स्टेप गाइड द्वारा ड्रोन मोटर थ्रस्ट स्टेप की गणना कैसे करें

 

अपने पिछले लेखों में, हमने बार-बार उल्लेख किया है कि मोटर ड्रोन की मुख्य शक्ति प्रणाली है, जो यह निर्धारित करती है कि ड्रोन उड़ सकता है या नहीं, हवा में कितना स्थिर है, क्या यह भार वहन कर सकता है, और कितनी देर तक उड़ सकता है। आप पहले से ही जानते हैं कि ब्रशलेस डीसी मोटर (बीएलडीसी) क्या है, ड्रोन मोटर कैसे काम करती हैं, और विभिन्न प्रकार की ड्रोन मोटरों का चयन कैसे करें...

 

अब, एक और प्रमुख पैरामीटर पर करीब से नज़र डालने का समय आ गया है: थ्रस्ट।

 

थ्रस्ट यह निर्धारित करता है कि ड्रोन उड़ान भर सकता है और मंडराने में सक्षम है या नहीं, और यह भी निर्धारित करता है कि आप कैमरे, मैपिंग मॉड्यूल लगा सकते हैं, कार्गो और अन्य मिशन उपकरण लोड कर सकते हैं या नहीं।

 

अपर्याप्त थ्रस्ट → उड़ नहीं सकता; बहुत अधिक थ्रस्ट → ऊर्जा की बर्बादी करता है और धीरज कम करता है।

 

केवल उचित थ्रस्ट के साथ ही मोटर, प्रोपेलर, इलेक्ट्रिक स्पीड कंट्रोलर और बैटरी एक स्थिर और कुशल प्रणाली बना सकते हैं।

 

निम्नलिखित अनुभाग में, हम आपको थ्रस्ट मूल्यांकन के मुख्य विचारों को चरण दर चरण सिखाएंगे, जिसमें थ्रस्ट की परिभाषा, मोटर शक्ति गणना, थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात अनुशंसाएं, ईएससी मिलान विधियां शामिल हैं।

 

भौतिकी में, थ्रस्ट वह बल है जो किसी वस्तु को आगे या ऊपर की ओर धकेलता है, और इसकी इकाई आमतौर पर न्यूटन (N) या ग्राम (g)/किलोग्राम (kg) होती है। ड्रोन उद्योग में, हम मोटर के थ्रस्ट को मापने के लिए अक्सर "ग्राम" या "किलोग्राम" का उपयोग करते हैं, जो सीधे तौर पर दर्शाता है कि यह कितना भार "उठा" सकता है।

 

1. थ्रस्ट की मूल परिभाषा

थ्रस्ट = एक निश्चित इनपुट शक्ति पर मोटर + प्रोपेलर का ऊपर की ओर बल

 

उदाहरण के लिए:

यदि कोई मोटर 1000 ग्राम थ्रस्ट उत्पन्न करती है, तो इसका अर्थ है कि वह स्थिर परिस्थितियों में 1 किलोग्राम से कम भार "उठा" सकती है।

 

एक क्वाडकॉप्टर की प्रत्येक मोटर का थ्रस्ट 1000 ग्राम होता है, और कुल थ्रस्ट 4000 ग्राम (4 किलोग्राम) होता है, जो सैद्धांतिक रूप से अधिकतम 2 किलोग्राम (थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात 2:1) का टेक-ऑफ भार वहन कर सकता है।

यह मान सीधे विमान की "टेक-ऑफ क्षमता" और "भार क्षमता" से संबंधित है।

 

2. स्थैतिक प्रणोद बनाम गतिशील प्रणोद

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, हम अक्सर स्थैतिक प्रणोद और गतिशील प्रणोद के बीच अंतर करते हैं:

प्रकार	परिभाषा	परिक्षण विधि
स्थैतिक जोर	अभी भी हवा में मोटर + प्रोपेलर द्वारा उत्पन्न जोर	थ्रस्ट टेस्ट प्लेटफॉर्म पर रखा गया
गतिशील जोर	वह जोर जो मोटर + प्रोपेलर उड़ान/गति में प्रदान कर सकता है	पवन सुरंग या हवाई माप (अधिक जटिल)

मोटर थ्रस्ट मान, जिसके बारे में हम अक्सर बात करते हैं, आमतौर पर "स्थैतिक थ्रस्ट" को संदर्भित करता है, जो मोटर निर्माताओं द्वारा परीक्षण और प्रकाशित मानक डेटा भी है।

 

3. थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात: मोटर चुनने के लिए एक प्रमुख संकेतक

थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात = कुल थ्रस्ट ÷ टेकऑफ़ भार, उड़ान प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक है:

उड़ान का उपयोग	अनुशंसित थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात	उदाहरण देकर स्पष्ट करना
हवाई फोटोग्राफी/मानचित्रण ड्रोन	2:01	होवरिंग और लोड स्थिरता सुनिश्चित करें
औद्योगिक टोही/हाइलैंड संचालन	2.5:1 ~ 3:1	हवा के दबाव/वातावरण में परिवर्तन का सामना करने के लिए अतिरेक में सुधार करें
रेसिंग एफपीवी ड्रोन	4:1 ~ 6:1	तेजी से त्वरण और तीव्र युद्धाभ्यासों को एक उच्च जोर-से-वजन अनुपात की आवश्यकता होती है

उदाहरण के लिए, 1500 ग्राम के टेकऑफ़ वजन वाले हवाई फोटोग्राफी ड्रोन के लिए, अनुशंसित कुल थ्रस्ट लगभग 3000 ग्राम है, जिसका अर्थ है कि आपको एक ऐसा समाधान चुनने की आवश्यकता है जहां प्रत्येक मोटर कम से कम 750 ग्राम स्थिर थ्रस्ट प्रदान कर सके।

 

मोटर थ्रस्ट उत्पादन की क्रियाविधि को समझने के लिए, आपको एक बुनियादी भौतिक संबंध समझना होगा:

मोटर शक्ति (W) = वोल्टेज (V) × धारा (A)

 

थ्रस्ट उत्पादन अनिवार्य रूप से इस प्रकार है कि मोटर एक निश्चित मात्रा में विद्युत शक्ति का उपभोग करने के बाद, प्रोपेलर के माध्यम से हवा को नीचे की ओर गति प्रदान करती है, जिससे एक ऊपर की ओर प्रतिक्रिया बल उत्पन्न होता है। थ्रस्ट जितना अधिक होगा, बिजली की खपत उतनी ही अधिक होगी, धारा उतनी ही अधिक होगी, और तापमान में उतनी ही तेज़ी से वृद्धि होगी।

 

1. थ्रस्ट पर वोल्टेज, करंट और पावर का प्रभाव

पैरामीटर	प्रभाव कथन
वोल्टेज	वोल्टेज जितना अधिक होता है, वर्तमान में बिजली उत्पादन उतना ही अधिक होता है→ बड़े थ्रस्ट प्लेटफार्मों के लिए अधिक उपयुक्त
वर्तमान (ए)	मोटर की वर्तमान लोड तीव्रता को इंगित करता है . अधिक से अधिक लोड, जितना अधिक बिजली की खपत होती है और तापमान वृद्धि . को उच्च . के साथ मिलान करने की आवश्यकता है
शक्ति (डब्ल्यू)	अधिक शक्ति, सिद्धांत में अधिक से अधिक जोर, लेकिन सावधान रहें कि क्या यह मोटर की सीमा से अधिक है और ESC .

 

केवल एक पैरामीटर बढ़ाकर थ्रस्ट में वृद्धि प्राप्त नहीं की जा सकती। उदाहरण के लिए, केवल वोल्टेज या करंट बढ़ाने से ओवरहीटिंग, ESC बर्निंग, बैटरी वोल्टेज में गिरावट, या यहाँ तक कि उड़ान नियंत्रण में कमी भी हो सकती है।

 

2. KV मान और थ्रस्ट के बीच संबंध: "उच्च गति" से भ्रमित न हों

KV मान (RPM/V) उस गति को दर्शाता है जिस तक मोटर पहुँच सकती है जब मोटर बिना लोड की स्थिति में हो और इनपुट वोल्टेज 1V हो। उदाहरण के लिए, 1000KV मोटर के लिए, 10V वोल्टेज पर सैद्धांतिक गति 10,000 RPM है।

 

उच्च KV मान: उच्च गति, लेकिन कम टॉर्क, छोटे प्रोपेलर, हल्के भार और रेसिंग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त;

 

निम्न KV मान: कम गति लेकिन उच्च टॉर्क, बड़े प्रोपेलर, बड़े थ्रस्ट और भार वहन करने वाले प्लेटफ़ॉर्म के लिए उपयुक्त।

 

गलत धारणा: उच्च KV का मतलब ज़रूरी नहीं कि अधिक थ्रस्ट हो। वास्तविक थ्रस्ट उस शक्ति और दक्षता पर निर्भर करता है जो मोटर एक निश्चित भार (प्रोपेलर) के तहत लगातार आउटपुट कर सकती है।

 

3. उदाहरण विश्लेषण: एक ही प्लेटफ़ॉर्म पर विभिन्न केवी के थ्रस्ट अंतर

उदाहरण के तौर पर दो वीएसडी मोटर लें:

नमूना	केवी मूल्य	वोल्टेज रेंज	अधिकतम शक्ति	अधिकतम जोर	आवेदन
2306	2400KV	6S	901W	1683g	FPV रेसिंग मशीन
3115	900kv	6S~8S	1617W	4185g	बहु-रोटर हवाई फोटोग्राफी

 

समान 6S वोल्टेज के साथ, हालांकि 2306 की गति अधिक है, इसका थ्रस्ट स्पष्ट रूप से 3115 की तुलना में कम है। यह सबसे अच्छा स्पष्टीकरण है कि KV मान थ्रस्ट के समानुपाती नहीं है।

 

मोटर थ्रस्ट की गणना उतनी "आध्यात्मिक" नहीं है जितना कई लोग सोचते हैं। भले ही आपके पास परिष्कृत परीक्षण उपकरण न हों, जब तक आप बुनियादी तर्क, संदर्भ डेटा और उचित अनुमानों में निपुण हैं, आप इस बारे में प्रारंभिक निर्णय ले सकते हैं कि कोई मोटर आपके ड्रोन प्रोजेक्ट के लिए उपयुक्त है या नहीं।

 

हम आपको तीन स्तरों पर सिखाते हैं:

1. थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात अनुमान विधि (अधिकांश अनुप्रयोग परिदृश्यों पर लागू)

यह चयन का सबसे सामान्य और व्यावहारिक आधार है:

अनुशंसित कुल थ्रस्ट = टेकऑफ़ भार × अनुशंसित थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात

उड़ान प्रकार	अनुशंसित थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात
हवाई फोटोग्राफी/मानचित्रण	2:01
कार्गो/औद्योगिक जांच	2.5–3:1
के माध्यम से दौड़	4–6:1

 

उदाहरण:

आप हवाई फोटोग्राफी के लिए एक क्वाडकॉप्टर ड्रोन असेंबल करने जा रहे हैं। पूरी तरह से लोड होने पर इसका टेकऑफ़ वज़न 2.2 किलोग्राम है।

अनुशंसित थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात 2:1 है, इसलिए आपको कुल थ्रस्ट ≥ 4.4 किलोग्राम (4400 ग्राम) चाहिए।

तो प्रत्येक मोटर का न्यूनतम थ्रस्ट 1100 ग्राम होना चाहिए।

 

2. तालिका तुलना विधि (निर्माता द्वारा दिए गए परीक्षण डेटा उपलब्ध होने पर लागू)

यदि आप विस्तृत परीक्षण डेटा वाली मोटर चुनते हैं, जैसे कि VSD श्रृंखला, तो आप सीधे उसके अधिकतम स्थिर थ्रस्ट मापदंडों का संदर्भ ले सकते हैं और उनकी तुलना अपनी आवश्यकताओं से कर सकते हैं।

मोटर मॉडल	अनुशंसित वोल्टेज	अधिकतम जोर	अनुशंसित अधिकतम लोड (थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात 2: 1)
3115	6S–8S	4185g	से कम या उसके बराबर2.1 किग्रा
2808	6S	2910g	से कम या उसके बराबर1.45 किग्रा
2306	6S	1683g	से कम या उसके बराबर0.8 किग्रा

 

इस तरह, आप पूरी मशीन की भार आवश्यकताओं को पूरा करने वाली मोटरों की श्रेणी को शीघ्रता से फ़िल्टर कर सकते हैं।

 

3. मैन्युअल गणना विधि (विस्तृत अनुमान या स्वयं-निर्मित उपयोगकर्ताओं के लिए)

यदि आप मापदंडों के प्रति बहुत संवेदनशील हैं, या आपके पास तैयार थ्रस्ट डेटा नहीं है, तो आप निम्नलिखित संबंध के आधार पर भी इसका अनुमान लगा सकते हैं:

(1) शक्ति विधि अनुमान:

सैद्धांतिक थ्रस्ट ≈ C × √(शक्ति × प्रोपेलर व्यास)

जहाँ C एक अनुभवजन्य गुणांक है, जो आमतौर पर लगभग 6 से 9 तक होता है। प्रोपेलर जितना बड़ा होगा, दक्षता उतनी ही अधिक होगी।

 

उदाहरण: आप 13-इंच के प्रोपेलर के साथ अधिकतम मोटर शक्ति 1600W होने का अनुमान लगाते हैं।

अनुमानित प्रणोद ≈ 7 × √(1600 × 13) ≈ 7 × √20800 ≈ 7 × 144 ≈ 1008 ग्राम है।

 

यह विधि अनुमानित अनुमान के लिए उपयुक्त है, और वास्तविक प्रणोद अभी भी वास्तविक मापों पर आधारित होना चाहिए।

 

आवश्यक थ्रस्ट और मोटर मॉडल निर्धारित करने के बाद, अगला चरण सहायक प्रणाली, विशेष रूप से ESC और बैटरी के मिलान पर विचार करना है। यदि ESC धारा अपर्याप्त है और बैटरी आउटपुट अस्थिर है, तो पर्याप्त थ्रस्ट होने पर भी सिस्टम स्थिर रूप से काम नहीं करेगा।

 

यहाँ तीन मुख्य मिलान सिद्धांत दिए गए हैं:

1. ESC धारा अधिकतम मोटर धारा से अधिक होनी चाहिए

ESC धारा रेटिंग मोटर की अधिकतम निरंतर धारा से 1.2 से 1.5 गुना अधिक होनी चाहिए

 

व्यावहारिक सलाह: ऐसा ESC चुनें जो मोटर की अधिकतम धारा से 20-50% अधिक हो

 

उदाहरण:

VSD 3115 मोटर, अधिकतम धारा लगभग 50A है

→ अनुशंसित ESC धारा ≥ 60A

 

VSD 2306 मोटर, अधिकतम धारा लगभग 35A है

→ अनुशंसित ESC धारा ≥ 45A

 

नोट: हालाँकि बहुत बड़ा ESC चुनना सुरक्षित है, लेकिन इससे वज़न और बिजली की खपत भी बढ़ सकती है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता में कमी आ सकती है।

 

2. बैटरी वोल्टेज मोटर के KV मान और उपयोग के वातावरण के अनुरूप होना चाहिए

KV मान यह निर्धारित करता है कि आपको कितनी S बैटरियों का उपयोग करना चाहिए (1S = 3.7V)। गलत बैटरी वोल्टेज चुनने से अपर्याप्त थ्रस्ट या ओवरलोड और बर्नआउट हो सकता है।

केवी रेंज	अनुशंसित बैटरी की संख्या	अनुप्रयोग सुझाव
800–1000kv	6S ~ 8S	मध्यम और बड़े पैमाने पर हवाई फोटोग्राफी/सर्वेक्षण
1300–1500kv	4S ~ 6S	बहु-रोटर प्लेटफ़ॉर्म
1800kv और ऊपर	4S ~ 6S	FPV रेसिंग, लाइट एयरक्राफ्ट

 

उदाहरण:

वीएसडी 4720 मोटर, 420 केवी → 6 एस ~ 8 एस अनुशंसित

वीएसडी 2808 मोटर, 1500 केवी → 6 एस अनुशंसित

वीएसडी 2306 मोटर, 2400 केवी → 4 एस या 6 एस अनुशंसित (कार्य आवश्यकताओं के आधार पर)

 

3. प्रोपेलर का आकार थ्रस्ट दक्षता और सिस्टम लोड को प्रभावित करता है

प्रोपेलर का आकार जितना बड़ा होगा, टॉर्क और थ्रस्ट उतना ही अधिक होगा, लेकिन ईएससी और मोटर पर भार भी उतना ही अधिक होगा। निर्माता द्वारा प्रदान किए गए परीक्षण डेटा के आधार पर एक उचित प्रोपेलर प्रकार संयोजन चुनने की अनुशंसा की जाती है।

 

वीएसडी मोटर मामलों के साथ संयुक्त, थ्रस्ट और सहायक प्रणाली का चयन शीघ्रता से पूरा करें।

पिछले अनुभागों में, हमने थ्रस्ट की परिभाषा, गणना विधि, वोल्टेज-करंट संबंध और ईएससी और बैटरी का चयन कैसे करें, इसकी व्याख्या की थी। अब, हम आपको एक व्यावहारिक चयन तर्क दिखाने के लिए वीएसडी ड्रोन मोटरों के वास्तविक डेटा का उपयोग करेंगे।

 

निम्नलिखित मिलान चयन सुझावों के कुछ विशिष्ट मॉडल हैं, जो हल्के क्रॉस-कंट्री ड्रोन से लेकर बड़े मल्टी-रोटर्स तक विभिन्न उड़ान परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं:

मोटर मॉडल	केवी मूल्य	वोल्टेज सिफारिशें	अधिकतम जोर	अनुशंसित प्रोपेलर ब्लेड	अनुशंसित ईएससी करंट	लागू परिदृश्य
2306 ड्रोन मोटर	1800–2400KV	4S~6S	1683g	5×4.3×3 तीन-ब्लेड प्रोपेलर	से अधिक या बराबर40A	FPV रेसिंग/ ड्रोन
2808 ड्रोन मोटर	1300–1950kv	6S	2910g	7-9 इंच प्रोपेलर	से अधिक या बराबर45A	मध्यम रेसिंग/ छोटे लोड मल्टीरोटर
2207 ड्रोन मोटर	1960kv	6S	1702g	5 इंच प्रोपेलर	से अधिक या बराबर40A	रेसिंग ड्रोन
3115 ड्रोन मोटर	900–1520KV	6S~8S	4185g	13×6.5 प्रोपेलर	से अधिक या बराबर60A	हवाई फोटोग्राफी/टोही ड्रोन
2812 ड्रोन मोटर	900kv	6S	2710g	10-12 इंच प्रोपेलर	से अधिक या बराबर50A	मध्यम लोड हवाई फोटोग्राफी/औद्योगिक उड़ान मंच
2807 ड्रोन मोटर	1350–1750kv	4S~6S	2728g	6-8 इंच प्रोपेलर	से अधिक या बराबर50A	उच्च पैंतरेबाज़ी मल्टीरोटर / लचीला मंच
4720 ड्रोन मोटर	420KV	6S~8S	7232g	15×7×3 या 13×9×3	से अधिक या बराबर80~100A	मध्यम और बड़े हवाई सर्वेक्षण/वाणिज्यिक मंच
5315 ड्रोन मोटर	380KV	6S~12S	9034g	18×5.5 प्रोपेलर	से अधिक या बराबर100A	औद्योगिक ग्रेड पेलोड ड्रोन/वितरण मंच

 

नोट: तालिका में ESC धारा मान अधिकतम मोटर धारा ≥ × 1.2~1.5 होने की अनुशंसा की जाती है। प्रोपेलर का आकार परीक्षण दक्षता के आधार पर अनुशंसित है। वास्तविक चयन भार, उड़ान समय और बॉडी संरचना के आधार पर ठीक-ठीक किया जाना चाहिए।

 

चयन सुझाव अनुस्मारक:

यदि आप बैटरी जीवन के बारे में चिंतित हैं, तो आपको कम KV + बड़े प्रोपेलर संयोजन को प्राथमिकता देनी चाहिए;

 

यदि आप विस्फोटक शक्ति या तेज़ प्रतिक्रिया की तलाश में हैं, तो उच्च KV + छोटे प्रोपेलर का चयन करना अधिक कुशल होगा;

 

थ्रस्ट प्रदर्शन को प्रभावित करने वाली धारा संबंधी बाधाओं से बचने के लिए उच्च C-दर वाली बैटरियों का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

 

ESC में पर्याप्त धारा होनी चाहिए ताकि यह लंबे समय तक भारी भार के कारण जल न जाए।

 

VSD में, हमने प्रत्येक मॉडल के लिए संपूर्ण परीक्षण डेटा और सहायक सुझाव प्रदान किए हैं ताकि आपको पावर सिस्टम का चयन शीघ्रता से पूरा करने और परीक्षण और त्रुटि लागत को कम करने में मदद मिल सके।

 

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