Разгон вентилятора (экстремальный)

[WandererSc]

Модернизировал 8см компьютерный вентилятор, для эксперимента, что-бы узнать какая у него максимальная частота вращения.
Внесенные изменения
1) перемотана обмотка с 200 до 30 витков.
2) Выход с таходатчика усилен паров ключиков (n-канальных mosfet)
И естественно снял с него характеристики.
Фото потом скину если надо.
А теперь вопросы.
По расчётам получилось частота вращения пропорциональна мощности в 4 степени. Правильно или где ошибся?
Как посчитать КПД этого двигателя? (Потери в активном сопротивлении обмоток 40% разобрался только с этим).
Может проще посчитать измерив мощность на валу? (обороты * крутящий момент)

Прикладываю файлик с расчётами.

[Goldsmith]

Как посчитать КПД этого двигателя?

Я полагаю, проще всего привязать к его валу гирьку на нитке так, чтобы нитка наматывалась на вал при вращении. Замеряем напряжение на двигателе, ток и время подъема гирьки, скажем, на один метр.

Вычисляем полезную работу как работу по поднятию гирьки. Затраченную энергию считаем через напряжение, ток и время. Отношение этих величин и даст искомое.

[WandererSc]

КПД сильно зависит от напряжения\момента? Сколько раз повторять этот эксперимент с разными гирьками\ напряжением?
Или достаточно одного теста?

[Goldsmith]

КПД сильно зависит от напряжения\момента?

Я думаю, да.

Возьмем крайние случаи: вес гири равен нулю, полезная работа не совершается, при этом некоторая мощность от источника питания потребляется все равно. КПД = 0.

Другой крайний случай: гиря слишком тяжелая для двигателя, поднять ее он не может. Полезная работа не совершается, мощность от источника потребляется. Опять КПД = 0.

Где-то посередине должен лежать оптимум. Возможно, в широком диапазоне моментов, но лучше попробовать несколько точек.

[WandererSc]

Это понятно что без нагрузки КПД 0
Я думал такую систему.
на вал прикрепить второй двигатель в качестве тормоза. что-б плавно резистором изменять нагрузку, а момент измерять прикрепив к нему рычаг, а рычаг к весам или гирьку на него повесить Естественно это всё без крыльчатки, что-б воздух не тормозил.

[Goldsmith]

Это понятно что без нагрузки КПД 0
Я думал такую систему.
на вал прикрепить второй двигатель в качестве тормоза. что-б плавно резистором изменять нагрузку

Хорошая идея. Только соединить валы не жестко, а через пружину на скручивание. Тогда, измерив угол поворота валов друг относительно друга, можно определить момент.

[ploop]

Даже приборы такие есть, для измерения момента (забыл, как называются).
Идея с пружиной хорошая, даже две проволочные стрелки покажут отклонение, но вот как это увидеть на вращающейся системе?

[Goldsmith]

как это увидеть на вращающейся системе?

Самое простое, что приходит в голову, - это сфотать со вспышкой, или при маленькой выдержке, если освещение позволит. Потом прикладываем транспортир к снимку и замеряем угол между проволочными стрелками

[Goldsmith]

Вариант немного посложнее - надеть на валы по диску с прорезью, прицепить щелевые оптроны и подать сигналы с них на двухканальный осциллограф. Сдвиг фаз и будет углом поворота.

[WandererSc]

ploop, может динамометры?
Goldsmith, а в чём проблема измерять силу вращения всего двигателя?

[Goldsmith]

Goldsmith, а в чём проблема измерять силу вращения всего двигателя?

По какой методике?

Кстати, вот еще способ определить КПД не отдельно двигателя, а целиком вентилятора. Помещаем вентилятор в трубу, на горловину трубы надеваем герметичный мешок и замеряем время, за которое он надуется полностью. Зная сечение трубы и объем мешка, можем посчитать КПД.

Вместо мешка можно прицепить газовый счетчик, если получится раздобыть. Тогда засекаем время и объем прокачанного воздуха.

[WandererSc]

вечером соберу макет и сфотографирую а то рисовать долго..

И тут-же ещё одна идея, наверно бредовая. два одинаковых двигателя соединены. один в качестве двигателя второй - генератора.
меряю подводимую и вырабатываемую мощность. а дальше считаю кпд системы....

[Goldsmith]

По расчётам получилось частота вращения пропорциональна мощности в 4 степени. Правильно или где ошибся?
...
Прикладываю файлик с расчётами.

Посмотрел файл. Непохоже на 4-ю степень.

Например: 10 - 5280, 21 - 6180. Мощность увеличилась вдвое, обороты должны были бы увеличиться в 16 раз, реально выросли процентов на 20. То же самое для точки 40 - 7200. Обороты растут даже медленнее, чем линейно. Больше на логарифм похоже.

На высоких оборотах начнутся завихрения на лопастях, там вообще лучшие спецы по аэродинамике зубы обломают на таких расчетах.

[Goldsmith]

И тут-же ещё одна идея, наверно бредовая. два одинаковых двигателя соединены. один в качестве двигателя второй - генератора.
меряю подводимую и вырабатываемую мощность. а дальше считаю кпд системы....

Кабы мы еще точно знали КПД генератора... А то в нем и на трение потери, и на нагрев обмоток, и всякие там рассеяния магнитного потока, вихревые токи в сердечниках. Плюс еще наверняка этот КПД меняется на разных оборотах и сопротивлениях нагрузки. Не годится в качестве измерительного прибора.

Лучше уж дубовыми методами без подвоха - либо гирьку поднимать, либо мешок надувать. Уж трением гирьки о воздух мы точно пренебречь сможем без потери точности.

[WandererSc]

Например: 10 - 5280, 21 - 6180. Мощность увеличилась вдвое, обороты должны были бы увеличиться в 16 раз, реально выросли процентов на 20. То же самое для точки 40 - 7200.

Я имел ввиду наоборот. Мощность растёт сильно а обороты слабо.
Прикладываю график "обороты^4 VS мощность" который почти ровный.

Небольшие изгибы обусловлены погрешностью.
1) ток мерял аналоговым амперметром с ценой деления 1А
2) при работе двигатель нагревается и обороты растут. (последние измерения проведены уже на горячем двигателе. T~100C)

[Goldsmith]

Вот еще вспомнилось по поводу совместной работы двигателя с генератором.

Когда у меня был парк "больших" компьютеров, я прикупил для их питания мотор-генератор от списанной ЕС ЭВМ. Это был двигатель на 150 киловатт и на одном валу с ним генератор на 120 киловатт. 30 киловатт, то есть пятая часть, уходили в потери.

Думаю, в нашем случае будет в лучшем случае то же самое. Для измерений явно не годится.

[WandererSc]

в моём случае только потери в обмотках одного двигателя 40%. Значит на выходе не будет и 36%.
Ясно .способ не годится.

[uwrtey]

механический спидометр соединенный с мотором осью на прямую, на этой оси шестеренка соединенная с шестеренкой генератора, на генераторе реостат.......
просто и со вкусом

[m.ix]

Людям делать не фик
http://www.youtube.com/watch?v=ek2KYDf8XBU

[BCluster]

Людям делать не фикhttp://www.youtube.com/watch?v=ek2KYDf8XBU

Ппц автор ролика хз... Во второй части когда он подключил тахометр хоть бы показал каким напряжением он его кормит и какой при этом потребляется ток, было бы интересно.