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無人機考照指南
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R20 馬達、電調與電池

無人機的動力分兩大類:馬達(電動)和引擎(內燃機)。電動的動力系統由四樣東西組成:電池供電,電子調速器(電變)控制轉速,馬達轉動,螺旋槳把轉動變成推力。

功率是每秒做了多少功(或消耗多少能量),功率 = 功 ÷ 時間。公制單位是瓦(W),1 W 就是每秒 1 焦耳;英制單位是馬力(HP),1 HP 約 746 W。

馬達現在幾乎都用無刷直流馬達。差別在誰轉:有刷馬達磁鐵固定、線圈在轉,要靠碳刷送電;無刷馬達線圈固定、磁鐵在轉,少了碳刷這個消耗品。

有刷馬達 無刷馬達
優點 結構簡單、起動扭矩大、起動及煞車平穩、控制精度高、成本低、維修方便 無電刷、低干擾、噪音低、運轉摩擦力小、壽命長、維護成本低
  • 馬達型號四碼:前兩碼是定子線圈的直徑,後兩碼是定子線圈的高度,單位公釐。4110 就是直徑 41 mm、高 10 mm。
  • KV 值單位是 rpm/V:每加 1 V 電壓,馬達空轉每分鐘多轉幾圈。理論空轉轉速 = KV × 電壓。KV 小的轉得慢但扭力大,配大尺寸、大螺距的低速槳;KV 大的轉得快,配小尺寸、小螺距的高速槳。

電池一片電池芯標稱 3.7 V。串聯(S)電壓相加、容量不變,6S 就是 3.7 × 6 = 22.2 V;並聯(P)電壓不變、容量相加,像多接幾個水桶,水位一樣高、水變多。測電用低電量警報器、分壓測電器或三用電表。分壓接頭每片電池芯一條線、再加一條地線,所以 nS 電池有 n + 1 條線。

電子調速器接收飛控送來的 PWM 訊號(把類比訊號轉成脈波的技術),照指令調整馬達轉速。型號上的安培數是電變本身最多允許通過的電流,超過就燒壞,所以壞了只能換更大的,不能換更小的。帶 BEC(去電池電路)的電變會把電池電壓降成 5 V,供電給飛控電腦、遙控鏈路元件和伺服舵機,省掉另外一顆電池;馬達用的是電變輸出的主電源,不靠 BEC。

螺旋槳的型號與螺距看 R21 螺旋槳。

考試題庫

只看哪一種的題目

R110

無人機的動力系統大致分為哪2大類?

動力系統分成電動的馬達和燒油的引擎兩大類。氣冷水冷、立式臥式、迴轉式往復式都是引擎本身的分法,不是整個動力系統的分類。

R111

電動無人機的動力系統包括下列哪些部分?

電動無人機的動力系統包含馬達、電池、電子調速器和螺旋槳,三個選項各列一部分,選「以上皆是」。

R112

無人機動力系統中的馬達大部分屬於下列哪一類?

現在無人機的馬達大部分是無刷直流馬達,比有刷的安全可靠、壽命長。

簡易版不考R113

功率的定義為下列何者?

功率是每單位時間做的功或消耗的能量。(A) 單位時間的力、(D) 單位時間的扭矩都不是功率的定義,(C) 跟溫度無關。

簡易版不考R114

功率的常用單位有下列哪些?

功率公制用瓦(W),英制用馬力(HP)。(B) 焦耳和 BTU 是能量單位,(C) 牛頓和磅是力的單位。

R128

電池的測電工具一般有下列何者?

測電池用低電量警報器、分壓測電器和三用電表。其他選項是量訊號或長度的儀器、電子零件,不是平常測電池用的。

R129

6s電池的分壓接頭係由幾條電線構成?

分壓接頭每片電池芯一條線,再加一條地線:6 + 1 = 7 條。

簡易版不考R130

電池並聯時,電壓和電容量為何種變化?

並聯電壓不變、容量相加。容量不變、電壓升高的是串聯。

簡易版不考R131

無人機的外轉無刷馬達之型號,其代表的意義為下列何者?

外轉無刷馬達的型號,前兩碼和後兩碼量的都是定子線圈,分別是直徑和高度。外轉馬達轉動的是外殼上的磁鐵(轉子),線圈固定在定子上,所以有「轉子繞線線圈」的選項都不對。

R132

無人機馬達的KV值代表之意義為下列何者?

KV 值的單位是 rpm/V,代表每 1 V 電壓下馬達每分鐘的轉速。其他選項的單位 kg/V、℃/V、KW/V 都不對。

R133

螺旋槳可依下列何者作選配?

螺旋槳要依馬達的 KV 值選配。操作溫度、離心力不是選槳的依據。

R134

如何選用高速槳或低速槳?

KV 大轉得快,配高速槳;KV 小扭力大,配低速槳。(A) 剛好反過來,(B)(D) 不看 KV 的都不對。

簡易版不考R135

某無人機使用馬達KV值為400,標稱電壓為22.2 V,其理論空轉轉速如何計算?

理論空轉轉速 = KV × 電壓 = 400 × 22.2 = 8,880 轉(每分鐘)。直接相乘,不開根號,也不打折扣。

R136

有刷馬達的優點為下列何者?

有刷馬達結構簡單、起動扭矩大、起動煞車平穩、控制精度高、成本低、維修方便,三個選項都是它的優點,選「以上皆是」。

R137

無刷馬達的優點為下列何者?

無刷馬達沒有電刷、干擾低、噪音低、摩擦小、壽命長、維護成本低,三個選項都對,選「以上皆是」。

簡易版不考R138

無人機的電子調速器型號是30 A,其代表的意義為下列何者?

電子調速器上標的 30 A,指的是電子調速器自己最多能通過 30 A 的電流,超過會燒壞。跟飛控、電池、接收機無關。

簡易版不考R139

PWM(pulse-width modulation,脈波寬度調變)是下列何者?

PWM 是把類比訊號轉成脈波的技術。另外三個選項把轉換的方向或對象講錯了。

R140

電子調速器損壞後可用下列何者代替?

換更小的電變,電流可能超過它的上限而燒壞,所以只能換更大的。

簡易版不考R143

若某六軸無人機使用30 A電子調速器,選擇下列何種規格電池合適?

這題把「最大放電電流」當成這台機實際會從電池拉出的最大電流來算:每顆馬達配一個 30 A 的電變,超過 30 A 電變就會燒,所以六顆全部跑到上限,總電流也只有 6 × 30 = 180 A,不會更多。(C)(D) 開根號沒有道理。

R281

帶BEC(battery eliminator circuit,去電池電路)功能的電子調速器可對電源電壓進行降壓,並輸出5 V電壓以供電至下列何種機載設備?

BEC 降壓輸出的 5 V 供電給飛控電腦、遙控鏈路元件和伺服舵機,三個都是,選「以上皆是」。

R282

帶BEC(battery eliminator circuit,去電池電路)功能的電子調速器可對電源電壓進行降壓,並輸出5 V電壓以供電至各種機載設備,何者除外?

動力馬達吃的是電變輸出的主電源,電流大,不是 BEC 的 5 V 供得動的。另外三個都是 BEC 供電的對象。

作答技巧

  • 看到「型號」:馬達是「定子」線圈的直徑與高度(公釐),螺旋槳是直徑與螺距(英吋),兩題長得很像,別混。
  • KV 題:單位選 rpm/V;算轉速就是 KV × 電壓,有開根號或乘 75% 的選項直接刪;KV 大配高速槳,KV 小配低速槳。
  • 並聯是電壓不變、容量升高;nS 電池的分壓線是 n + 1 條。
  • 電變的安培數是「電子調速器」自己的上限;壞了只能換更大的;BEC 供電給飛控、遙控鏈路、伺服舵機,唯獨不供電給動力馬達。
  • 問有刷或無刷馬達的優點,三個選項都是優點,選「以上皆是」。

屆期換證(簡易)模擬測驗 屆期換證(完整)模擬測驗

題目出自民航局遙控無人機學科測驗題庫(另開新視窗)(115.4.7 版);分組是本站整理的。