¿Cómo diseñar un sistema de conexión de drone power? (alta potencia con cable ultra ligero)

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Hay drones que se alimentan con una corriente de energía desde la estación de tierra, y dichos drones pueden ser aéreos 24/7, no solo 20 minutos cuando se usan baterías.

Estoy muy interesado en hacer ingeniería inversa en cómo se podrían construir tales ataduras de poder. Dicho sistema generalmente debe poder transferir alrededor de 500 W y 30 metros (100 pies) de longitud.

La restricción principal para diseñar dicho sistema es el peso del cable de sujeción que debe ser lo más liviano posible, idealmente menos de 1 kg (2.2 libras).

¿Qué enfoque es mejor: voltaje de CC de alto voltaje o CA de alto voltaje?

También al usar alto voltaje tenemos dos inconvenientes: la seguridad del operador y el aumento de peso del aislamiento del cable.

Al usar CA, también podemos optar por frecuencias muy altas, ¿hay algún beneficio en el uso de alta frecuencia y obtener una mejor transferencia de potencia?

Entonces, ¿cuál sería la combinación ideal de voltaje para transferir alta potencia en cables livianos y delgados?

¿Existe algún tipo de cable especial que permita una transferencia de alta potencia pero que mantenga el peso bajo?

Ejemplo de dicho sistema: enlace

    
pregunta valentt

2 respuestas

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Echemos un vistazo a su sitio web :

Parece que usan varias soluciones:

  • CC de alto voltaje con motores en serie (eso es un poco cutre)
  • CC de alto voltaje con "reguladores" de voltaje
  • CA de alta frecuencia y alta tensión

Este último es interesante. Utilizan alto voltaje de CA de 7 kHz en el cable y un pequeño transformador (debido a la alta frecuencia) en el dron.

La elección entre CC y CA dependerá principalmente de cuál de los resultados tenga el convertidor de peso mínimo en el dron para obtener la potencia deseada.

Por lo tanto, la CA en el cable permite usar solo un transformador y rectificadores en el avión no tripulado, pero puede tener problemas de efecto de piel en el cable. Supongo que por eso eligieron 7 kHz y no más. Resultaría en un transformador bastante pequeño ...

DC requeriría un convertidor en el drone. La más ligera probablemente sería una resonante. Se puede ahorrar algo de peso reduciendo los límites de entrada.

Me pregunto por qué no solo usaron un globo.

    
respondido por el peufeu
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Tuve un proyecto similar (idéntico): ¿La topología físicamente más clara para SMPS?

El paso 1 parece ser afeitar cada gramo que puedas sacar del drone. Retire el controlador de vuelo. Use un controlador de vuelo más pequeño, y descárguese ese. Use un cable de calibre más pequeño. Use componentes de alto voltaje. Enciende los motores en un torno. Perfore orificios en la fibra de carbono.

Desde allí, usa el voltaje más alto al que tienes acceso para obtener energía para el drone. Si tiene energía monofásica, use el conductor desnudo 24 + awg para el neutro y el cable de PTFE / silicona para la fase caliente, trenzado junto con un cordón de Nylon / Kevlar para soporte. Los cables se calentarán, y necesitas algo más para sostenerlos para que no se caigan.

Use un rectificador pequeño y un divisor de voltaje de gran valor para alimentar el voltaje desde el lado primario directamente al monitor de la batería de su controlador de vuelo, y use la telemetría para recuperar ese valor (entre otros) hasta el suelo. Ajuste la tensión de tierra para compensar las enormes pérdidas a lo largo de los cables, no tiene el presupuesto de peso para las líneas de detección.

    
respondido por el Bryan Boettcher

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