة حاليًا في واجب UAV زراعي مقدار تباعد طريقتي قراءة المواصفة الواحدة. فعبر المجموعة تمتد قيمة KV من 100 إلى 700، والكتلة المنشورة من 128 g إلى 649 g، والمقاومة الداخلية من 45 mΩ إلى 80 mΩ، وأقصى دفع من 1800 g إلى 16344 g، والقدرة المنشورة على 180 ثانية من 500 W إلى 2700 W. وعلى هذا المدى أن يغطّي مركبة متعددة الدوّارات خفيفة تحمل خزانًا صغيرًا في أحد الطرفين ومنصة رشّ ثقيلة في الطرف الآخر، لذا فالسؤال المفيد ليس أيّ سجل ينشر أكبر رقم، بل ما يحتفظ به محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية عند الخانق الذي يطير به الهيكل فعليًا، مع هامش قدرة متبقٍّ لصعود بخزان ممتلئ. ويقرأ هذا الدليل السجلات الثلاثة في مقابل ذلك السؤال، والمجموعة نفسها من الطرازات مجموعة في صفحة تطبيق UAV زراعي.

إجابة سريعة

لا يمضي محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية حياته العملية عند النقطة التي تكون لوحة مواصفاته أعلى صوتًا عندها. فهو يرفع خزانًا، ثم يستقرّ في ممرّ رشّ عند خانق جزئي، ويحافظ على تلك النقطة دقائق في كل مرة عبر موسم من الطلعات. والنتيجة الكهربائية أن التيار المسحوب عند نقطة الحفاظ يُدفع باستمرار، في حين يدوم تيار الذروة الذي ينشره اختبار الخانق الكامل ثوانٍ. لذا فقائمة أولية مكتوبة مقابل عمود الذروة تجيب عن سؤال يطرحه الهيكل نادرًا، وتترك السؤال الذي يطرحه باستمرار بلا جواب.

ثلاث خصائص تحمل ذلك الواجب، وتنشرها السجلات أدناه على نحو غير متساوٍ. فالمقاومة الداخلية هي معامل فقد النحاس، وهو الفقد الذي يستمر طوال الطلعة لا على شكل دفعات. ونافذة عدد الخلايا المنشورة تحدّد التيار الذي على اللفّ حمله لقدرة عمود معيّنة، وجهد حزمة أعلى يخفض ذلك التيار. والقدرة المنشورة على 180 ثانية نافذة حرارية لا تصنيف مستمر، والأنسب قراءتها كإشارة هامش بين مرشّحين متقاربَي الواجب لا كرقم يُقسَم على مخزون طاقة الحزمة.

تنقسم السجلات الثلاثة أولًا عند الدفع الذي تنشره وثانيًا عند الحزمة المنشورة من أجله. فالسجل المدخل ينشر 1800 g من الدفع على نافذة 3-4S، والسجل الأوسط 8414 g على نافذة 6-14S، والأكبر 16344 g على نافذة 6-12S، في حين تنخفض قيمة KV من 700 إلى 170 ثم إلى 100 مع ارتفاع الدفع المنشور. وقراءة الثلاثة كمجموعة واحدة لا كلوحات ثلاث منفصلة هي ما يحوّل الأرقام المنشورة إلى قائمة أولية لمحرك BLDC لطائرات UAV الزراعية.

ما الذي يجعل محرك UAV الزراعي مختلفًا: واجب الرشّ والسائل المسبِّب للتآكل والغبار

يمكن لمحرك BLDC مخصَّص لواجب UAV الزراعي ولمحرك متعدد الدوّارات للأغراض العامة أن ينشرا القيمة نفسها من KV والتكوين نفسه للجزء الثابت، ومع ذلك يُطلَب منهما أمران مختلفان. والفرق ليس في لوحة الأسماء بل في نمط العمل، وثلاث سمات في ذلك النمط تفصل محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية عن محرك للأغراض العامة.

مهمة تتكرّر بخزان ممتلئ

السمة المميّزة هي التكرار تحت حمل يكون أثقل ما يكون في بداية كل طلعة. فمحرك BLDC لطائرات UAV الزراعية يعمل في هيكل يرفع خزانًا ممتلئًا، ويطير ممرًّا محدَّدًا، ويعود بخزان شبه فارغ ثم ينطلق مجددًا بعد فاصل أرضي قصير. لذا يقضي المحرك حياته لا عند نقطة مستقرة واحدة بل على واجب يبدأ قرب الكتلة القصوى ويرتخي مع توزيع السائل. وقائمة أولية مبنية حول رقم ذروة واحد تتجاهل أن أصعب لحظة هي الصعود الأول في كل طلعة، حين يكون الخزان ممتلئًا والهيكل في أثقل حالاته. ويُختار محرك درون الرشّ من أجل ذلك الصعود الأول لا من أجل متوسط الممر.

السائل والغبار والهواء الذي يسحبه الدوّار

يعمل الهيكل الزراعي على ارتفاع منخفض فوق المحصول في هواء يحمل أكثر مما يحمله الهواء النظيف. فانجراف الرشّ يترك قطرات دقيقة معلّقة، ويرتفع الغبار من تأثير الأرض، وكلاهما يمرّ في العمود نفسه الذي تسحب منه المروحة. ولا يغيّر ذلك التصميم الكهرومغناطيسي للمحرك، لكنه يغيّر ما على التكامل أن يصمد له، وهو سبب لقراءة السجلين الميكانيكي والكهربائي معًا لا بمعزل أحدهما عن الآخر.

ميزانية الكتلة التي يفرضها هيكل الرشّ

يفرض الواجب أيضًا ميزانية كتلة أضيق مما تتيحه بنية للأغراض العامة. فالهيكل الصناعي يُطَار لواجب UAV صناعي، حيث الحمولة حسّاس والمهمة تفتيش أو استطلاع؛ أما الهيكل الزراعي فيحمل خزانًا محتواه هو الحمولة، لذا فكل غرام من محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية غرام لا يصبح سائلًا. وتلك المقايضة هي سبب نشر السجلين الأخفّ في المجموعة أدناه عند 128 g و 375 g بدلًا من كتلة محرك دوّار خارجي للرفع الثقيل.

قيمة KV وحجم الجزء الثابت: مطابقة محرك UAV زراعي بالمروحة ووزن الخزان

قيمة KV وحجم الجزء الثابت هما الرقمان اللذان يحسمان ما إذا كان محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية يدوّر المروحة التي يحتاجها هيكل في واجب UAV زراعي بسرعة يستطيع الهيكل استخدامها. ويُقرأان عادةً معًا، لأن أحدهما دون الآخر لا يصف إلا نصف المطابقة.

قيمة KV كثورات لكل فولت

قيمة KV هي سرعة اللاحمل للمحرك لكل فولت من الحزمة، لذا يدور لفّ بقيمة 100 KV أبطأ على الجهد نفسه من لفّ بقيمة 700 KV. والمروحة الأكبر تحتاج سرعة نافعة أدنى وعزمًا أعلى، لذا فلفّ منخفض KV هو الشريك الطبيعي لقرص كبير بطيء، في حين يناسب لفّ مرتفع KV قرصًا أصغر أسرع. وتمتد السجلات الثلاثة أدناه ذلك المدى عن قصد: فالطراز المدخل منشور عند 700 KV لقرص مركبة متعددة الدوّارات صغيرة، والطرازان الأثقل منشوران عند 170 KV و 100 KV للمراوح الأكبر التي يحملها هيكل الرشّ.

حجم الجزء الثابت في مقابل المروحة وكتلة الخزان

الجزء الثابت هو حيث يُصنَع العزم، وحجمه يحدّد مقدار المادة المغناطيسية التي على اللفّ العمل بها. وعبر المجموعة ينمو تكوين الجزء الثابت من 12N14P عند مغلف 41.8 mm إلى 24N28P عند 69 mm ثم إلى 36N42P عند 91.6 mm، وينمو الدفع المنشور معه من 1800 g إلى 8414 g ثم إلى 16344 g. والجزء الثابت الأكبر عند قيمة KV مماثلة طريقة يشتري بها محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية عزمًا دون رفع جهد الحزمة، وهو ما يهمّ على هيكل ترتفع كتلته لحظة امتلاء الخزان.

قراءة قيمة KV عبر السجلات الثلاثة

قيمة KV المنشورة للطرازات الثلاثة ليست ترتيبًا للجودة بل وصفًا للمروحة التي بُني كل منها ليدوّرها. فسجل 700 KV هو الطرف الخفيف للمركبة متعددة الدوّارات، وسجل 170 KV هو هيكل الرشّ المتوسط الحجم، وسجل 100 KV هو طرف الخزان الثقيل. وقائمة أولية تبدأ من قطر المروحة والكتلة الإجمالية للهيكل المحمَّل ستحطّ على عمود KV الصحيح قبل أن تنظر في أي رقم آخر، والدفع المنشور لكل طراز هو الرقم الذي يثبّت الاختيار.

عزم الخانق الجزئي: الحفاظ على الدفع عند الحفاظ بدل ملاحقة أرقام الذروة

الخانق الجزئي هو حيث يقضي محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية جزءًا كبيرًا من زمن طيرانه، وهو النقطة التي تتخطّاها مقارنة الدفع الأقصى في صمت. فالمحرك لا يزال عليه أن يحافظ على المروحة عند سرعة مأمورة، والعزم اللازم لذلك لا يختفي لأن الخانق أدنى من الأقصى.

لماذا تحدّد نقطة الحفاظ اللفّ

عند الخانق الجزئي يقطع المتحكّم الحزمة عند دورة عمل أدنى، فيرى اللفّ تيارًا متوسطًا أدنى مما يراه عند الخانق الكامل، لكن العزم الذي عليه إنتاجه يحدّده حمل المروحة عند تلك السرعة. واللفّ الذي يحافظ على نقطة الحفاظ بارتياح هو الذي تستطيع مقاومته ومساره الحراري حمل ذلك التيار طوال الممر لا في دفعة اختبار، ولهذا يهمّ عمود المقاومة الداخلية هنا أكثر من عمود تيار الذروة.

الدفع الأقصى في مقابل الدفع المحتفَظ به

يصف رقم الدفع الأقصى المنشور ما يستطيع المحرك إنتاجه عند شرط واحد، عادةً اختبار قصير عند مروحة وجهد محدَّدين. وهو حدّ أعلى مفيد ووصف ضعيف للحفاظ. والرقم الذي يهمّ لممرّ الرشّ هو الدفع الذي يستطيع محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية الحفاظ عليه عند الخانق الذي يطير به الهيكل، وذلك الرقم غير منشور مباشرة؛ بل يجب استخراجه من الكفاءة والسلوك الحراري لللفّ عند التيار الذي تسحبه نقطة الحفاظ.

ما يطلبه الخانق الجزئي من المتحكّم

ويغيّر اللفّ المنخفض KV عالي العزم في محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية أيضًا ما على منظّم السرعة الإلكتروني إتقانه. فالتبديل الأبطأ عند تردد كهربائي أدنى أيسر على المتحكّم من التبديل السريع الذي يتطلّبه محرك مرتفع KV، والتيار الذي على المتحكّم حمله عند الحفاظ أدنى على حزمة أعلى. وهذا أحد أسباب نشر السجلات الأثقل في المجموعة على نافذة 6-12S أو 6-14S بدلًا من العدد المنخفض للخلايا في الطراز المدخل.

هامش قدرة 180 ثانية لصعود بخزان ممتلئ

يظهر رقم 180 ثانية على كل محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية في المجموعة، وهو الرقم الذي كثيرًا ما يُقرأ على نحو خاطئ. فهو نافذة حرارية لا تصنيف مستمر، والتمييز يهمّ في اللحظة نفسها التي يكون فيها الهيكل أثقل ما يكون.

ما يقيسه عمود 180 ثانية

يصف رقم قدرة 180 ثانية القدرة التي يستطيع محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية امتصاصها مدة محدودة دون أن يبلغ لفّه درجة حرارة يعدّها المُصنّع حدًّا. وهو الشرط الذي يجري فيه اختبار الخانق الكامل، وهو قصير عن قصد لأن فقد النحاس في تلك النافذة يسخّن اللفّ أسرع مما تستطيع البنية المحيطة تصريف الحرارة. وقراءته وحده تقول مقدار القدرة المتاحة في دفعة؛ أما قراءته إلى جانب التيار المستمر للطراز نفسه فتقول مقدار الهامش الذي تمثّله تلك الدفعة.

صعود بخزان ممتلئ في مقابل نافذة 180 ثانية

أصعب صعود يواجهه محرك درون الرشّ يحدث في البداية، بخزان ممتلئ والهيكل عند كتلته القصوى. وذلك الصعود قصير، وهو على وجه التحديد شكل الواجب الذي يصفه عمود 180 ثانية، فيكون الرقم ذا صلة هناك لا في الحفاظ الذي يليه. والطراز الذي تقع قدرته المنشورة على 180 ثانية مرتاحة فوق القدرة التي يحتاجها الهيكل المحمَّل للصعود لديه هامش؛ أما الذي يقترب رقمه من ذلك المتطلب فلديه مجال ضيّق لخزان أثقل أو يوم أشدّ حرارة.

التيار المستمر إلى جانب رقم 180 ثانية

ينشر سجلان من الثلاثة تيارًا مستمرًا على 180 ثانية إلى جانب رقم القدرة، 25 A على الطراز المدخل و 38 A على الطراز المتوسط الحجم. أما أكبر سجل فينشر تيار ذروة 60 A بدلًا من ذلك ويترك الرقم المستمر مفتوحًا، لذا فالرقمان غير قابلين للتبادل مباشرة وتلك الفجوة تستحق الملاحظة لا الملء بالافتراض. وحيث يُنشر الاثنان معًا، يكون التيار المستمر النصف الأنفع من الزوج، لأنه يصف ما يستطيع محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية الحفاظ عليه طوال الممر لا في الدفعة.

التعرّض الميداني: الغبار وانجراف الرشّ والأرقام التي تتركها السجلات مفتوحة

لا يغيّر التعرّض الميداني التصميم الكهربائي لمحرك UAV زراعي، لكنه يغيّر التكامل حوله، وهو الجزء من الواجب الذي تصفه اللوحات المنشورة أقل ما يكون. وقراءته بأمانة تعني الفصل بين ما تنصّ عليه السجلات وما يجب تأكيده مع المُصنّع.

الغبار وانجراف الرشّ في مسار الهواء

يسحب الهيكل العامل على ارتفاع منخفض فوق المحصول هواءه المبرِّد عبر عمود يحمل قطرات وغبارًا دقيقًا، وبعد مرور الرشّ، رواسب يمكن أن تستقرّ على أي سطح في مجرى الهواء. وبالنسبة إلى محرك UAV زراعي يؤثّر هذا غالبًا في الجانب الميكانيكي من التكامل: مسار الهواء عبر الجزء الثابت، وحالة المحامل على مدار موسم، والكابل والموصل الممتدّان من اللفّ إلى المتحكّم. ولا شيء من هذه حدود كهرومغناطيسية، لكنها كلها نقاط يختلف فيها موسم ميداني عن اختبار على منصة.

الأرقام التي تتركها السجلات مفتوحة

ما لا تنشره السجلات في هذه المجموعة هو تصنيف إحكام أو تسرّب أو تآكل لأي من المحركات الثلاثة، لذا لا ينبغي قراءة أي فئة حماية فيها. فاللوحات المنشورة تحمل الكتلة والمغلف وقيمة KV وتكوين الجزء الثابت والمقاومة ونافذة الخلايا والدفع والقدرة، وهذه هي الأرقام التي يقتبسها هذا الدليل. وحيث يحتاج بناء ميداني إلى رقم تسرّب، فذلك مواصفة تُؤكَّد مع المُصنّع مباشرة لا رقم يُستنتج من البيانات الكهربائية، وينطبق الأمر نفسه على الأثر طويل المدى لكيمياء الرشّ على المحامل والموصلات، وهي النقطة التي يُلتزَم عندها بمحرك UAV زراعي في بناء ميداني.

مقارنة محركات UAV الزراعية: U3 KV700 و P60 Pin KV170 و P80 III Pin KV100

تُرتَّب السجلات الثلاثة أدناه حسب أقصى دفع منشور، وهو أيضًا الترتيب الذي تناسب به كتلة خزان متصاعدة لمحرك UAV زراعي. ويعيد الجدول إنتاج الأرقام المنشورة لكل طراز، ولا شيء فيه مشتقّ.

الطراز وتكوين الجزء الثابت والمقاومة الداخلية وعدد الخلايا المنشور وأقصى دفع وأقصى قدرة على 180 ثانية والوزن كما نشرها المُصنّع للطرازات الثلاثة المدرجة حاليًا في واجب UAV زراعي، مرتّبة حسب أقصى دفع منشور. وأقصى دفع والقدرة على 180 ثانية هما الرقمان اللذان ينشرهما المُصنّع لكل طراز؛ وكلاهما يعتمد على المروحة وجهد الحزمة المستخدمين في الاختبار، لذا فهما قابلان للمقارنة داخل المجموعة فقط بمعنى أنهما يصفان شرط كل طراز المنشور. ويُعرض عدد الخلايا كما نُشر، فالمدى يعني أن الطراز منشور عبر ذلك المدى. والوزن يشمل الكابل والموصل حيث ينشره المُصنّع بهذه الطريقة. ولا يظهر عمود KV لأن كل اسم طراز في الجدول يحمل رقم KV الخاص به، ولا يظهر عمود مغلف لأن الواجب الموصوف هنا يدور على الأعمدة الكهربائية لا على أبعاد الجسم.

قراءة الثلاثة عبر كتلة الخزان

أخفّ سجل، وهو T-Motor U3 KV700 محرك UAV، منشور عند 128 g بدفع 1800 g، ما يضعه عند الطرف الصغير للمركبة متعددة الدوّارات في فئة الرشّ حيث الخزان خفيف والمروحة صغيرة. أما السجل الأوسط، وهو T-Motor P60 Pin KV170 محرك UAV، فمنشور عند 375 g بدفع 8414 g، والأكبر، وهو T-Motor P80 III Pin KV100 محرك UAV، منشور عند 649 g بدفع 16344 g. وقراءتها بهذا الترتيب تصف سلّمًا من هيكل رشّ خفيف إلى ثقيل، وترتفع الكتلة المنشورة للمحرك مع الدفع الذي عليه إنتاجه.

أين تتباعد السجلات الثلاثة

لا تتدرّج الثلاثة بالتساوي. فالمقاومة الداخلية تنخفض من 50 mΩ على السجل المدخل إلى 45 mΩ على الأكبر، في حين أن السجل الأوسط منشور عند 80 mΩ، وهو الأعلى في المجموعة؛ والمقاومة الأعلى فقد نحاس أكبر لتيار معيّن، وهو رقم يُوزَن مقابل الدفع الذي ينشره كل طراز. وتتّسع نافذة الخلايا ثم تضيق، من 3-4S على السجل المدخل إلى 6-14S على السجل الأوسط و 6-12S على الأكبر. وبالنسبة إلى هيكل في الطرف الثقيل من فئة الرشّ، يحمل واجب درون رفع ثقيل السجلات فوق هذه المجموعة، وتُجمع تشكيلة T-Motor خلف هذه السجلات الثلاثة على صفحة المُصنّع T-Motor.

وضع قائمة أولية لمحرك UAV زراعي: من كتلة الخزان إلى دفع التحويم وقيمة KV وجهد الحزمة والتثبيت

يكون الدفاع عن قائمة أولية لمحرك UAV زراعي أسهل عندما تُبنى بالترتيب الذي يُبنى به الهيكل. فالتسلسل أدناه يعمل من الكتلة التي على المحرك رفعها نزولًا إلى التفاصيل التي تحدّد ما إذا كان السجل المختار يناسب البناء، وهو ينطبق على السجلات تحت واجب UAV زراعي كما ينطبق على أي سجل مماثل يُضاف لاحقًا.

ثبّت كتلة الخزان ودفع التحويم أولًا

ابدأ من الكتلة الإجمالية للهيكل المحمَّل، بما يشمل الخزان الممتلئ والهيكل والإلكترونيات الحمولية. والدفع اللازم للتحويم والصعود يقع فوق تلك الكتلة، وأقصى دفع منشور لكل مرشّح هو العمود الأول للمقارنة معه. والسجل الذي يقترب دفعه المنشور من متطلب التحويم يترك هامشًا ضيّقًا لخزان ممتلئ في يوم حارّ، وهو الشرط الذي يصفه عمود 180 ثانية.

ثم قيمة KV وعدد الخلايا والمغلف الكهربائي

بعد تثبيت نطاق الدفع، يشير قطر المروحة إلى قيمة KV، وتحدّد نافذة الخلايا التيار الذي على اللفّ حمله لذلك الدفع. وجهد حزمة أعلى يخفض التيار لقدرة عمود مماثلة، وهو أيسر على المتحكّم وعلى التوصيلات، لذا تُقرأ نافذة الخلايا وخطوة المروحة معًا لا واحدة تلو الأخرى. والمقاومة الداخلية لكل مرشّح هي الرقم الذي يحوّل ذلك التيار إلى فقد نحاس، ويستحق الأمر مقارنتها عبر القائمة الأولية في هذه الخطوة.

ثم التثبيت والكابل والسجل

تحدّد الخطوة الأخيرة ما إذا كان المحرك المدرج في القائمة الأولية يدخل في الهيكل. فيجب أن يطابق المغلف المنشور ونمط التثبيت وطول الكابل لمحرك UAV زراعي مدرج في القائمة الأولية الذراع والمسار الذي يستخدمه الهيكل، وأي رقم يتركه السجل مفتوحًا سؤال للمُصنّع لا قيمة تُفترض. وإغلاق القائمة الأولية على تفاصيل التكامل لا على أرقام لوحة الأسماء هو ما يمنع مرشّحًا واعدًا من الفشل عند التجميع.

الأسئلة الشائعة

مصادر رسمية

تنشر T-Motor صفحة منتج رسمية لكل وحدة تحمل لوحة مواصفاتها، وتبقى تلك الصفحات مصدر الحقيقة لكل رقم مذكور في هذا الدليل عن محرك UAV زراعي - مثل صفحة منتج U3 KV700، وصفحة منتج P60 Pin KV170 وصفحة منتج P80 III Pin KV100. وتذكر كل صفحة المروحة والجهد الذين قيست عندهما أرقامها، وهو الشرط الواجب فحصه قبل مقارنة أي سجلين.

إلى أين بعد ذلك

لوضع قائمة أولية لمحرك UAV زراعي بدل القراءة، تؤدي ثلاث أدوات على المنصة العمل بالتسلسل. استكشف فئة محركات UAV كاملة لرؤية السجلات الثلاثة هنا إلى جانب طرازات Navigator ومحركات الرفع الثقيل، واستخدم الاختيار للتضييق حسب عدد الخلايا والكتلة والقدرة المنشورة، ثم ضع المرشّحين في مواجهة بعضهم في مقارنة المنتجات. وتحتوي صفحة تطبيق UAV زراعي على الواجب نفسه مع سمات تصفيتها الخاصة، وتجمع صفحة المُصنّع T-Motor المدى الكامل خلف هذه السجلات.

وتحمل ثلاثة مقالات أخرى الأجزاء من هذا الموضوع التي لا يحسمها واجب زراعي. يقرأ محركات UAV: مطابقة KV والدفع والكتلة مع هيكل الطائرة المحركات نفسها من منظور UAV عام، ويغطّي محركات BLDC لطائرات UAV الصناعية: دورة التشغيل والتكرار والحمولة المهمة الصناعية المتكرّرة التي تتشاركها هذه الهياكل، ويحمل محركات درونات الرفع الثقيل: ثلاثة خيارات T-Motor من 2.85 kg إلى 101 kg دفع نطاق الدفع فوق هذه المجموعة. وبينها تعالج الثلاثة السؤال نفسه، محرك BLDC لطائرات UAV الزراعية، من واجبات تقع إلى جانب هذا الواجب.