¿Rendimiento del motor BLDC a gran altura?

Altitude trae consigo dos características

1. reducción de la temperatura ambiente (suponiendo que alguna parte esté expuesta).
2. reducción de la presión.

Con la disminución de la temperatura, aumenta la fuerza magnética. Tome Samarium-cobalt, generalmente hay un cambio de + -5% centrado alrededor de 25C (-55 - > 105), sin embargo, generalmente hay una tolerancia de fabricación de + -5% en la fuerza del imán. A primera vista, este aumento en la fuerza del imán (aumento en Kt) es beneficioso? Sin embargo, ¿es de uso práctico? El hecho de que el ambiente esté a -55 ° C o -30 ° C no significa que el rotor esté a esa temperatura.

Caso 1. La unidad se opera continuamente desde el despegue hasta la altitud. La disminución de la temperatura ambiente ayudará a enfriar el estator (pérdidas de cobre y hierro) y, a su vez, mantendrá el rotor más fresco, pero ya ha estado funcionando durante un período prolongado de tiempo y, dependiendo de su carga de trabajo y funcionamiento, puede que no sea significativamente más frío.

Caso 2. La unidad no tenía alimentación durante el acento y luego la potencia en altitud, con un tiempo de remojo adecuado. Sí, los magentes estarían en su punto más frío y su sistema se beneficiaría del mayor par por corriente. Sin embargo ... el uso seguirá calentando el estator y el rotor hasta que se estabilice nuevamente, como en el Caso 1. Llevará algo de tiempo, un tiempo asociado con la masa térmica y la resistencia térmica.

Un producto en el que he trabajado estaba conduciendo contra una cadena de transmisión mecánica. Esto presentó un mayor arrastre a temperatura fría. En las pruebas de calificación de -55C, el rendimiento general fue inferior al nominal: el motor-motor estaba funcionando mejor pero los mecánicos no. A + 90 ° C ambiente, el rendimiento general fue inferior al nominal: el motor-motor tenía un rendimiento inferior al nominal, mientras que la mecánica era ligeramente mejor. Todo dentro de las especificaciones, pero una característica general señalada.

Presión.

La presión trae consigo dos características.

Una reducción en la presión significa una reducción en la densidad del aire y por lo tanto menos aire para empujar para mantener la elevación.

Un turbopropulsor ha operado hasta 20 km ( enlace ) y cuando considera que está buscando características de hasta 50,000 pies ( 15 km) y una "carga de hélice", esto es algo a considerar.

En altitud, las características de ruptura de voltaje también se reducen. La curva de Pachen. Esto significa que podría sufrir una descarga parcial o efectos de corona, si opera a "alto voltaje", donde en este caso el alto es 1000V. Esto impulsará mejoras en el aislamiento del bobinado para garantizar que no se descompongan. No ha indicado el voltaje de funcionamiento, por lo que esto podría no ser una preocupación para usted.

Algunas veces he hablado de motores para aplicaciones espaciales con proveedores de motores de gama alta. Si bien no puedo decir que esto sea concluyente, el proveedor nunca trajo diferentes curvas de par para las pruebas en tierra en comparación con el espacio.

Sin embargo, una cosa que surgió es la lubricación. Como lo mencionaron varios comentarios y respuestas, sus motores corren el riesgo de funcionar mucho más caliente que en tierra debido a la reducción de la refrigeración por convección. Sin embargo, también tiene un riesgo en el extremo frío. ¿Se apagará su motor por un período de tiempo significativo? (¿Supongo que esto es una carga útil de globo?) Si está apagado, el motor podría enfriarse hasta que el lubricante se espese demasiado, lo que hace que el motor se atasque cuando lo enciendas. Su motor debe indicar su temperatura mínima de funcionamiento.

La mayor diferencia se debe a una menor disipación del calor. A medida que el cobre se calienta, su resistividad aumenta, lo que hace que su motor sea menos eficiente.

Si conoce los parámetros del "nivel del mar" para el motor, probablemente podría acercarse reduciendo la carga y / o la corriente máxima con información desde aquí: Correcciones de altitud

Hay dos efectos que cambian el rendimiento del motor:

1. Temperatura del devanado: un ambiente bajo reducirá notablemente la resistencia de los devanados, lo que aumenta la curva de velocidad de torsión, siempre que la reducción de la densidad del aire no reduzca el enfriamiento lo suficiente como para compensar esa reducción de la temperatura.
   2. Fuerza del imán. La mayoría de los imanes tienen un coeficiente de temperatura negativo en Br, por lo que se harán más fuertes a temperaturas más bajas. Sin embargo, algunos imanes, especialmente las aleaciones de samario que contienen algo de gadolinio, pueden tener TC muy bajos. Los imanes más fuertes no cambiarán mucho la curva de velocidad de torque, el valor Kt (torque generado por amp) mejora por lo que la corriente en una carga en particular se reduce, pero el valor de Ke también aumenta, por lo que el voltaje aplicado aumenta, por lo que, aparte del resistivo Pérdida en los devanados, la potencia consumida cambia poco. Sin embargo, la velocidad máxima alcanzable en un suministro dado caerá.