6S vs 3S：which one is better？——关于高电压长航时的讨论

keyzheng

总之就是电压升高同样功率下电流就能降低，电流降低热损失就少，因此没做功的损耗就少了。跟高电压输电一个道理的。

amphibia

keyzheng 发表于 2016-1-19 09:29
总之就是电压升高同样功率下电流就能降低，电流降低热损失就少，因此没做功的损耗就少了。跟高电压输电 ...

你说的这个电流电阻发热I^2*R的要素，是整个飞行航时里，最小的因素。

keyzheng

amphibia 发表于 2016-1-19 12:02
你说的这个电流电阻发热I^2*R的要素，是整个飞行航时里，最小的因素。

错，电流足够大的时候他就不小了，这是平方关系。这个损耗不单是电池，在导线上也是很明显的。大电流的情况下，导线、插头、电池、电机线圈都非常热。这都是能量损耗。

HYC

keyzheng 发表于 2016-1-19 12:22
错，电流足够大的时候他就不小了，这是平方关系。这个损耗不单是电池，在导线上也是很明显的。大电流的情 ...

要知道，这可不是纯电阻电路欧姆定律的关系，P=UI里面的P应该是输出功率+热功率（热功率还要考虑电池内阻消耗的热、导线消耗的热和马达线圈消耗的热），所以要看电机参数和不同的电池也会对P（总功率）造成一定的影响

amphibia

keyzheng 发表于 2016-1-19 12:22
错，电流足够大的时候他就不小了，这是平方关系。这个损耗不单是电池，在导线上也是很明显的。大电流的情 ...

说明你没认真看这系列帖子。我也量化计算一下，你看看有没有道理。
450级电直从“3s电池配3500kv电机”升级到“6s电池配1750kv电机”，或者700级从“6s电池配1000kv电机”上升到“12s电池配500kv电机”，这种“升电压、降KV”，常理知道降低热耗，但是对于整个飞行器的总消耗功率，特别是在空气阻力损耗，传动损耗和电调油门不恰当发热损耗面前，这个在I^2*R这个因素，下降热功率几乎是最小因素。

假设一个700级，轻型3D飞行十分钟消耗2个6s5000mah的80%能量，那么折合平均功率1400瓦，我退一万步，从“6s电池配1000kv电机”上升到“12s电池配500kv电机”能降低100瓦I^2*R发热，100瓦10分钟能让大约600克铁铜为主的电机+电调上升220度吗？计算如下：
            - 铜的比热大概是380焦耳/千克-摄氏度
            - 铁的450焦耳/千克-摄氏度
            100瓦x600秒 /（平均400比热*0.6千克） = 220度。

虽然凤凰没有散热片，但是我再为你打去50%散热因素，那电调电机也能升高110度，加上25度气温，也有135度。够厉害了吧，实际能飞10分钟轻型飞行电直，落地后电机电调有这么热吗？

另一方面100瓦对于1400瓦的飞行功率，也就是7%。十分钟相差40秒。这已经是我累计夸大算法，实际单独从6s1000kv上升到12s500kv区别根本没有这么大，对于整个飞行器千瓦以上的功率，根本是小因素。

你再回忆一下身边玩暴力3D 700级电直的，要是电机电调落地后比130摄氏度还高的，飞行时间也绝不超过5分钟吧？那么实际飞行总功率就超过3000瓦。那再退一步，这100瓦全部来自于6s和12s的区别，100瓦对于一个3000瓦飞行器，只有3%，算飞行器的主要矛盾吗？实际难道12s就完全不发热了吗，因此6s vs 12s相差可能就只有几十瓦，占总共功率3000瓦的2%以内。

这也就是PUG一直讲的对于同一个系列飞机和电机，依靠“升电压，降KV”能增加效率/降低发热基本是噱头，因为I^2*R上发热的区别是有的，但是放到总功率上，小到忽略不计。

再给你一个我的实测，把把12s的forza700下降到6s，主旋翼下降50%转速，同样航线飞，飞行时间提高4倍。看我的JR forza700帖子。空气动力方面的的优化（调整rpm/螺距/桨长度）远远大于这个6s到12s的发热区别？

PUG同学，给看看哪里说错了没有，是否表达了你的意思。

Salem

keyzheng 发表于 2016-1-19 12:22
错，电流足够大的时候他就不小了，这是平方关系。这个损耗不单是电池，在导线上也是很明显的。大电流的情 ...

请您将帖子看完，这会对您有一定的帮助。OK？

amphibia

Salem 发表于 2016-1-19 13:20
请您将帖子看完，这会对您有一定的帮助。OK？

我65楼写的，你看看是不是咱们目前探讨的共识。具体计算很糙，但是数量级应该差不多。

keyzheng

amphibia 发表于 2016-1-19 13:16
说明你没认真看这系列帖子。我也量化计算一下，你看看有没有道理。
450级电直从“3s电池配3500kv电机” ...

这个你升高电压和改变桨转速同时做了，两个变量一起就很难评估谁的影响了。我承认改变转速，改变桨型对效率影响是非常大的。我的意思是在其他一切因素不变的情况下单纯提高电压，主要就是为了降低电流，这样发热小，节能，原件成本也低得多。我想，如果我们换高压，降低电机kv，但是保持电机转速不变，这时提高的效率主要还是热损耗降低了。还有一点我还得提醒，电机的无用功还包括磁损和铁损，也会使电机大量发热，不单单是纯电阻损耗，而这些都是跟电流大小正相关的。

所以我的观点就是在保持气动相关参数不变的情况下，单纯只提高电压，能减小电流，提高的效率主要原因是减少了热损耗。

keyzheng

amphibia 发表于 2016-1-19 13:16
说明你没认真看这系列帖子。我也量化计算一下，你看看有没有道理。
450级电直从“3s电池配3500kv电机” ...

不能单独只看I^2*R的，电机铁芯也有损耗，而且更大。线圈相当于电感，是有感抗的。这些的发热量可不小呦

PUG

keyzheng 发表于 2016-1-19 12:22
错，电流足够大的时候他就不小了，这是平方关系。这个损耗不单是电池，在导线上也是很明显的。大电流的情 ...

你要明白的一件事，在高压输电里，那是几百公里，或上千公里，线塔之间一般也是公里级的，而我们要面对的是20厘米。

在高压输电里，我们也可以做到电气效率一样，但加粗的线会让线塔倒塌。而在450级别就算截面积放大4倍，使其电气效率一样，其增加的重量几乎可以不计。

几乎同样的道理，我引用 HYC 的帖子：

“要知道，这可不是纯电阻电路欧姆定律的关系，P=UI里面的P应该是输出功率+热功率（热功率还要考虑电池内阻消耗的热、导线消耗的热和马达线圈消耗的热），所以要看电机参数和不同的电池也会对P（总功率）造成一定的影响”


P=UI里面的P应该是输出功率+热功率（热功率还要考虑电池内阻消耗的热、导线消耗的热和马达线圈消耗的热），我把6S和3S损耗差别黑体标出来，这部分是一个很小的值，如果在6S这部分占1%, 3S大约4%，当然你会继续推下去，2对8.。。差值可越来越大。但我要问你，如果一个3S在这部分所占的功率，假设是一个高值，说明什么？说明你的3S的配置（电调，导线）有问题，你解决这个问题的方法是很简单的，为什么要绕那么大的圈子？

理论要活学，也要活用。

6S和3S，就电气效率可以是一样的，3S也可比6S高，因为还有一个参数，R。这个R是可以人为的干预，但代价是重量。总效率6S是一定赢，但很微，这样的微小足够让你考虑6S带来的不便。这方面你可去问问 A24。

3S ，6S 最多也就是个喜好问题，请不要神话6S的效率。

keyzheng

PUG 发表于 2016-1-19 16:10
你要明白的一件事，在高压输电里，那是几百公里，或上千公里，线塔之间一般也是公里级的，而我们要面对的 ...

电池改变除了电压还有内阻，正如你所说，电机不是纯电阻，不能完全按照欧姆定律。线圈的电阻热损耗叫铜损，电机还有铁芯的铁损和线圈的电抗损失，这些损耗也是和电流正相关的。我的意思就是升高电压减小电流，这些损耗就降低很多，效率也高很多。前提是不改变空气动力的任何参数。只升压，将电机KV，保持电机转速，减速比和桨等

PUG

keyzheng 发表于 2016-1-19 16:33
电池改变除了电压还有内阻，正如你所说，电机不是纯电阻，不能完全按照欧姆定律。线圈的电阻热损耗叫铜损 ...

磁和电各自在自己的世界，铁损是磁的世界的东西，是和磁通相关，所以你要看磁通而不能看电流，磁通和电流是相关，但是电流只其中之一的因子，还有一个因子是匝数，6S电流减半，但匝数加倍，铁损一样。

对于电机，我前面的帖已有很通俗的讲解，如果有不对，或不明的地方欢迎讨论。

amphibia

keyzheng 发表于 2016-1-19 16:33
电池改变除了电压还有内阻，正如你所说，电机不是纯电阻，不能完全按照欧姆定律。线圈的电阻热损耗叫铜损 ...

嘻嘻，你的常理到逐渐被PUG说服的过程，就是我和其他许多同学都经历了的。

我最初也是坚定地球人都知道高压高效派。后来发现对于航模电直，这个基本是忽略不计的要素

如果你记得当年20世纪初直流电和交流电之争，距离越短，爱迪生主导的直流电实际优势越大。电池动力航模就是直流电应用的典范

700电直用的10awg导线，每米才0.0033欧姆。红黑加起来也不超过0.5米，i^2R发热蹦不到哪里去。

在电机内部，你仔细琢磨一下，pug反复讲过的，在不增加重量前提，把kv降一半，还不改变电机重量，那就意味着绕线截面积变细50%，然后长度多绕一倍。你猜怎么着？内阻变成原来4倍了，正好抵消电流x50%^2 =1/4。发热居然没变！神奇吧。

同理在电池内部，6s1400 vs 3s2800，前者电阻是后者4倍。前者电流是后者1/2。
4 *（1/2）^2 = 1。哈哈 原来再其次持平持平。

所以6svs3s，或者12s vs6s唯一区别就是红黑电源线上那微乎其微的几瓦损耗。那就像pug说的，与其纠结升压，还不如把这几十厘米电源线换粗一点

PUG

amphibia 发表于 2016-1-19 13:16
说明你没认真看这系列帖子。我也量化计算一下，你看看有没有道理。
450级电直从“3s电池配3500kv电机” ...

你说的很对，谢谢！

你举的例子也很好，证明你的知识的广泛，并能准确应用。

其实，我们可以从常识来判断很多我们并未接触的，但是是我们世界里的东西。就像Salem说，首先看理论上能否说得通，最好是交叉的。你的例子就是用交叉的理论来证明又另外一个理论证明的东西是对或错。




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编辑说明：把Salem给打错了，已改正。 Salem，很是抱歉。PUG

HYC

PUG 发表于 2016-1-19 17:25
磁和电各自在自己的世界，铁损是磁的世界的东西，是和磁通相关，所以你要看磁通而不能看电流，磁通和电流 ...

A24

PUG 发表于 2016-1-19 16:10
你要明白的一件事，在高压输电里，那是几百公里，或上千公里，线塔之间一般也是公里级的，而我们要面对的 ...

PUG又提到我，好歹也要冒个泡。



我是3S改6S再改回3S的

keyzheng

PUG 发表于 2016-1-19 17:25
磁和电各自在自己的世界，铁损是磁的世界的东西，是和磁通相关，所以你要看磁通而不能看电流，磁通和电流 ...

讨论的好。长航时上我觉得高低压无所谓，关键是降低转速，用尽量小的螺距会有显著效果。追求暴利的时候高压更好，爆发高功率潜力大，在零件同样的耐电流冲击情况下能得到高于几倍的功率。

Salem

amphibia 发表于 2016-1-19 18:57
嘻嘻，你的常理到逐渐被PUG说服的过程，就是我和其他许多同学都经历了的。

我最初也是坚定地球人都知道 ...

+1
一开始以为自己是对的，后来在PUG的提醒下发现自己没考虑到的东西很多，一考虑进去，就发现原来自己错了。

对了，之前帖子＂6S的450将被诺贝尔奖委员会提名＂中那位根正苗红的6S高效率派＂屁油机＂现在持什么观点？

PUG

keyzheng 发表于 2016-1-19 21:49
讨论的好。长航时上我觉得高低压无所谓，关键是降低转速，用尽量小的螺距会有显著效果。追求暴利的时候高 ...

非常感谢你参加这个讨论，并对这个讨论作出了好评。

P=U*I, 所以增加功率我们有两条路，加大电流或提升电压。对于电机这边来讲电流会导致热，所以加大的可能性受的限制比电压大。电压提升只是转速，在耐压和安全内只要机械没问题就行，改变变速比就可对付扭矩变化的要求，所以提升电压来提高功率非常好用。

但，我们有个问题，这个问题是如何提升电压？提升电压就是要加多S数，但在重量和体积都受限制的情况下就必须压缩单个电池的体积或重量，但电池的放电能力却是有赖于这两个参数。就是说你必须下调功率中的电流，这样你可能原地踏步。

我们再看看电池这边的前景:

我们知道电池的电压是由所用材料决定，所以要找到更高的电压我们必须发明新电池甚至找到新的化学元素，这是一件很难很难的事，特别是后者。

从2004年我接触锂电池，那时的10C放电到现在的60C放电就11年的时间，这说明改进工艺比发明新电池或找到新的化学元素简单多了。所以，电池这边决定了我们还是要走电流路线，起码要维持一段时间。

其实，我们只要稍稍用心点，我们会发现被热捧的6S，哪款电机是和其相对的3S电机的电流是一半或更小？没有。6S的暴力不是效率的结果，还是那个套路-加大电流，只我们心里已认定电流是3S的一半。

PUG

A24 发表于 2016-1-19 19:27
PUG又提到我，好歹也要冒个泡。

我也是无奈啊，只好请大神的威望助战。

大神好！