Motores BLDC para UAV agrícola: KV, estator e torque em cruzeiro

A escolha de um motor BLDC para UAV agrícola é feita para um regime de trabalho que se repete sob carga, e não para um único voo de desempenho, e os três modelos atualmente listados no regime UAV agrícola mostram o quanto duas leituras da mesma especificação podem se afastar. No conjunto, o KV vai de 100 a 700, a massa publicada de 128 g a 649 g, a resistência interna de 45 mΩ a 80 mΩ, o empuxo máximo de 1800 g a 16344 g e a potência publicada de 180 segundos de 500 W a 2700 W. Essa faixa precisa cobrir um multirrotor leve com um tanque pequeno em uma ponta e uma plataforma de pulverização pesada na outra, de modo que a pergunta útil não é qual registro publica o maior número, mas o que um motor BLDC para UAV agrícola sustenta na aceleração com que a aeronave realmente voa, com reserva de potência sobrando para uma subida com o tanque cheio. Este guia lê os três registros diante dessa pergunta, e o mesmo conjunto de modelos está reunido na página de aplicação UAV agrícola.

Resposta rápida

Um motor BLDC para UAV agrícola não passa a vida útil no ponto sobre o qual seu painel de especificações mais fala. Ele ergue um tanque, entra em um trecho de pulverização com aceleração parcial e mantém esse ponto por minutos seguidos ao longo de uma safra de missões. A consequência elétrica é que a corrente consumida no ponto de cruzeiro é paga continuamente, enquanto a corrente de pico relatada em um ensaio de plena aceleração dura segundos. Uma lista de candidatos escrita em função de uma coluna de pico responde, portanto, a uma pergunta que a aeronave faz raramente e deixa sem resposta a pergunta que ela faz o tempo todo.

Três propriedades carregam esse regime, e os registros abaixo as publicam de forma desigual. A resistência interna é o coeficiente da perda no cobre, que é a perda que percorre toda a missão, e não em pulsos. A faixa de células publicada decide a corrente que o enrolamento precisa conduzir para uma dada potência no eixo, e um barramento mais alto reduz essa corrente. A potência publicada de 180 segundos é uma janela térmica, e não uma classificação contínua, e é mais bem interpretada como um sinal de margem entre candidatos de regime semelhante do que como um valor a dividir pela energia do pacote.

Os três registros se separam primeiro pelo empuxo que publicam e depois pelo barramento para o qual são publicados. O registro de entrada publica 1800 g de empuxo em uma janela 3-4S, o registro intermediário 8414 g em uma janela 6-14S e o maior 16344 g em uma janela 6-12S, enquanto o KV cai de 700 para 170 e depois para 100 conforme o empuxo publicado sobe. Ler os três como um só grupo, em vez de três painéis separados, é o que transforma os números publicados em uma lista de candidatos para um motor de UAV agrícola.

O que diferencia um motor de UAV agrícola: regime de pulverização, líquido corrosivo e poeira

Um motor para UAV agrícola e um motor multirrotor de uso geral podem publicar o mesmo KV e a mesma configuração de estator e ainda assim serem solicitados de formas diferentes. A diferença não está na placa de identificação, mas no padrão do trabalho, e três características desse padrão separam um motor BLDC para UAV agrícola de uma unidade de uso geral.

Uma missão que se repete com o tanque cheio

A característica que define o regime é a repetição sob uma carga que é mais pesada no início de cada missão. Um motor BLDC para UAV agrícola trabalha em uma aeronave que ergue um tanque cheio, voa um trecho definido, retorna com o tanque parcialmente vazio e decola de novo após um curto intervalo em solo. O motor passa a vida, portanto, não em um ponto constante, mas ao longo de um regime que começa perto da massa máxima e diminui conforme o líquido é dispensado. Uma lista de candidatos montada em torno de um valor de pico ignora que o momento mais difícil é a primeira subida de cada missão, quando o tanque está cheio e a aeronave está em sua massa máxima. Um motor para drone de pulverização é escolhido para essa primeira subida, e não para uma média do trecho.

Líquido, poeira e o ar que o rotor aspira

Uma aeronave agrícola trabalha baixo sobre uma cultura, em um ar que carrega mais do que o ar limpo. A deriva da pulverização deixa gotículas finas em suspensão, a poeira sobe com o efeito solo e ambas atravessam a mesma coluna da qual a hélice aspira. Isso não muda o projeto eletromagnético do motor, mas muda o que a integração precisa suportar, e é um motivo para ler os registros mecânicos e elétricos em conjunto, e não isoladamente.

O orçamento de massa que uma aeronave de pulverização impõe

O regime também impõe um orçamento de massa mais restrito do que uma montagem de uso geral permite. Uma aeronave industrial voa para o regime UAV industrial, em que a carga útil é um sensor e a missão é inspeção ou levantamento; uma aeronave agrícola carrega um tanque cujo conteúdo é a própria carga útil, de modo que cada grama de um motor BLDC para UAV agrícola é um grama que deixa de se tornar líquido. Essa troca é o motivo pelo qual os registros mais leves do grupo abaixo são publicados a 128 g e 375 g, e não à massa de um outrunner de carga pesada.

KV e tamanho do estator: como ajustar um motor de UAV agrícola à hélice e à massa do tanque

KV e tamanho do estator são os dois valores que decidem se um motor de UAV agrícola gira a hélice de que uma aeronave sob o regime UAV agrícola precisa, a uma velocidade que a aeronave consiga usar. Eles costumam ser lidos em conjunto, porque um sem o outro descreve metade do ajuste.

KV como voltas por volt

KV é a velocidade sem carga do motor por volt de barramento, de modo que um enrolamento de 100 KV gira mais devagar na mesma tensão do que um enrolamento de 700 KV. Uma hélice maior precisa de uma velocidade útil menor e de um torque maior, então um enrolamento de KV baixo é o parceiro natural de um disco grande e lento, enquanto um enrolamento de KV alto combina com um disco menor e mais rápido. Os três registros abaixo cobrem essa faixa de propósito: o modelo de entrada é publicado a 700 KV para um disco de multirrotor pequeno, e os dois modelos mais pesados são publicados a 170 KV e 100 KV para as hélices maiores que uma aeronave de pulverização carrega.

Tamanho do estator diante da hélice e da massa do tanque

O estator é onde o torque é produzido, e seu tamanho define com quanto material magnético o enrolamento tem de trabalhar. No conjunto, a configuração do estator cresce de 12N14P em um envelope de 41.8 mm para 24N28P em 69 mm e depois para 36N42P em 91.6 mm, e o empuxo publicado cresce junto, de 1800 g para 8414 g e depois para 16344 g. Um estator maior em um KV semelhante é uma forma de um motor BLDC para UAV agrícola comprar torque sem elevar o barramento, o que importa em uma aeronave cuja massa sobe no momento em que o tanque é cheio.

Ler o KV nos três registros

O KV publicado dos três modelos não é um ranking de qualidade, mas uma descrição da hélice que cada um foi feito para girar. O registro de 700 KV é a ponta do multirrotor leve, o registro de 170 KV é a aeronave de pulverização de porte médio e o registro de 100 KV é a ponta de tanque pesado. Uma lista de candidatos que parte do diâmetro da hélice e da massa total carregada da aeronave chega à coluna de KV correta antes de olhar qualquer outro valor, e o empuxo publicado de cada modelo é o número que confirma a escolha.

Torque com aceleração parcial: sustentar o empuxo em cruzeiro em vez de perseguir números de pico

A aceleração parcial é onde um motor BLDC para UAV agrícola passa boa parte do tempo de voo, e é o ponto que uma comparação de empuxo de pico pula em silêncio. O motor ainda precisa manter a hélice em uma velocidade comandada, e o torque necessário para isso não desaparece porque a aceleração está abaixo do máximo.

Por que o ponto de cruzeiro define o enrolamento

Com aceleração parcial, o controlador corta o barramento em um ciclo de trabalho mais baixo, de modo que o enrolamento vê uma corrente média menor do que veria em plena aceleração, mas o torque que ele precisa produzir é definido pela carga da hélice naquela velocidade. O enrolamento que sustenta o ponto de cruzeiro com folga é aquele cuja resistência e caminho térmico conseguem conduzir essa corrente ao longo de todo o trecho, e não de um pulso de ensaio, e é por isso que a coluna de resistência interna importa mais aqui do que a coluna de corrente de pico.

Empuxo de pico diante do empuxo sustentado

Um valor publicado de empuxo máximo descreve o que o motor consegue produzir em uma condição, geralmente um ensaio curto com uma hélice e uma tensão declaradas. É um limite superior útil e uma descrição pobre de cruzeiro. O número que importa para o trecho de pulverização é o empuxo que um motor BLDC para UAV agrícola consegue sustentar na aceleração com que a aeronave voa, e esse número não é publicado diretamente; ele precisa ser lido do comportamento de eficiência e térmico do enrolamento na corrente que o ponto de cruzeiro consome.

O que a aceleração parcial exige do controlador

Um enrolamento de KV baixo e alto torque em um motor BLDC para UAV agrícola também muda o que o controlador eletrônico de velocidade precisa fazer bem. A comutação mais lenta em uma frequência elétrica menor é mais suave para o controlador do que a comutação rápida que um motor de KV alto exige, e a corrente que o controlador precisa conduzir em cruzeiro é menor em um barramento mais alto. Esse é um dos motivos pelos quais os registros mais pesados do grupo são publicados em uma janela 6-12S ou 6-14S, e não na contagem baixa de células do modelo de entrada.

Reserva de potência de 180 s para subidas com o tanque cheio

O valor de 180 segundos aparece em todo motor BLDC para UAV agrícola do grupo, e é o que costuma ser lido da forma errada. É uma janela térmica, e não uma classificação contínua, e a distinção importa exatamente no momento em que a aeronave está mais pesada.

O que a coluna de 180 segundos mede

Um valor de potência de 180 segundos descreve a potência que um motor BLDC para UAV agrícola consegue absorver por um período limitado sem que seu enrolamento atinja uma temperatura que o fabricante trate como limitante. É a condição em que se encontra um ensaio de plena aceleração, e é curto de propósito, porque a perda no cobre nessa janela aquece o enrolamento mais rápido do que a estrutura ao redor consegue conduzir o calor para fora. Lido sozinho, ele diz quanta potência está disponível em um pulso; lido ao lado da corrente contínua do mesmo modelo, ele diz quanta folga esse pulso representa.

Uma subida com o tanque cheio diante da janela de 180 segundos

A subida mais difícil que um motor para drone de pulverização enfrenta acontece no início, com o tanque cheio e a aeronave em massa máxima. Essa subida é curta, que é exatamente a forma de regime que a coluna de 180 segundos descreve, então o valor é relevante ali, e não no cruzeiro que se segue. Um modelo cuja potência publicada de 180 segundos fica com folga acima da potência que a aeronave carregada precisa para subir tem margem; um cujo valor fica próximo dessa exigência tem pouca folga para um tanque mais pesado ou um dia mais quente.

Corrente contínua ao lado do valor de 180 segundos

Dois dos três registros publicam uma corrente contínua de 180 segundos ao lado do valor de potência, 25 A no modelo de entrada e 38 A no modelo de porte médio. O maior registro publica uma corrente de pico de 60 A e deixa o valor contínuo em aberto, de modo que os dois números não são diretamente intercambiáveis e essa lacuna vale ser anotada, e não preenchida por suposição. Onde ambos são publicados, a corrente contínua é a metade mais útil do par, porque descreve o que um motor BLDC para UAV agrícola consegue sustentar ao longo de todo o trecho, e não no pulso.

Exposição em campo: poeira, deriva da pulverização e os valores que os registros deixam em aberto

A exposição em campo não muda o projeto elétrico de um motor BLDC para UAV agrícola, mas muda a integração ao seu redor, e é a parte do regime que os painéis publicados menos descrevem. Lê-la com honestidade significa separar o que os registros afirmam do que precisa ser confirmado com o fabricante.

Poeira e deriva da pulverização no caminho do ar

Uma aeronave que trabalha baixo sobre uma cultura aspira seu ar de refrigeração através de uma coluna que carrega gotículas, poeira fina e, depois que a pulverização passou, um resíduo que pode se depositar em qualquer superfície no fluxo de ar. Para um motor BLDC para UAV agrícola isso afeta sobretudo o lado mecânico da integração: o caminho do ar pelo estator, a condição dos rolamentos ao longo de uma safra e o cabo e o conector que vão do enrolamento ao controlador. Nenhum desses pontos é um limite eletromagnético, mas todos são pontos em que uma safra de campo difere de um ensaio de bancada.

Os valores que os registros deixam em aberto

O que os registros deste grupo não publicam é uma classificação de vedação, de ingresso ou de corrosão para nenhum dos três motores, de modo que nenhuma classe de proteção deve ser lida neles. Os painéis publicados trazem massa, envelope, KV, configuração do estator, resistência, janela de células, empuxo e potência, e são esses os valores que este guia cita. Onde uma montagem de campo precisa de um índice de ingresso, isso é uma especificação a confirmar diretamente com o fabricante, e não um valor a inferir dos dados elétricos, e o mesmo vale para o efeito de longo prazo da química da pulverização sobre rolamentos e conectores, que é o ponto em que um motor BLDC para UAV agrícola fica comprometido com uma montagem de campo.

Comparando motores de UAV agrícola: U3 KV700, P60 Pin KV170, P80 III Pin KV100

Os três registros abaixo estão ordenados pelo empuxo máximo publicado, que é também a ordem em que atendem a uma massa de tanque crescente para um motor de UAV agrícola. A tabela reproduz os valores publicados de cada modelo, e nada nela é derivado.

Modelo, configuração do estator, resistência interna, contagem de células publicada, empuxo máximo, potência máxima de 180 segundos e massa conforme publicado pelo fabricante para os três modelos atualmente listados no regime UAV agrícola, ordenados pelo empuxo máximo publicado. Empuxo máximo e potência de 180 segundos são os valores que o fabricante publica para cada modelo; ambos dependem da hélice e da tensão de barramento usadas no ensaio, de modo que são comparáveis dentro do grupo no sentido de que descrevem a condição publicada de cada modelo. A contagem de células é mostrada como publicada, de modo que uma faixa significa que aquele modelo é publicado ao longo da faixa. A massa inclui o cabo e o conector quando o fabricante a publica assim. Nenhuma coluna de KV aparece porque cada nome de modelo na tabela traz seu próprio valor de KV, e nenhuma coluna de envelope aparece porque o regime aqui descrito gira em torno das colunas elétricas, e não das dimensões do corpo.

Ler os três pela massa do tanque

O registro mais leve, o Motor para UAV T-Motor U3 KV700, é publicado a 128 g com 1800 g de empuxo, o que o situa na ponta de multirrotor pequeno da classe de pulverização, em que o tanque é leve e a hélice é pequena. O registro intermediário, o Motor para UAV T-Motor P60 Pin KV170, é publicado a 375 g com 8414 g de empuxo, e o maior, o Motor para UAV T-Motor P80 III Pin KV100, é publicado a 649 g com 16344 g de empuxo. Lidos nessa ordem, os três descrevem uma escada de uma aeronave de pulverização leve a uma pesada, e a massa publicada do motor sobe com o empuxo que ele precisa produzir.

Onde os três registros divergem

Os três não escalam de forma uniforme. A resistência interna cai de 50 mΩ no registro de entrada para 45 mΩ no maior, enquanto o registro intermediário é publicado a 80 mΩ, o mais alto do grupo; uma resistência mais alta é mais perda no cobre para uma dada corrente, um valor a ponderar contra o empuxo que cada modelo publica. A janela de células se alarga e depois se estreita, de 3-4S no registro de entrada para 6-14S no registro intermediário e 6-12S no maior. Para uma aeronave na ponta pesada da classe de pulverização, o regime Drone de carga pesada carrega os registros acima deste grupo, e a linha T-Motor por trás desses três registros está reunida na página do fabricante T-Motor.

Montar uma lista de candidatos para um motor BLDC para UAV agrícola: da massa do tanque ao empuxo de pairado, KV, tensão de barramento e fixação

Uma lista de candidatos para um motor BLDC para UAV agrícola é mais fácil de defender quando é construída na ordem em que a aeronave é construída. A sequência abaixo parte da massa que o motor precisa erguer e desce até os detalhes que decidem se o registro escolhido cabe na montagem, e se aplica aos registros sob o regime UAV agrícola tão bem quanto a qualquer registro comparável adicionado depois.

Fixe primeiro a massa do tanque e o empuxo de pairado

Comece pela massa total carregada da aeronave, incluindo o tanque cheio, a estrutura e a eletrônica de carga útil. O empuxo necessário para pairar e para subir fica sobre essa massa, e o empuxo máximo publicado de cada candidato é a primeira coluna a comparar com ela. Um registro cujo empuxo publicado fica próximo da exigência de pairado deixa pouca margem para um tanque cheio em um dia quente, que é a condição que a coluna de 180 segundos descreve.

Depois, KV, contagem de células e o envelope elétrico

Com a faixa de empuxo fixada, o diâmetro da hélice aponta para um KV, e a janela de células decide a corrente que o enrolamento precisa conduzir para esse empuxo. Um barramento mais alto reduz a corrente para a mesma potência no eixo, o que é mais suave para o controlador e para a fiação, de modo que a janela de células e o passo da hélice são lidos em conjunto, e não um de cada vez. A resistência interna de cada candidato é o valor que transforma essa corrente em perda no cobre, e vale compará-la em toda a lista de candidatos neste passo.

Por fim, a fixação, o cabo e o registro

O último passo decide se o motor selecionado entra na aeronave. O envelope publicado, o padrão de fixação e o comprimento de cabo de um motor BLDC para UAV agrícola candidato precisam casar com o braço e o encaminhamento que a aeronave usa, e qualquer valor que o registro deixe em aberto é uma pergunta para o fabricante, e não um valor a supor. Fechar a lista de candidatos pelos detalhes de integração, e não pelos números da placa de identificação, é o que impede que um candidato promissor falhe na montagem.

Perguntas frequentes

Recursos oficiais

A T-Motor publica uma página oficial de produto para cada unidade com seu painel de especificações, e essas páginas continuam sendo a fonte de verdade para cada valor citado neste guia sobre um motor BLDC para UAV agrícola - por exemplo a U3 KV700 página do produto, a P60 Pin KV170 página do produto e a P80 III Pin KV100 página do produto. Cada página indica a hélice e a tensão com que seus valores foram medidos, que é a condição a verificar antes de comparar quaisquer dois registros.

Próximos passos

Para montar a lista de candidatos de um motor de UAV agrícola, e não para ler por prazer, três ferramentas da plataforma fazem o trabalho em sequência. Explore a categoria completa Motores para UAV para ver os três registros aqui ao lado dos modelos Navigator e de carga pesada, use Seleção para restringir por contagem de células, massa e potência publicada e depois coloque os candidatos frente a frente em Comparar produtos. A página de aplicação UAV agrícola reúne o mesmo regime com seus próprios atributos de filtro, e a página do fabricante T-Motor reúne toda a linha por trás desses registros.

Três outros artigos cobrem as partes deste assunto que um regime agrícola não resolve. Motores para UAV: como ajustar KV, empuxo e massa à aeronave lê os mesmos motores de uma perspectiva geral de UAV, Motores BLDC para UAV industrial: regime, redundância e carga útil cobre a missão industrial repetida que essas aeronaves compartilham, e Motores para drones de carga pesada: três opções T-Motor de 2.85 kg a 101 kg de empuxo cobre a faixa de empuxo acima deste grupo. Juntas, as três tratam a mesma pergunta, um motor de UAV agrícola, sob regimes que ficam ao lado deste.