Обзор двигателя для дронов 5215: данные испытаний 420 кВ для сельскохозяйственных опрыскивателей

Вы тянетесь к Двигатель для дрона 5215 при напряжении 8S и объёме распылительного бака 10–15 литров. Он занимает промежуточное положение между нашей линейкой статоров среднего класса с диаметром 43 мм и полноразмерной сельскохозяйственной моделью 5315 — мы намотаем этот статор диаметром 52 мм на 420 кВ, тщательно тестируем его с двумя пропеллерами и создаем его для операторов, которым нужна высокая грузоподъемность без необходимости приобретать силовую систему 12S.

В большинстве обзоров сельскохозяйственных дронов рассматривается только один тип пропеллера, и на этом все. Но в реальности работы по опрыскиванию проходят не так — для обеспечения подъемной силы на гексакоптере можно использовать 15-дюймовые пропеллеры, а затем перейти на 13-дюймовые на квадрокоптере, чтобы получить более сконцентрированную зону опрыскивания. Поэтому мы протестировали 5215-420KV на пропеллерах HQ 15×7×3 и HQ 13×9×3 при одинаковом напряжении 8S, на одном и том же испытательном стенде и в одинаковых условиях окружающей среды. Одним словом, вот что показывают данные по изменению положения дроссельной заслонки о том, где этот двигатель подходит, а где — нет.

Краткий обзор технических характеристик модели 5215-420KV

Прежде чем мы перейдем к тестовым данным, вот как этот двигатель выглядит на бумаге:

Данные реальных испытаний: пропеллер размером 15×7×3 на батарее 8S

15-дюймовый пропеллер — это тот, на котором летает большинство сельскохозяйственных гексакоптеров в полевых условиях. Ниже приведен полный диапазон работы двигателя от 30% до 75% при номинальном напряжении 32 В с использованием одного и того же пропеллера и испытательного стенда на протяжении всего теста:

Что говорят цифры о 15-дюймовых моделях

При положении дроссельной заслонки 50% — точке зависания для хорошо загруженного гексакоптера — каждый двигатель потребляет 12,52 А и развивает тягу 2 703 г. В частности, шесть таких двигателей обеспечивают общую тягу примерно 16,2 кг при мощности 2 421 Вт. Этого достаточно для перевозки 10-литрового опрыскивательного бака, насоса и аккумулятора на типичном корпусе весом 6–8 кг с комфортным соотношением тяги к весу 2:1. КПД в этой рабочей точке: 6,7 г/Вт. Более того, кривая крутящего момента остается достаточно ровной в среднем диапазоне оборотов — 6,7 при 50%, 5,7 при 60% и по-прежнему 4,6 при 65%. Таким образом, кривая крутящего момента остается ровной во всем диапазоне оборотов, в котором вы фактически летаете.

При положении дроссельной заслонки 75% достигается пиковая тяга 5 544 г на каждый двигатель. На гексакоптере это составляет более 33 кг общей тяги — этого достаточно, чтобы прорваться через фронт порыва ветра или выбраться из нисходящего потока с полным баком. Кроме того, потребляемая мощность в 1 213 Вт в данном случае вполне укладывается в пределы, с которыми без проблем справляется недорогой ESC на 60 А и 8S.

13×9×3 против 15×7×3 — два винта, один двигатель

А вот результаты теста с 13-дюймовым экраном показывают совершенно иную картину:

Какой проп выбрать?

Данные 13×9×3 демонстрируют универсальность модели 5215. При положении дроссельной заслонки 50% 13-дюймовый пропеллер развивает тягу 2 126 г при 6,0 г/Вт — более низкая эффективность по сравнению с 15-дюймовой моделью (6,7 г/Вт), что вполне ожидаемо, поскольку более короткие лопасти должны вращаться быстрее для обеспечения той же подъемной силы, а это требует дополнительных затрат энергии. Однако 13-дюймовый двигатель потребляет всего 34,47 А при положении дросселя 75% по сравнению с 38,33 А у 15-дюймового — примерно на 4 ампера меньше на каждый двигатель. Следовательно, на гексакоптере это почти на 24 ампера меньше в сумме при работе на полной мощности.

Если у вашей рамы небольшой зазор для пропеллеров или вы летаете на квадрокоптере, где чистая тяга на один двигатель имеет меньшее значение, чем запас по току, то пропеллер 13×9×3 — это то, что вам нужно. С другой стороны, если вы летаете на гексакоптере, где есть место для 15-дюймовых лопастей, преимущество более крупного винта в плане эффективности становится очевидным — 6,7 г/Вт против 6,0 г/Вт в режиме зависания дает несколько дополнительных минут полёта в течение полного цикла опрыскивания.

Качество изготовления: что определяет долговечность сельскохозяйственного двигателя

Сельскохозяйственные дроны не летают в чистом воздухе. Каждый сезон они работают в условиях тумана от пестицидов, пыли от удобрений и при температуре окружающей среды 40 °C в течение сотен часов, поэтому модель 5215 разработана с учетом этих условий.

В статоре используются Проволока для обмотки, рассчитанная на температуру 220 °C — с теми же техническими характеристиками, что и у нашего мощного сельскохозяйственного двигателя модели 5315. Стандартные обмотки, рассчитанные на 180 °C, начинают изнашиваться после 150–200 часов непрерывной работы в условиях высокой температуры окружающей среды, тогда как обмотки модели 5215, рассчитанные на 220 °C, сохраняют свои характеристики в пределах технических требований даже после 300 часов работы. Аналогичным образом, Подшипники NSK 696ZZ входят в стандартную комплектацию каждой единицы. В сельскохозяйственных условиях у подшипников обычных производителей радиальный люфт появляется уже через 80–100 летных часов, тогда как подшипники NSK сохраняют допуски даже после 200 часов работы. Этот разрыв — дополнительные 100 часов до замены подшипника — напрямую обеспечивает более длительное время безотказной работы опрыскивателя в течение сельскохозяйственного сезона.

Магниты N52H с температурой Кюри 120 °C обеспечивают стабильную плотность магнитного потока даже при нагреве корпуса двигателя до 80–90 °C во время последовательных вылетов. Кроме того, мы изготавливаем корпус на станке с ЧПУ из цельного алюминиевого заготовки — без литых деталей и без приклеенных балансировочных грузов. Поэтому даже через 50 часов работы вы не заметите отклонений, вызванных вибрацией. В конечном счёте это имеет большое значение, поскольку равномерность распыления зависит от стабильности частоты вращения пропеллера.

5215 против 5315-420 кВ — 8S или 12S, одинаковый показатель KV

Оба двигателя имеют одинаковую обмотку 420 кВ, однако они рассчитаны на совершенно разные напряжения. Ниже приведено их сравнение:

Этот 5315 — это более крупный и мощный двигатель, но в вашем случае «больше» не всегда означает «лучше». Модель 5215 работает на 8S, а это означает более дешевые ESC, поскольку устройства на 60 А и 8S стоят примерно на 40% меньше, чем сопоставимые устройства на 80 А и 12S, плюс более легкие жгуты проводов и меньшие аккумуляторы при эквивалентной мощности в ватт-часах. Например, если вы собираете опрыскиватель объёмом 10–15 л, то модель 5315 будет излишней — вы будете переплачивать за тягу, которой никогда не воспользуетесь, при этом неся на себе лишний вес ESC, в котором нет необходимости.

Один оператор из Южной Америки использовал модели 5215 на парке из 40 шестироторных опрыскивателей, прежде чем перейти на модели 5315 с батареей 12S для увеличения объёма бака. Их отзыв был однозначным: модели 5215 надёжно работали с 12-литровыми баками в течение двух полных сезонов без каких-либо проблем. Фактически, переход на 5315 произошел только потому, что они перешли на баки объемом 20 л — а не из-за того, что какой-либо двигатель 5215 вышел из строя. Итак, вот простая схема: если вы используете баки объемом 10–15 л на 8S, то двигатель 5215 — это то, что вам нужно. Если вам нужна емкость 20 л и более на 12S, переходите на 5315.

Идеальные области применения

А теперь давайте разберемся, к какому классу на самом деле относится модель 5215-420KV — и к какому, безусловно, не относится.

Сельскохозяйственные опрыскиватели объемом 10–15 л

Это основной вариант применения. Шесть двигателей 5215 на гексакоптере обеспечивают подъемную силу более 16 кг в режиме зависания с достаточным запасом при настройке дроссельной заслонки 75% (в общей сложности более 33 кг) для восстановления устойчивости при порывах ветра и следования по рельефу. Кроме того, напряжение 8S позволяет удержать затраты на комплектующие на приемлемом уровне для операторов парков дронов, которым необходимо задействовать несколько аппаратов.

Промышленные квадрокоптеры для перевозки тяжелых грузов

Четыре двигателя 5215 с пропеллерами 13×9×3 обеспечивают тягу в режиме зависания 8,5 кг при общей мощности 1 420 Вт — этого вполне достаточно для полезной нагрузки 4–5 кг на каркасе весом 2,5 кг. Кроме того, меньший ток, потребляемый каждым двигателем, позволяет использовать более лёгкие ESC и более тонкие платы распределения питания.

Двигатели подъемной силы для аппаратов с фиксированным крылом и вертикальным взлетом и посадкой

Плоская кривая КПД двигателя 5215 в диапазоне открытия дроссельной заслонки 50–65% делает его надежным выбором для платформ вертикального взлета и посадки (VTOL), которым требуется вертикальная тяга в течение 30–60 секунд для перехода в крейсерский режим перед отключением двигателя. К счастью, двигатель выдерживает кратковременный всплеск высокого тока без перегрева, а конфигурация 8S естественным образом сочетается с большинством распространённых силовых установок VTOL.

Ограничения

Для опрыскивателей объемом 20 л и более этот двигатель лучше не брать, а выбрать 5315-420KV вместо этого. Она также не подходит для систем 12S, поскольку мы разработали эту обмотку исключительно для 8S. Аналогично, избегайте использования её с пропеллерами размером менее 10 дюймов на 6S — используйте 4315-600KV а именно для этого диапазона.

Часто задаваемые вопросы

Какова максимальная тяга модели 5215-420KV?

С пропеллером размером 15×7×3 при напряжении 8S и положении дроссельной заслонки 75% вы получите 5 544 г на каждый двигатель, причем это реальные данные, полученные на испытательном стенде, а не расчетные оценки. В этот же момент пиковый потребляемый ток составляет 1 213 Вт.

Может ли модель 5215-420KV работать на 6S?

Технически да, хотя вы потеряете примерно 30–35% тяги, поскольку частота вращения зависит прямо пропорционально напряжению. Двигатель 420 кВ при питании от батареи 6S (22,2 В) вращается со скоростью около 9 324 об/мин без нагрузки, тогда как при питании от батареи 8S (29,6 В) — примерно 13 440 об/мин. Поэтому для применений с батареями 6S 4315-600KV — это лучший выбор, поскольку мы намотали его специально для этого диапазона напряжений.

Какой пропеллер лучше использовать — 13-дюймовый или 15-дюймовый?

Это зависит от вашей рамы. В целом, 15-дюймовые двигатели обеспечивают 6,7 г/Вт в режиме зависания по сравнению с 6,0 г/Вт у 13-дюймовых — это уже дает прирост эффективности на 12%. Однако 13-дюймовые модели потребляют на 4 ампера меньше на каждый двигатель при полной мощности, поэтому, если у вас достаточно места для пропеллера, выбирайте 15-дюймовые. В противном случае, если пространство на раме ограничено или запас по току для вас важнее эффективности, то 13-дюймовые модели подойдут отлично.

Какой ESC вы порекомендуете для модели 5215-420KV?

Пиковые значения тока на 15-дюймовых пропэллерах достигают 38,33 А при положении дроссельной заслонки 75%, поэтому ESC на 8S с номинальным током 60 А обеспечит вам достаточный запас. Мы проводим тестирование с Hobbywing XRotor и Aikon AK32 серии, и мы обнаружили, что прошивка FOC (AM32 или BLHeli_32) заметно влияет на плавность работы при низких значениях дроссельной заслонки во время опрыскивания. Наша Руководство по совместимости FOC подробно рассматривает конкретные сочетания.

Чем модель 5215 отличается от модели 5315-420KV?

Одинаковый KV, но совершенно разный класс напряжения. Модель 5215 — это 8S-двигатель с пиковой тягой 5 544 г, который мы разработали для опрыскивателей объемом 10–15 л, в то время как 5315 — это двигатель 12S с пиковой тягой 8 400 г, предназначенный для тяжелых сельскохозяйственных платформ объемом 20 л и более. Главное преимущество модели 5215 — более низкая стоимость системы за счёт использования более дешёвых ESC, аккумуляторов меньшей ёмкости и более простой схемы подключения. Поэтому выбирайте в зависимости от объёма бака: если он меньше 15 л — выбирайте модель 5215, а если больше 20 л — модель 5315.

Можно ли приобрести модель 5215 с другим значением KV?

Да, мы изготавливаем двигатели на заказ — с более низким показателем KV для больших пропеллеров или моделей на 12S, либо с более высоким показателем KV для небольших пропеллеров на 6S. Однако минимальный объем заказа для двигателей с индивидуальным показателем KV составляет 20 штук, а стандартный срок изготовления — 7 дней, поэтому свяжитесь с нами и укажите желаемое напряжение и размер пропеллера, чтобы мы могли приступить к работе.

Приобретите модель 5215-420KV от Pi Thrust

Этот Бесщеточный двигатель 5215-420 кВ сейчас есть в наличии и отправляется в течение 2 рабочих дней. По сути, каждый двигатель в стандартной комплектации оснащён подшипниками NSK, магнитами N52H и обмоткой, рассчитанной на температуру 220 °C — никаких доработок не требуется, и за то, что и так должно быть базовыми характеристиками, не взимается дополнительная плата.

Вы можете оформить заказ прямо на сайте pithrust.com, найдите нас на Alibaba по адресу diyfpv.en.alibaba.com, либо по электронной почте info@pithrust.com по вопросам оптовых цен и индивидуальных запросов на ключи-значения.

12-месячная гарантия. Пожизненная техническая поддержка. WhatsApp: +86-198-7242-8734