Om bij het begin te beginnen k
v en Watt hebben niets maar dan ook helemaal niets met elkaar te maken. Je kan een motor hebben met een k
v van 500 die maximaal 100Watt kan verwerken maar ook een motor met dezelfde k
v van 500 maar die 100000Watt kan verwerken.
De "grootheid" k
v is een vast gegeven voor een specifieke motor.
De "grootheden" Watt, Volt en Ampère zijn variabele gegevens voor een specifieke motor.
Wat hebben die met elkaar te maken?
Om te beginnen met de spanning uitgedrukt in Volt (afgekort als V).
De spanning die voor een motor wordt opgegeven is de maximale spanning die de motor kan verdragen. Waarom dat een bepaalde waarde is heeft met heel veel dingen te maken, de ontwerper van de motor houdt daar rekening mee. Voor ons is dat niet van belang.
De stroom uitgedrukt in Ampère (afgekort als A).
De stroom die voor een motor wordt opgegeven is de maximale stroom die de motor kan en mag verwerken. Ook dit wordt bepaald en berekend door de ontwerper.
Het vermogen wordt uitgedrukt in Watt (afgekort als W).
Het opgegeven vermogen is de maximale waarde die de motor kan en mag verwerken.
Dat vermogen wordt bepaald door de spanning en de stroom. Simpel weg is het de spanning (V) vermenigvuldigd met de stroom (A).
Als laatste de motorconstante k
v.
Dit is een getal dat wordt bepaald door het ontwerp van de motor. Het aantal windingen per wikkeling, het aantal polen van de stator, het aantal magneten en de sterkte van de magneten zijn de belangrijkste dingen die dit bepalen.
Het getal heeft geen grootheid zoals Volt of Watt. Toch staat er wel iets "achter" dat getal. Stel de k
v waarde is 1100. Daar moet je achter denken toeren per minuut per Volt, afgekort tot rpm/V. Later kom ik hier op terug.
Wat hebben we hier aan?
Als eerste bepalen we hoeveel vermogen we (denken) nodig te hebben om ons model voor te bewegen. Klaas heeft al aangegeven welke factoren je daarvoor nodig hebt.
Als je dat weet zal je ook weten hoeveel toeren de schroef maximaal moet kunnen draaien. Eigenlijk weet je nu de belangrijkste dingen al en zal je een motor moten kiezen die aan je berekeningen voldoet
Dat is simpel gezegd maar eigenlijk is dat wel zo.
Persoonlijk zou ik beginnen met de keuze van de spanning. Wat voor accu wil je gaan gebruiken en welke spanning geeft die af?
Stel je kiest voor een 3S LiPo accu. Dat is nominaal 11,1V maar je kan voor het gemakt best uitgaan van simpelweg 12V. Een bekende spanning denk ik.
Nu komt de motorconstante k
v tevoorschijn.
Stel je hebt uitgerekend dat het maximale toerental van de schroef 3000 toeren per minuut is. Als je dat met 12V wilt behalen zou de motor, 3000 delen door 12 is 250, toeren per minuut per Volt moeten draaien. Theoretisch moet de k
v dus 250 rpm/V zijn.
Helaas gaat dat niet helemaal op want zoals altijd zijn er verliezen. De motor zal bij een k
v van 250 precies 3000 toeren draaien zolang de motor onbelast draait. Als hij de schroef moet aandrijven zal het toerental zakken. In de praktijk zal dat rond de 20% zijn bij maximale belasting. Met andere woorden je moet een motor kiezen met een k
v die 20% hoger is dan 250. Dat komt dan neer op ongeveer 312. Die waarde zal waarschijnlijk niet bestaan dus kies je een motor met een k
v van 310 of 320. In het eerste geval draait de motor wat langzamer, in het tweede geval wat sneller. De keuze is aan jouw.
Dan komen we nu bij het vermogen wat je nodig hebt.
Stel je hebt bepaald dat je 60 Watt nodig hebt.
Je weet de accuspanning al dus kan je de benodigde stroom makkelijk uitrekenen. In dit voorbeeld wordt dat dus 60W delen door 12V is 5A.
Elektrisch gezien weten we nu alles wat we nodig hebben. Een 12V / 5A (60W) motor met een k
v van 320.
Nu komt eigenlijk het moeilijkste. Vindt een motor die hieraan voldoet en die wat afmetingen aangaat ook in de boot past. Dat kan best een hele klus zijn.
Een motor die 60W kan verwerken is relatief klein. Mechanisch gezien bedoel ik dan. Een vrij groot probleem is dat dergelijke kleine motoren meestal een k
v hebben die behoorlijk hoger is. Je moet dan denken aan 1000 en hoger. Die motoren zullen dus veel te snel draaien voor de boot in dit voorbeeld. Je kan dat oplossen door een vertraging te gebruiken.
Maar als je een motor met een dergelijk lage k
v waarde wilt hebben zal je meestal op behoorlijk grotere motoren uitkomen. Die kunnen vrijwel altijd een hogere spanning en meer stroom aan maar dat is niet noodzakelijk. Die motoren werken ook bij lagere spanningen en met lagere stromen.
Het is de spanning en de belasting van de motor die bepalen hoeveel stroom de motor zal gebruiken. Je kan best een motor hebben die 300W mag verstoken, dat is 25A, maar als je die motor niet zwaar belast zal hij nooit zoveel stroom trekken. Nadeel kan zijn dat die motor behoorlijk groter en zwaarder is.
Hoe werkt het nu eigenlijk?
Jij bepaald feitelijk met je "gas knuppel" hoeveel spanning de motor krijgt toegeleverd door de regelaar.
Geef je weinig "gas" dan krijgt de motor een lage spanning en zal dus langzaam gaan draaien. Doordat de motor en dus de schroef langzaam draait is de belasting van de motor gering dus zal er ook maar een kleine stroom door de motor worden gevraagd.
Geef je meer "gas" dan zal de motor een hogere spanning krijgen en dus sneller gaan draaien. De schroef draait dus ook sneller en vormt een zwaardere belasting. De motor zal dus meer stroom vragen.
Dat gaat zo door tot "vol gas" en dus maximale belasting.
Maar wat als je een motor hebt die 300W kan verwerken? Nou niets!
Zolang je de motor belast met een schroef die "maar" 60W zal vragen bij maximaal toerental dan zal ook die motor niet meer dan 60W vragen en verwerken. Nou, oké iets meer omdat er altijd verliezen zijn maar veel meer dan misschien 70W zal dat niet zijn. Geen probleem volgens mij.
Zoals altijd is dit een versimpelde uitleg en als je details wilt weten zal dit toch al lange verhaal minstens 5 keer zo lang worden en heel erg "technisch". Eerlijk gezegd gaan dergelijke details bij mij ook een beetje boven mijn pet.
