Kv двигуна — головна характеристика безколекторного BLDC-мотора для дрона, електросамоката чи робота. Вона показує, скільки обертів на хвилину двигун робить на кожен вольт живлення без навантаження. Від Kv залежать оберти, струм, момент і нагрів. Помилитися з Kv — означає спалити регулятор або отримати дрон, який не злітає з повним акумулятором. У статті пояснюємо, як розрахувати робочу точку двигуна за Kv, як перемотати BLDC під потрібний Kv і як усе це рахує калькулятор двигуна в SparSIT LAB.
Що означає Kv двигуна
Kv вимірюється в об/хв/В. Двигун 2207 1750Kv на 6S (22,2 В) крутиться без навантаження приблизно до 38 850 об/хв. З Kv однозначно пов’язана константа моменту:
Kt [Н·м/А] ≈ 9,549 / Kv [об/хв/В]Отже, чим вищий Kv, тим вищі оберти, але менший момент на ампер. Двигун з низьким Kv дає більший момент при тому самому струмі, тому крутить великий гвинт ефективніше.
Які параметри потрібні для розрахунку
| Параметр | Де взяти |
|---|---|
| Kv, об/хв/В | даташит або вимір на холостому ходу |
| I₀ — струм холостого ходу | даташит або вимір |
| Опір обмотки R між фазами | мультиметр, краще 4-провідною схемою |
| Індуктивність L між фазами | LCR-метр |
| Кількість полюсів і пазів | напис на моторі, напр. 12N14P |
| Момент інерції ротора і навантаження | розрахунок або оцінка, г·см² |
Калькулятор двигуна в SparSIT LAB
На сторінці «Двигун: калькулятор» введіть параметри двигуна і режим роботи: напругу живлення, шпаруватість ШІМ, момент навантаження й обмеження струму регулятора. Програма одразу рахує:
- робочу точку: оберти, струм, потужність на вході й виході, втрати в міді I²R;
- оберти холостого ходу, струм і момент упору — щоб знати, що буде при заклинюванні гвинта;
- максимальний ККД і при якому струмі та обертах він досягається;
- електричну частоту і eRPM — саме eRPM обмежують у налаштуваннях ESC (BLHeli, AM32, VESC);
- режим при ліміті струму: момент, оберти й тепло, яке треба відводити;
- пульсації струму ШІМ на 20 кГц через індуктивність обмотки.
Графіки обертів, потужності, струму і ККД від моменту показують усю характеристику двигуна, а не одну точку.
Перемотка BLDC під потрібний Kv
Перемотка — популярна задача: зробити з 1000Kv двигуна 400Kv для великого гвинта або навпаки. Kv обернено пропорційний кількості витків. Подвоїли витки — Kv упав удвічі.
У розділі «Обмотка» задайте бажаний Kv, схему з’єднання (зірка або трикутник), діаметр зазору, довжину пакета і пікову індукцію. Калькулятор видасть:
- витків на фазу і на зубець, а також реальний Kv після округлення витків;
- обмотувальний коефіцієнт kw і кількість пазів на полюс на фазу;
- період зубцевого моменту: чим більше НСК пазів і полюсів, тим плавніше обертання;
- послідовність котушок по зубцях з напрямками намотки й кольорами фаз A, B, C;
- переріз проводу під струм фази, а також кількість жил Ø0,25 чи Ø0,4 мм;
- опір фази і заповнення паза — щоб зрозуміти, чи взагалі влізе обмотка.
Зірка дає Kv у √3 разів нижчий, ніж трикутник при тих самих котушках. Цим часто користуються, щоб змінити Kv без перемотки — лише перепаяти з’єднання.
SparSIT LAB — безкоштовний бета-доступ
Підбираєте мотори для дронів чи перемотуєте BLDC під свою задачу? Калькулятор двигуна в SparSIT LAB рахує робочу точку, нагрів і схему обмотки за хвилину. Бета-доступ безкоштовний.
Отримати бета-доступ Усі можливості SparSIT LAB →Наступні кроки
Коли двигун підібрано, треба перевірити ключі регулятора на нагрів — див. втрати MOSFET в інверторі BLDC. Потім налаштувати контури регулювання: ПІ-регулятор BLDC. Покази струму й обертів з реального регулятора зручно дивитися через монітор COM-порту.
Часті запитання
Як виміряти Kv двигуна без даташиту?
Покрутіть двигун дрилем і виміряйте осцилографом амплітуду і частоту напруги між двома фазами. Kv = об/хв ÷ (амплітуда лінійної напруги). Або подайте відому напругу через регулятор і виміряйте оберти тахометром.
Чому двигун гріється, хоча струм у нормі?
Нагрів дають не лише втрати в міді, а й втрати в сталі на високих обертах (вони видні як I₀) і пульсації ШІМ при малій індуктивності. Калькулятор показує обидві складові.
Який Kv вибрати для FPV-дрона?
Орієнтовно: 5″ на 6S — 1700–1950Kv, на 4S — 2300–2600Kv. 7″ на 6S — 1300–1500Kv. Точніше скаже розрахунок під конкретний гвинт і вагу.
Корисні джерела: How to calculate motor poles and brushless motor Kv — Tyto Robotics.
