ANÁLISIS DE LOS MOTORES ELECTRICOS Y OTROS FACTORES, en HelisActualización 2.NOTA: Este texto lo iré actualizando periódicamente para tratar de llegar a lo que podría ser un estado definitivo del análisis.
Las Actualizaciones del texto consistirán fundamentalmente en ir modificando y corrigiendo las conclusiones que vamos sacando, ampliarlo con nuevas cuestiones, insertar enlaces a cosas interesantes…, y en definitiva… mejorarlo para hacerlo lo más objetivo, real e ilustrativo posible.
Como se trata de que todos seamos partícipes, y de la forma más contundente posible, se agradecerán los comentarios ilustrativos, y si puede ser con fundamento y/o explicación, mejor. Aunque estén equivocados o no sean del todo correctos, es igual, ya lo iremos debatiendo y corrigiendo entre todos si es preciso. El espíritu crítico-constructivo es bueno, y las buenas preguntas también son importantes.
Esto lo pensé como un análisis generalista de los motores y de todos los factores que intervienen en el desarrollo final de un heli; es decir, no está pensado para definir o explicar una configuración concreta, ni para descubrir cual es la mejor equipación para un heli concreto (para eso, quizás mejor otros hilos). Aunque si que pueden ser muy interesantes los comentarios valorando en la práctica las configuraciones que nos gastamos, para así poder llegar a conclusiones generales.
Animaros pues a aportar lo que consideréis oportuno.
Antes de meternos al lío, creo que es interesante hacer un repasillo de lo que significan algunos parámetros que utilizaremos en este análisis.
W = F x dEl Trabajo o energía W es la fuerza aplicada F para conseguir un desplazamiento d determinado (p.ej desplazar el heli a una distancia d, con una fuerza determinada F)
P = W / tPotencia P es el trabajo o energía W que puede desarrollar un motor en la unidad de tiempo t.
Es decir, 2 motores distintos, pueden desarrollar igual fuerza F para elevar un heli a 50 m de altura d, pero el q lo puede hacer más rápido, será el más potente, según P = W / t
P = V x I La Potencia eléctrica viene fundamentalmente determinada por el Voltaje y por la Corriente, según la famosa relación: P = V x I
La potencia eléctrica
P se expresa en watios
WEl voltaje, tensión, o diferencia de potencial
V se expresa en voltios
VLa corriente, intensidad o consumo
I se expresa en amperios
AEn este punto nos vamos a parar un pokillo más, porque es muy importante. Tenemos que tener claras un par de cosas:
Primero, saber que la potencia que da una máquina eléctrica en un instante determinado depende de las condiciones externas a ella; p.ej en un dinamo, dependerá del circuito exterior que lo mueve, y en un motor eléctrico, de la carga o resistencia mecánica sobre la que trabaja.
Si tenemos un motor electrico comun y le aumentamos la tension en los terminales del mismo, veremos que aumenta la velocidad pero tambien aumenta la corriente de consumo. En un motor brushless la corriente y la velocidad son en cierto punto independientes. Es el circuito regulador de velocidad el que se encarga de suministrar solo la corriente necesaria para una determinada RPM. Si alimentamos con mucha corriente, significa que estamos desperdiciando la capacidad de la bateria en esa corriente que no es aprovechada, si en cambio, alimentamos con poca corriente, el pulso de EMF sera mayor al pulso de alimentacion y por lo tanto el motor eventualmente se detendra.
Entre todos los valores de potencia posibles, hay uno que da las características de la máquina, es la
potencia nominal, que se define como la que puede suministrar sin que la temperatura llegue a los límites admitidos por los materiales aislantes empleados. Ésta entiendo yo que es la potencia que nos pone el fabricante ( “Max Continuous Power” en los Scorpion ).
Cuando la máquina trabaja en esta potencia se dice que está a plena carga. Cuando una máquina trabaja durante breves instantes a una potencia superior a la nominal se dice que está trabajando en sobrecarga.
Los motores eléctricos están diseñados para funcionar cuando le suministramos un Voltaje de entrada (V), consumiendo una intensidad de corriente determinada (I) que dependerá del diseño del motor y de la carga. El V y la I nos dará la Potencia de entrada (P) al motor, según P = V x I .
En el motor de un heli, al no ser la carga de trabajo constante, la corriente demandada varía constantemente, y por tanto, la potencia también.
La relación real entre P, V e I durante el vuelo de un heli, las expongo más adelante con la ayuda de unas gráficas que nos puso el compañero Zeusramon.
Torque o par motorEs el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia.
La potencia desarrollada por el par motor es proporcional a la velocidad angular del eje de transmisión, viniendo dada por:
P = M x w
donde:
P es la potencia (en W)
M es el par motor (en N·m)
w es la velocidad angular (en rad/s).
En un movimiento circular uniforme, v = w r
Donde v es la velocidad de un punto y r es su distancia al eje de rotación (radio)
En los motores eléctricos, el par motor es máximo al inicio del arranque, disminuyendo luego paulatinamente con el régimen. Si se mantiene constante la tensión, cuando la resistencia al giro aumenta, el par deberá aumentar para mantener las revoluciones, mediante el aumento de la corriente eléctrica consumida.
EficienciaEs un factor que indica el grado de pérdida de energía, trabajo o potencia de cualquier aparato eléctrico o mecánico. En términos de potencia, la eficiencia es igual a el cociente de la potencia de salida entre la potencia de entrada.
En un motor eléctrico, la eficiencia viene determinada fundamentalmente por las pérdidas de energía en forma de calor y rozamientos.
Los motores eléctricos para helis son sin escobillas (brushless), por lo que los rozamientos se reducen al mínimo, y la eficiencia suele ser muy buena, y más si la comparamos con la de motores con escobillas.
Relación entre KW y CV CV es una unidad francesa, que significa Caballos de Vapor.
CV equivale a la fuerza sostenida durante un segundo, necesaria para elevar 1 metro de altura, un peso de 75 kg.
Si tenemos la Potencia en kW (1000 W = 1 kW) y queremos llevarla a CV, multiplicamos por 1,36.
1 kW equivale a 1,36 CV
p.ej: 0,75 kW x 1,36 = 1,02 CV.
Baterías LiPo.Este tipo de baterías es la Fuente de Energía para alimentar los motores eléctricos de nuestro heli.
Las baterías Lipos van a tratar de suministrar una Tensión o Voltaje de entrada al motor lo más constante posible, y también tendrán que aportar la intensidad de corriente que consume el motor en cada instante.
El voltaje y la corriente de salida de la Lipo en cada momento, nos determinará la Potencia de salida, lo que equivale al voltaje, corriente y potencia de entrada al motor.
Para visualizar un poco mejor lo de la P, la V y la I, y de como una Lipo suministra energía a un motor dependiendo de su capacidad (mAh) y de su nº de elementos (V), hay un símil muy curioso.
SIMIL para una Lipo de 3S, 2000mAh ( 2000 mAh significa que puede dar 2 A durante 1 hora )
Imaginemos un Depósito de Agua ( = LiPo)
Situado a 11,1 m de altura (tiene pues energía potencial) (= 11,1V = 3S = Voltaje)
Y con 2000 mililitros de agua ( = 2000mA = 2 A)
La energía potencial depende de la masa (=miliamperios) y la altura (=V).
La energía cinética depende de la masa (=miliamperios) y la velocidad a la que llega al suelo.
Bien, pues al abrir el grifo del Depósito ( = suministrar tensión y corriente al motor), el agua cae desde esa altura al suelo (convirtiéndose la energía potencial en energía cinética), en donde hay un molinillo con aspas (=rotor del heli) que el agua con energía cinética hace girar cuando lo golpea .
Si queremos que el molinillo gire más rápido, el agua lo tendrá que golpear con mayor fuerza (Potencia P) , y para ello tenemos 2 opciones según P=V xI
1) Situar el Deposito a mayor altura y mayor energía potencial (= lipos de más Voltios V)
2) Aumentar el agujero del grifo (=motor de más amperios) para hacer caer más cantidad de agua ( =que la LiPo suministre más Intensidad I mA )
En el caso del depósito, la mejor opción es la 1), ya que la opción 2) supone que el depósito (lipo) se vacía más rápido.
En el caso de los helis, esto no está tan claro, ya que la opción 1) también supone Lipos de más peso, y éso en un heli es determinante, y habría que estudiar si compensa o no aumentar el Voltaje de la Lipo.
Respecto a eso, lo que tendríamos que valorar es la relación de potencia, respecto al peso total del heli. Cuanta más potencia y menos peso, mejor.
En una Lipo, el voltaje es una cualidad intrínseca a ella, que se mantendrá relativamente constante durante el vuelo (como la altura fija del depósito). Es decir, que la variación del voltaje de la lipo a plena carga, respecto a la lipo descargada, no es muy significativo. Las celdas de las lipos pasarán de 4,2 V en plena carga, a unos 3,7 V descargadas (de 3,7 V a 3,8 V es la descarga recomendada para que duren las lipos).
Sin embargo, la corriente almacenada a plena carga disminuye de forma muy notable durante el vuelo (como el agua que cae del depósito) y si nos pasamos, podemos llegar a consumir toda la corriente almacenada.
Como los baterías para helis constan de varios elementos, y cada elemento tiene un Voltaje Nominal de 3,7 V ,y un Voltaje a plena carga de 4,2 V , si tenemos p.ej una Lipo de 6 elementos (6S), tendremos:
6 x 3,7 V = 22,2 V de voltaje nominal.
6 x 4,2 V = 25,2 V de voltaje a plena carga.
La batería se empezará a descargar desde esos 25,2 V, hasta los 22,2 V en los que tendríamos que finalizar el vuelo para no dañar la lipo.
Jordi. f nos dejó un enlace muy interesante sobre las baterías Lipo, donde se comenta todo esto, y más.
http://www.rcmaterial.com/pdfs/LipoManualES.pdfUna vez aclarados esos conceptos, vamos a exponer y comentar todos los parámetros o variables fundamentales que intervienen en el rendimiento final de un heli, que es lo que realmente nos interesa .
Las variables más importantes son: - MOTOR. Con todas sus características y lo que ellas implican.
- Transmisión desde el motor al rotor. Relación de transformación (piñones)
- Peso total del heli
- Baterías LiPo
- Palas principales.
- Variador o Regulador de Velociadad. Modo Governor
- Tipo de vuelo que hacemos
- Temperatura del aire
- Rozamiento al aire que produce la pegata de Scorpión en la cola del heli…
- etc
Vamos a empezar con el Motor, que es de lo que va este hilo, y quizás lo que más dudas nos genera a la hora de elegirlo. Al comentar las características del motor, ya irán saliendo el resto de parámetros, ya que todos están inter-relacionados, y forman un conjunto.
MOTORAntes de empezar con esto, os dejo un enlace de una página bastante interesante sobre el tema:
http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Motores_Brushlesshttp://www.e-radiocontrol.com.ar/?Motores_Brushless:Estatores_y_esquemas_de_bobinadosFuncionamiento y control de un motor brushless, con un Variador ( ESC )Respecto a esto, me baso en ordenar la información que aportó Geko (que no es poca) en el hilo "motores scorpion - dudas" y en las conclusiones que sacamos sobre el siguiente enlace (muy interesante) que puso Zeus en dicho hilo:
http://www.giantcod.co.uk/forum/viewtopic.php?f=15&t=689Lo primero es saber que
las rpm de un motor brushless dependen de la energía que se transmite a sus bobinados. Cuanto mayor sea esa energía, los bobinados del estator generan mayor atracción a los imanes del rotor, y esa mayor atracción de los imanes produce un aumento de la velociadad.
El principio de funcionamiento de un ESC es aplicarle al motor una señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso), que es tan simple como un tren de pulsos de frecuencia fija (8 KHz o 16 KHz) y duración variable.
Durante la parte activa / positiva de la señal PWM (pulso), es cuando los FETs del variador se cierran y dejan pasar toda la energía desde la Lipo, hacia las bobinas.
Cuando se quiere dar máxima potencia al motor (100%) , los pulsos se alargan hasta inluso desaparecer la parte baja / inactiva de la señal, y se entrega corriente al bobinado durante todo el tiempo que la señal principal está en alto.
Cuando se reduce el mando de potencia, los pulsos con la frecuencia del PWM reducen el tiempo que permanecen en alto, entregando corriente durante menos tiempo, y por consigiente menos rpm.
Lo que ocurre es que los valores entregados son discretos, o todo o nada, pero igual que se dice que siempre se entrega el máximo, se podría decir que nunca se entrega nada si nos fijamos en la parte en que el pulso está abajo.
Realmente, el valor de la corriente entregada no tiene sentido, sino que lo tendría el de los mAh entregados en cada ciclo de PWM, y este valor es el que es directamente proporcional a la anchura de la parte alta del pulso de PWM, a la potencia entregada al motor y a la posición de la palanca de mando de gases.
Por poner un ejemplo, si la corriente máxima que entrega el ESC es de 10 A. Con el mando de gas a tope debe entregarlos durante todo el periodo de la señal de PWM (0,00012500 sg), es decir, entregará un máximo de 0,000347mAh por pulso de PWM, mientras que con el mando al 25% entregará 0,000087mAh por cada pulso de PWM, es decir durante solo 0,00003125 sg.
La energía transmitida al motor no solo depende del Voltaje de la lipo, sinó también de la Intensidad de corriente que atraviesa los bobinados (P = V x I). La intensidad de corriente, a su vez, depende de la resistencia de dichos bobinados. Cuanto mayor sea esa resitencia, menos intensidad dejará circular por ellos, partiendo del voltaje que genera la Lipo (I=V / R).
La resistencia que ofrecen los bobinados del motor dependen de su construcción (básicamente de la longitud y grosor del hilo de cobre, y su forma de conexionado: estrella / triángulo). La forma de definir estas características que afectan a las rpm, se hace mediante la característica KV del motor.
RPM = KV x V.
KV es una constante del motor que precisamente se define de esa forma. Son las rpm del motor en vacío (sin hélice) por cada Voltio que se aplica al bobinado.
Esta característica del motor se define en vacío, porque con carga, la corriente demandada es variable y proporcional a la carga, y no sería posible definirla.
Entonces, lo dicho: El KV se basa en que la fuerza con que interactúan los imanes con los bobinados del motor es proporcional a la tensión que se aplica en el bobinado. Es decir, cuanto más voltaje se le aplica a la bobinas, mayor será la atracción que ofrecen. De la misma manera, cuanta más intensidad de corriente circula por las bobinas, mayor será la atracción.
Ahora vamos con lo curioso y quizás más difícil del asunto:
¿Como se genera la secuencia de activación de las 3 fases / bobinados del estator, para que la sigan los imanes del rotor?Tanto en un motor brushless, como en uno normal con escobillas, la velocidad con que se mueven ambos motores dependen de la fuerza con que interactúan los imanes con el bobinado (que depende de los mismos facores en ambos) y ambos disponen de un sistema de inversión de polaridad en los bobinados, y ambos sistemas siguen la rotación del motor.
En el de escobillas es un sistema mecánico solidario con el eje (el colector con las delgas), y en el brushless es electrónico y forma parte del ESC.
El ESC detecta la posición con respecto a los imanes, y en función de ella cambia la polaridad de las bobinas.
La forma cilíndrica del motor brushless es pura anécdota. Funcionaría igual si se tratara de un desarrollo lineal y, en ese caso, el motor no daría vueltas, sino que el rotor avanzaría linealmente respecto a una serie interminable de imanes dispuestos en línea recta. En este caso, el motor no tendría ninguna rpm, aunque si habría una señal principal sobre los bobinados para que atrajeran / repelieran a los imanes correspondientes.
Volviendo al motor cilíndrico real, hay que tener en cuenta, como ya sabemos, que para iniciar el movimiento el ESC manda un tren de impulsos que hace que el motor inicie el movimiento. Esto lo hace porque al estar parado, los bobinados no cortan las líneas de campo de los imanes, no se induce ninguna tensión en ellos y el ESC no es capaz de detectar la posición de los bobinados con respecto a los imanes por lo que no puede mandar la señal que debiera para hacerlo girar y por eso utiliza un tren de arranque "estandar".
A partir de aquí, con el motor ya en marcha, el ESC activa secuencialmente las 3 bobinas según detecta por donde están pasando con respecto a los imanes.
Esto es un dato importante. El ESC no genera ninguna señal "adicional" de activación de las 3 fases y de frecuencia variable según las rpm que deseamos.
El ESC no necesita generar ninguna frecuencia para que el motor coja mas o menos vueltas, sino que la posisión de los imanes es la que le indica cuando se debe activar cada fase.
Si analizásemos la señal que produce la secuencia de activación de las fases, esta se mostraría como una frecuencia principal dada por las veces que las bobinas pasan de un imán a otro.
Según he leído por ahí (no recuerdo donde) es la bobina que no está activada la que detecta la posición del imán al producir en ella una coririente inducida, que no sería detectable si la bobina se encuentra activada.
Es la frecuencia de activación de las fases la que depende de las rpm, y no al revés.El ESC detecta la posición y, cuando debe hacer el cambio (teniendo en cuenta el Timing) lo hace. Es decir, que aplica el timing que se haya configurado para
hacer el cambio de la señal con el retardo o adelanto que ese timing indica.
La frecuencia de activación es el resultado de la "obediencia" del ESC a la detección de la posición de las bobinas respecto a los imanes.
El ESC no genera una frecuencia proporcional a la posición de la palanca de gas. Pero es que ni lo necesita ni sería práctico porque es mucho mas simple y preciso saber donde está la bobina que calcularlo.
De momento, eso es todo al respecto.
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Para comentar las diferentes características de los motores, vamos a utilizar como ejemplos, algunos de los motores más utilizados en helis de clase 500 (como p.ej el Logo 400, Trex 500).
Lo mismos conceptos serán aplicables a otros motores.
http://www.scorpionsystem.com/catalog/motors/hk40/hk4015/HK_4015_1070/http://www.scorpionsystem.com/catalog/discontinued/motor/hk30_1/HK30-1600KV/http://www.scorpionsystem.com/catalog/motors/hk32/HK_3226_1600/http://www.scorpionsystem.com/catalog/discontinued/motor/hk30_1/HK30-1400KV/http://www.scorpionsystem.com/catalog/motors/hk32/HK_3226_1400/Si miráis los enlaces, las características principales que nos ofrece el fabricante son:
Scorpion 4015 / 1070 kV / 1900 w / 65 A / 8 S (29,6 V) / 215 gr.
Scorpion 3026 / 1600 kV / 1470 w / 70 A / 6 S (22,2 V) / 196 gr.
Scorpion 3226 / 1600 kV / 1550 w / 70 A / 6 S (22,2 V) / 239 gr.
Scorpion 3026 / 1400 kV / 1680 w / 80 A / 6 S (22,2 V) / 196 gr.
Scorpion 3226 / 1400 kV / 1770 w / 80 A / 6 S (22,2 V) / 239 gr.
Por ejemplo, el primero:
Scorpion 4015 / 1070 kV / 1900 w / 65 A / 8 S
¿Qué significan estas características del motor?
Pues que aplicándole el voltaje nominal máximo de 29,6 V (8S) para el que fue diseñado, puede ofrecer una Potencia continua máxima de 1900 W, con una demanda de corriente de 65 A, que es la que aguantaría de forma continua (con el pulso PWM lo más ancho posible)
En el caso de este motor, en las características también se dice que aguanta picos de corriente de 85 A durante 5 segundos, dando durante esos 5 seg 2450 W. Esa intensidad de corriente durante más tiempo, quemaría el motor.
Vamos ahora a comparar la Eficiencia de los anteriores motores.
Para ello, pongo una comparativa de potencias entre motores de la serie 3026, y sus equivalentes de la serie nueva 3226 ; y 4015
(P.ej el nuevo 3226-1600KV, es la versión mejorada del antiguo 3026-1600KV)
La comparación la hago considerando voltajes nominales de la Lipo:
22,2 V para 6S , y 29,6 V para 8S
P= V x I (= potencia de entrada al motor = potencia de salida de la lipo)
La potencia real nos la dice el fabricante en las características:
3026-1400 , P = 22,2 V x 80 A = 1776 W (la potencia real es de 1680 W)
3226-1400 , P = 22,2 V x 80 A = 1776 W (la potencia real es de 1770 W)
3026-1600 , P = 22,2 V x 70 A = 1554 W (la potencia real es de 1470 W)
3226-1600 , P = 22,2 V x 70 A = 1554 W (la potencia real es de 1550 W)
4015-1400 , P = 29,6 V x 65 A = 1924 W (la potencia real es de 1900 W)
Conclusión:Los de la nueva serie 3226 son más eficientes que los equivalentes de la serie 3026, ya que la P teórica es practicamente igual que la real que nos pone el fabricante.
Es decir, por. Ej. En el 3226-1600, de los 70 A que le entran de la Lipo, casi todos se utilizan en realizar trabajo, mientras que en el 3026, hay más amperios que se pierden en forma de calor, por lo que nos quedan menos amperios útiles para convertir en trabajo y potencia.
Los de la serie antigua 3026 vemos que dan bastantes menos W que los teóricos (96 W menos en el 1400kV, y 84 W menos en el 1600KV)
Lo único malo es que ese aumento de eficiencia en cuanto a potencia, lo hace a costa de un diseño que lo hace unos 40 gr más pesado.
Otra forma de verlo:
Por ejemplo en el 3026-1400, la potencia nominal real es de 1680 W, con un consumo de 80 A.
P / V = I , entonces 1680 W / 22,2 V = 75,67 A que en teoría necesitaría para dar esa potencia, si la Eficiencia fuese del 100 %.
Sin embargo, necesita que le suministren más corriente ( 80 A ) para compensar las pérdidas por rozamientos y calor.
Si tenemos en cuenta un Voltaje de entrada mayor que el nominal (p.ej 25,2 V de voltaje a plena carga), entonces:
1680 W / 25,2 V = 66,66 A que en teoría necesitaría para dar esa potencia, con lo que la diferencia respecto a los 80 A reales que necesita aún sería mayor, y la Eficiencia por tanto menor.
En las características de los motores Scorpion, hay un dato que es:
No-Load Current (Io/10V) = p.ej. 2,02 Amp.
Esto es la Corriente que consume el motor sin carga, y con 10 V de entrada, que en el ejemplo son 2,02A (en el 4015-1070kV)
Entonces… los 65 A que consume (y soporta) de forma continua el 4015-1070, con 29,6 V de entrada (equivante a esos 1900 W reales)… ¿A qué carga se refieren? ¿Con que carga miden la P y la I ?
Yo creo que como en un heli “la carga” a la que trabaja el motor depende de muchos factores (piñones, peso total, palas, grados de paso de las palas…) pues el valor de la carga es un dato que el fabricante no nos lo va a poner en las características.
Los fabricantes los diseñan de forma teórica y después los analizan en la práctica realizando medidas de su comportamiento con diferentes parámetros (potencia, voltaje, consumo, r.p.m., torque, …). Yo creo que los prueban con diferentes cargas, para el máximo voltaje de entrada, y van aumentando la carga hasta que llega un punto en que el motor ya no da mantenido las vueltas de forma eficaz. Es decir, que a partir de una cierta carga, el consumo de corriente aumenta mogollón y las vueltas no las mantiene con la misma eficiencia.
En ese punto de carga máxima, a ese aumento de consumo de corriente (energía) que no se traduce en mantener vueltas, pues no le queda otra que transformarse en calor, y si es durante mucho tiempo, pues ardería o se deterioraría el motor..
Bueno… yo creo los 1900 W y los 65 A (a 29,6 V / 8S), se refieren a los medidos con esa carga máxima a partir de la cual ya deja de ser eficiente.
De todas formas, para entender este tema en profundidad, habría que tener conocimientos de máquinas eléctricas, y de todos los factores que intervienen en un motor de este tipo (nº de polos, de bobinas, nº de espiras, longitud de las espiras, grosor de las mismas, calidad y tamaño de los imanes, intensidad de los campos electromagnéticos generados, de las fuerza electromotrices, etc, etc…) y todo ello para diferentes Voltajes de alimentación, de corriente, y de las cargas sobre la que trabaja el motor (vamos…, una liada.)
Los que mejor saben cómo se comporta un motor, son los propios fabricantes. Cuando diseñan un motor, lo hacen teniendo en cuenta todos esos parámetros (y más) hasta conseguir el mejor rendimiento o potencia, para una aplicación de carga determinada, y suministrando unas características de alimentación específicas.
En el caso p.ej de los Scorpion, pues los diseñarán para que en un tipo de heli determinado, p.ej un clase 500 (logo 400) desarrollen la potencia necesaria para ese tipo de heli, con la máxima eficiencia , y teniendo en cuenta las Variables más Importantes de habíamos mencionado: voltaje de alimentación, r.p.m., relaciones de transformación necesarias (piñones que habrá que ponerle), resistencia que ofrece la transmisión de cola, peso del heli, tamaño del motor para que se adapte al heli, peso voltaje capacidad y Cs de las LiPo que necesitaría, tamaño y resistencia de las palas principales con p.ej 13 grados de paso máximos, etc…
A nosotros, lo que el fabricante nos pone en las características es solamente la potencia nominal del motor (con una carga determinada que no sabemos), y el consumo máximo continuo con esa carga. Y esto alimentando el motor con el voltaje nominal máximo para el que está diseñado (p.ej 8 S en el 4015-1070).
Y estos datos por si solos, no nos aclaran como va a zoskar nuestro heli en realidad.
Es verdad que P = V x I, aunque seguro que en la práctica, en el comportamiento del motor no será una relación totalmente lineal, sobre todo teniendo en cuenta que la eficiencia en cada punto de trabajo no será la misma, y el torque seguro que tampoco.
Según podríamos concluir de las características de los motores mencionados, para un heli de clase 500 (palas de 425 mm) como el Logo 400, la motorización con scorpion suele andar entre los 1300 y 1600 W para conseguir un heli cañero. Sin embargo, si le ponemos palas de 473 mm (Logo 400 SE) necesitaremos un motor más potente, de unos 1900 W para que vaya igual de cañero.
Con otras marcas de motores con torques diferentes, las potencias pueden ser distintas para conseguir el mismo resultado.
En el caso del Scorpion 4015-1070, el fabricante diseñó un motor para conseguir esos 1900 W de potencia mediante la aplicación de más Voltios (8 S = 29,6 V) y menos Amperios (65 A).
(The Scorpion HK-4015-1070KV motors have been developed for the 500 class electric helicopters with 425 to 450mm blade for 8s Lipo setup. These motors are designed to provide all the power that you can use, while still maintaining excellent efficiency and cool running characteristics.)
El motor 4015 también funcionaría con una Lipo de 6 S, aunque en éste caso, sería menos Eficiente, ya que el fabricante lo diseñó para funcionar en el rango de voltaje que implica 8 S.
En el 4015-1070, para conseguir esos 1900 W con 6 S (22,2 V nominales) , en teoría necesitaríamos suministrar unos 85 A (P=VxI), el cual en teoría no los soportaría de forma continua, ya que está diseñado para aguantar 65 A continuos.
Para palas de 425 mm, los motores 3026 o 3226 a 6S, son más específicos, y por tanto seguro que aunque sean menos potentes, la potencia que desarrollan la entregarán de forma más eficiente.
Característica KV de un motorOtra parámetro fundamental son los KV, que definen las r.p.m. que da el motor por cada voltio de entrada V que le aplicamos.
rpm = KV x V Bueno… ésto es en teoría, ya que en la práctica intervienen otros factores, que comentaremos…
En el motor 4015-1070kV, el eje rularía a 1070 rpm por cada voltio de entrada.
Por ejemplo, si lo alimentamos a 25 V , en teoria tendríamos:
25 V x 1070 kV = 26.750 rpm del eje del motor.
En principio, el motor de un heli está pensado para funcionar a una V constante, con lo que las rpm transmitidas al rotor también serían constantes. Esto será así con el motor trabajando en vacío, pero montado en el heli, pues no lo es tanto.
En la práctica, la relación rpm = KV x V no se cumple exactamente, porque además de los Kv del motor y los voltios de entrada, intervienen otros factores y parámetros que no están en la fórmula, ni sería fácil insertarlos.
Los más importantes son:
-
Tensión de alimentación V del motor, desde la Lipo. Como el voltaje de una lipo a plena carga es de 4,2 V por elemento, y desde que arranca el motor empieza a disminuir hasta que apagamos el motor, el voltaje V transmitido al motor no es constante, y por tanto, las rpm tampoco (según KV x V).
-
Dedpresión de las Lipos. Esto se refiere a que aunque una lipo esté a plena carga, justo cuando arranca el motor la lipo sufrirá una caída repentina en su voltaje de salida, ya que cuando arranca el motor, le estamos aplicando carga, y digamos que a la lipo le es imposible mantener el voltaje que tiene sin carga, cuando le metemos carga. Lógicamente, esa caída de voltaje con carga se traduce en una caída de rpm. Esto se aprecia bien en unas gráficas que comento más adelante.
-
Uso del modo Governor del variador. Respecto a esto, decir que si usamos el governor, éste compensará la disminución progresiva del voltaje de la lipo, y las vueltas serán las mismas hasta el final del vuelo. Esto es algo positivo.
Pero como para que el governor funcione, la tensión de alimentación del motor tiene que ir a un 80 % (aprox.) del voltaje nominal de la Lipo, y al disminuir la V, las rpm también disminuyen. Además, el consumo con governor se incrementa, como ya comentaremos. Esto sería lo malo.
- Eficiencia del motor. Cuanta mayor sea la eficiencia, más se ajustará la fórmula teórica de rpm = KV x V, a la realidad. Si la eficiencia fuese del 100%, ya no habría que tenerla en cuenta.
Transmisión desde el motor al rotor. Relación de transformación (piñones)Las rpm del rotor (palas) están directamente relacionadas con las rpm del motor, a través de la relación :
Nº de dientes de la corona principal / Nº de dientes del piñón del motor.
Esta relación es como la que se da en una bicicleta : para una velocidad deseada (rpm del rotor), con una determinada velocidad de pedaleo (rpm del motor), si usamos una catalina con menos dientes (piñón del motor), necesitamos realizar menos esfuerzo (torque).
Para conseguir las mismas r.p.m. del rotor con 2 motores de igual potencia eléctrica P , con igual voltaje de alimentación V , y distintos KV, al que tenga más KV habrá q ponerle un piñón más pequeño, y por tanto, conseguimos más Torque, y en la práctica responderá a sobre esfuerzos del rotor de forma más efectiva.
Cuando la resistencia al giro de las palas aumenta, el par motor (Torque) deberá aumentar para mantener las rpm, mediante el aumento de la corriente eléctrica consumida.
Es en esas condiciones de muchas vueltas del motor , piñon pequeño y más torque, que p.ej ante una trapada repentina del heli (=palankazo=esfuerzo extra), el motor NO necesitará demandar tanta corriente a la lipo ( Cs de descarga ) para compensar ese esfuerzo extra del palankazo, consiguiendo así , entre otras cosas, una menor demanda de miliamperios, castigar tanto las LiPos, y atracones de Cs para Variador.
Para conseguir más rpm (kV x V) en un motor con pocos kV, necesitaremos aplicar más voltaje V al motor, o bien utilizar piñones más grandes.
Aumentar el Voltaje implica Lipos de más elementos, y generalmete más peso, con lo que eso supone (menos agilidad, más consumo, …) y puede ser que esto no nos compense.
Utilizar piñones más grandes, implica menos Torque, con lo que el motor debería ser más potente para compensarlo.
El 4015-1070 está diseñado para trabajar a 8S (29,6 V nominales) como máximo. Este motor también nse utiliza a 6 S con unos resultados muy buenos. Aunque para 6 S hay otros motores más específicos, el buen resultado del 4015 a 6 S supongo que se basa en que ofrece un torque superior a los demás. Esto es debido básicamente a su construcción. En este caso es más ancho que el 1400 KV o el 1600 kV. Al tener más torque, se puede llevar con algo de menos vueltas, ya que las rpm no caerán tanto en maniobras bruscas, o le resultará más fácil recuperarlas.
De todas formas, yo creo que el Rendimiento Óptimo de Trabajo de éstos motores, se consigue a un determinado % de su rango de trabajo (creo q sobre el 80-90%). Es decir, respecto al voltaje máximo para el que está diseñado.
P.ej en el 4015-1070, al 80% de 8S, sería utilizarlo a partir de 23,68 V (= 29,6 V x 0,8).
Además, también pienso que al igual que en cualquier máquina, cuando mejor trabajará el motor será sobre el 80% - 90% , y no al 100% con consumo máximo y sin dejar margen de maniobra.
Otra cuestión sería un motor diseñado para 6S, ponerlo a 8S. En este caso, funcionar va a funcionar igual, pero en éste caso, su rendimiento pienso que bajaría de forma más notable.
Colocación de engranajes / coronas.Con esto me refiero al aumento de consumo que puede suponer el no tener los piñones bien engranados.
En la mayoría de los helis tenemos:
Por un lado el engranaje entre piñón del motor y la corona principal.
Por otro lado el engranaje entre la corona principal y la corona de piñones de cola.
Un engranaje entre ellos demasiado apretado o forzado hará que el motor tenga que hacer un pilín más de fuerza para moverlos. Si esto lo multiplicamos por el nº de vueltas durante un vuelo, puede llegar a notarse en el consumo.
Generalmente ya se pone un papel finito entre ellos a la hora de colocarlos, pero vamos... que es importante que estén bien puestos y que vayan finos.
En este sentido, también influye la tensión de la correa de cola. Si la ponemos demasiado tensa, también se nota en que hay que aplicar un pelín más de fuerza en el engranaje de cola para moverla.
El tema de los rodamientos de los ejes se da por supuesto que tienen que estar en perfecto estado, e incluso lubricarlos de vez en cuando.
Y lo último que se me ocurre en este sentido, es la colocación de las presillas que sujetan el rotor principal por encima y por debajo, para que éste no se desplace verticalmente.
Yo tengo un Logo 400. Este heli trae una presilla insertada en una ranura, en la parte inferior del eje, que es la que hace que no desplace hacia arriba. Para sujetar el eje por arriba para que no se desplace hacia abajo, trae como un anillo metálico con un tornillo que es el que aprieta el anillo alrededor del eje. Pues bien... un vez los coloqué haciendo demasiada presión entre ellos, y se notaba que el eje principal no giraba suave del todo... Está claro que no puede haber ni la más mínima holgura ni desplazamiento vertical del eje, pero tampoco hay que pasarse de fuerza a la hora de colocar esos topes.
Todo eso afecta al consumo. Seguramente muy poco, pero si se puede evitar, mejor. (a lo mejor hasta se le ganan 20 seg de vuelo... jeje)
Baterías LiPo.El tema de las LIPOs es super-mega-tope determinante.
Para valorar de forma óptima cómo se comporta un determinado motor en nuestro heli, es necesario asegurarnos que las lipos van a poder aportar toda la corriente continua y de picos que demanda el motor, y durante todo el tiempo. Si no, la valoración y el rendimiento del motor no será real.
Un motor potente con lipos que no dan la intensidad de corriente que demanda, no vale de mucho, nada más q pa kaskar pronto la lipo y no sacar la potencia que puede dar el motor.
P.ej el Scorpion 3026-1400kV a 6 S (uno de los más habituales para el Logo 400) demanda 80 A para sacar su potencia máxima. Entonces, para que este motor rinda lo máximo, será determinante que la LIPO sea capaz de suministrar esos 80 A, más los picos, y no todas la marcas de baterías son capaces de entregar tanta corriente, aunque lo pongan las características...
Respecto a esto, si por ejemplo en un Logo 400 usamos el motor 4015-1070 a 8S (65A), en vez del 3026-1400 a 6S (80A), tenemos la ventaja de poder usar unas Lipos de menos Cs reales de descarga (p.ej. las del chino), ya que al consumir menos (65A), las lipos no tendran que entregar tanta corriente, ya que lo conpensan con más Voltaje, y en cuanto al voltaje, no hay tanta diferencia entre Lipos de marca, y las del chino.
Para valorar realmente una Lipo, sería fundamental un dato que no lo suelen poner, y es la relación de Voltage, Amperios y Cs de descarga, respecto a su peso. Es decir, podemos utilizar una Lipo de más Cs, pero si aumenta su peso de forma desproporcionada, puede ser que la potencia transmitida al heli no sea buena.
Una cosa está más o menos clara: Lipo buena (Cs de descarga reales) = Lipo cara. Es alucinante lo que valen algunas, con respecto a las del chino… Por algo será.
Palas principalesLas palas son otro de los factores determinantes.
Cuanto más peso tengan las palas, más cargarán el rotor y aumentará el consumo, aparte de que ante maniobras bruscas, al motor le resultará más dificil recuperar la caída de vueltas. La ventaja sería que ofrecen más estabilidad.
A parte del peso, también está el tema del Centro de Grabedad de las palas. Cuanto más alejado del rotor esté el C.G., más estabilidad ofrecerán las palas y más conservarán la energía de rotación, pero también más carga para el motor y más dificultad para recuperar las vueltas.
Nosotros deberíamos escoger unas palas adecuadas a nuestro estilo de vuelo.
Si hacemos vuelo sport y autorrotaciones, unas palas más pesadas y con el CG más alejado del rotor serán más adecuadas, ya que ofrecen más estabilidad y conservan mejor la energía de rotación y tardan más en pararse. Lo malo será el mayor consumo del motor.
Si hacemos vuelo 3D, unas palas ligeras y con el CG más centrado, serán las adecuadas, ya que al cargar menos el rotor, el heli tendrá mayor agilidad y respuesta en maniobras bruscas, y menor consumo.
Independientemente del peso y del centro de grabedad, lo que si deben ofrecer todas las palas es una muy buena rigided.
También influirá bastante si se utiliza un rotor sin barra estabilizadora (con sistema flybarless), ya que al tener menos piezas, es más ligero y ofrece menos resistencia al rotar, implicando esto también un menor consumo y mayor agilidad de respuesta.
Modo Governor Vs Curva Plana del motor.Como sabemos, el modo Governor del variador trata de mantener lo mas constante posible las rpm desde el principio hasta el final del vuelo. Las rpm dependen del Voltaje de entrada al motor.
El Voltaje de la Lipo disminuye constantemente, y por tanto también las rpm. Aparte de eso, una maniobra o cambio de paso brusco, supone una sobrecarga instantánea del rotor, y una caída instantanea de rpm, ya que la Lipo no da mantenído el voltaje que estaba suministrando hasta ese momento.
Esa caída de voltaje (= caíada de vueltas) ante una sobrecarga del rotor en una maniobra repentina, el governor la detecta de forma anticipada y "le saca" más corriente a la lipo para suministrar más Potencia ( P = V x I ) y así compensar más rápido la caída de vueltas, y volver al régimen nominal de rpm.
La forma en que los variadores detectan estas sobrecargas en el rotor, es analizando (a través de su electrónica y microcontrolador) la posición del rotor midiendo el pulso de tensión contraelectromotriz (EMF), y con esta funcionalidad no solo el micro sabe la posición, sino que predice el próximo pulso y además calcula la tensión necesaria según el pico de EMF que recibe del motor. Esto hace que cuando hay una sobrecarga en el rotor, disminuyen un poco las r.p.m. , y dependiendo de su valor, actúa en consecuencia ordenando más o menos aporte extra de corriente a la lipo, para compensar.
Aunque todo esto es algo positivo, tiene su inconveniente, y es que lo hace a costa de un mayor consumo de corriente hacia el motor.
La forma que tiene el variador de gestionar la energía de la Lipo hacia el motor, es mediente la frecuencia de chopeado (8Khz o 16 kHz). Esto también lo veremos más adelante.
Si usamos el modo governor, lo tendremos que poner a un porcentaje del motor de entre 80% y 90% (deopendiendo del variador) para dejar un margen de trabajo al governor. Esto implica que las rpm también serán menores que si fuésemos al 100%, y por tanto, necesitaremos un piñón de más dientes para conseguir las mismas rpm que si vamos al 100%. Con un piñón mayor, el torque generado es menor, y por tanto, el consumo demandado ante palankazos será mayor. Esto es otro aspecto negativo del governor.
El gobernor en eléctricos está algo cuestionado , ya que reacciona al bajar las rpm , osea en carga , y acelerar en carga es cuando mucha energía se pierde en forma de calor .
Muchos pilotos lo que hacen es ir al 100% de la curva de gas (sin governor), y así optimizar el consumo y la potencia .
Si usamos la curva de motor al 100%, el motor irá a las máximas rpm posibles, y por tanto, necesitaremos un piñon mas pequeño que con governor, lo que implica más torque y menos consumo.
Un ejemplo, se optimiza mas la energía sí antes de subir una cuesta (carga) vamos mas rápido (curva al 100%), que si vamos mas lento e intentamos mantener las velocidad acelerando en plena cuesta (con governor). Con esto último sólo conseguimos gastar mucho, a costa de pocas rpm de caía de diferencia.
El uso de gobernor se nota sobre todo en la cola , ya que el par motor será mas constante.
Respecto a usar governor o curva de motor al 100%, cada uno que escoja lo que más le guste.
Timing del motor.Otra cosa importante para obtener la máxima Eficiencia del motor, es asegurarse de que el Variador sea compatible con el Motor Timing. Es decir, que nuestro variador nos permita configurar el Timing adecuado para nuestro motor.
Los imanes del rotor del motor son atraídos por los 3 polos del estator cuando estos se activan de forma secuencial. Esta es la forma que tiene de girar un motor brushless.
El Timing se refiere a los grados que adelantamos la activación del polo, respecto a la posición del imán del rotor.
Para obtener el rendimiento ideal de nuestro motor en relación potencia / consumo, lo hacemos mediante la configuración del timing.
Para entender esto mejor, Madcortina nos dejó un enlace muy interesante:
http://www.helicopterosrc.net/index.php?topic=2558.0De todas formas, no siempre hay que hacer caso exacto al Timing que recomienda el fabricante del motor. Por ejemplo, sobre el timing de los Scorpion, el fabricante recomienda un Timing de 5º . Sin embargo, es una cosa generalizada y en helifreak también lo recomiendan, configurar un Timing de entre 15-30 grados para un mejor rendimiento de estos motores.
Tipo de vuelo.También influye el tipo de vuelo q hacemos para buscar la potencia de nuestro motor, o la configuración de nuestro heli.
Para vuelo tipo sport no merece tanto la pena invertir en una excesiva potencia de motor, la cual implica más peso de motor, más peso de lipos (más S , o más A), y en definitiva tiempo de vuelo desperdiciado en forma de potencia y consumo no aprovechado.
Pero para vuelo 3D agresivo, pues si que cunde más potencia (trabajo / tiempo) o lo q es lo mismo, mandar el heli 15m parriba a toda hostia en 2 segundos aunque se agoten antes las lipos.
Como podeis ver en el siguiente enlace:
http://www.helifleet.com/Kyle_Dahlkyle Dahl tiene su logo 400 con la siguiente configuración:
Scorpion 3026-1400
Kontronik Jive 60+ LV
piñón 18T
Lipo Voltz 6S 2600mAh 45C
Eso quiere decir que para un vuelo agresivo 3D, con el 3026-1400 a 6s, piñon 18T y Lipo de 2600mA/ 45C, consigue la mejor relación potencia / peso / agilidad , que es lo que a él le interesa, aunque fijo que el tiempo de vuelo será corto con ese consumo y esas 2600mA. Y al ir a 6S (y no a 8S), pues precisa más corriente de las lipos, y por ello las utiliza de 45C (seguro que reales en ese caso) y las baterías dando esa intensidad de corriente, pues se castigan más y durarán menos. Aunque eso seguro que a él poco le importa, pq se las regalará la marca (q suerte tienen algunos...)
Esa configuración la podríamos tomar como referencia de lo que sería un heli muy potente y ágil, pero con tiempos de vuelo cortos. Y teniendo esa referencia, podemos deducir que nosotros a lo mejor no necesitamos tanta potencia para nuestro nivel de vuelo, y por tanto nos vendría mejor un motor un poco menos potente y menor consumo para conseguir vuelos más largos.
Análisis de gráficas de parámetros en vuelo.Llegados a este punto, creo que ya se comentó todo lo necesario para poder comentar unas gráficas de vuelo que nos aportó Zeusramon, en su Logo 400 a 8S, en donde se observa la relación real en vuelo entre las variables más importantes en un motor. Esto es muy interesante a la par que ilustrativo.
El variador de Zeus en esos vuelos es un Castle C, cuyo modo Governor funciona como funciona.... Vamos, que el funcionamiento del Governor de otros variadores (p.ej de un Kontronic Jive) no es exactamente el mismo ni tendrá el mismo consumo, pero bueno, supongo que en cuanto a analizar las graficas no debe haber muchas diferencias...
2300 rpm con modo gobernor
http://img11.imageshack.us/img11/8778/gobernor2300.jpg2800 con curva motor al 100%
http://img213.imageshack.us/img213/8923/motor100s.jpgLo más llamativo a primera vista es que las RPM del rotor sin usar el gobernor sufren bastantes oscilaciones, y muy notorias.
Lógicamente con el gobernor las RPM permanecen mucho más lineales, porque para ello es precisamente el gobernor: para mantenerlas RPM lo más estables posible durante todo el vuelo.
Sin gobernor, se observa que en las maniobras bruscas que les uponen una carga extra al rotor, las RPM caen considerablemente respecto a las rpm que lleva durante el vuelo de traslación. Se aprecia que caen unas 200 rpm (2 subdivisiones más o menos) respecto al régimen normal de vueltas. Esas caídas de vueltas se producen solo en las maniobras. En los tramos de vuelo normal, las rpm permanecen considerablemente muy estables.
Tambien se aprecia que desde que arranca en bicho, el régimen nominal de RPM va disminuyendo poco a poco (sobre todo en la primera mitad delvuelo), desde las 2900rpm hasta las 2700rpm. Unas 200 rpm, que para realizar ciertas maniobras al final del vuelo, se pueden llegar a apreciar. Volando sin gobernor, yo creo que lo ideal sería regular las rpm a nuestro gusto al final del vuelo, y al principio siempre tendremos algunas más (lo cual tampoco es malo).
Sin embargo con gobernor, el régimen nominal de rpm permanece clavado de principio a fin, a 2300 rpm, con lo que el heli rendirá igual al principio que al final. Aunque ante las maniobras bruscas, las RPM oscilan muy parecido a sin gobernor: unas 200 rpm. Bueno.. quizás un pelín menos, pero teniendo en cuenta que va a 2300 en vez de a 2700rpm, ofreciendo por eso menos torque para compensar los esfuerzos.
Lo curioso en este caso, es que las oscilaciones de RPM con gobernor (esas 200rpm), se reparten por igual hacia arriba que hacia abajo respecto al régimen nominal de 2300rpm; es decir, que en las maniobras, las vueltas aumentan unas 100rpm y también disminuyen 100rpm (de 2400 a 2200rmp, con régimen nominal de 2300). Sin gobernor siempre disminuyen unas 200rpm respecto al régimen. Esto lógicamente es peor, ya que si la oscilación se produce solo en un sentido, se notará más en el vuelo y en las maniobras.
Con gobernor también se aprecia que en los tramos de vuelo normal, las rpm no permanecen tan tan lineales como sin gobernor, y se aprecia como el gobernor está trabajando continuamente regulando las rpm (minúsculas oscilaciones hacia arriba y hacia abajo, parecido a una sierra de hierro). Sin gobernor, la gráfica de las RPM parece más una serrucho de madera..je.
Conclusión: Con gobernor obtenemos un régimen nominal de vueltas constante de principio a fin, y que las oscilaciones se repartan hacia arriba y hacia abajo respecto al régimen (se equilibran), por lo que se notarán menos y las maniobras se realizarán mejor.
Lo malo del gobernor será que para mantener el régimen nominal de principio a fin, lo hará a costa de compensarlo con una mayor demanda o consumo de miliamperios, y el estar continuamente trabajando, también hace que consuma más. Es decir, tiempos de vuelo más cortos. Cada cual que elija la opción que más le convenga. Yo creo que los cracks vuelan la mayoría con gobernor para conseguir un desarrollo más lineal aún con menos autonomía, aunque esto que cada uno lo interprete como quiera, je.
Ahora voy a acabar decomentar las 2 gráficas que nos dejó Zeus. Esta vez centrándonos en la relación existente entre el Voltaje de entrada al motor (V), la Intensidad de corriente en amperios (A) y la Potencia en watios (W) que el motor demanda en cada momento.
En la gráfica de vuelo sin governor, quizás se aprecian mejor los parámetros, porque al no estar actuando el gobernor, no hay esas minúsculas oscilaciones constantes, y en los tramos de vuelo normal, las variables semuestran más lineales.
Observamos que las gráficas de la Potencia W y la de la Intensidad A son muy simétricas en cuanto a la forma.
Cuando W aumenta, A también aumenta, y lo mismo en los picos de bajada.
En las gráficas aparecen casi como una encima de la otra, lo cual no quiere decir los valores de ambas sean iguales, ni las variaciones entre ambas sean exactamente proporcionales, ya que son escalas diferentes. En este caso y con este rango de escala, parece que son iguales y se superponen, pero podríamos variar la escala de una de ellas, y su gráfica nos aparecería p.ej. mucho más arriba que la otra, o que los picos de subida de una se visualizaran mucho más pronunciados que en la otra. Vamos, que esto hay que tenerlo en cuenta y que no se preste a confusión.
Según el eje de abcisas Time (segundos) vemos que los picos de subida / bajada coinciden y duran exactamente lo mismo, tanto para W, V y A.
Esto es lógico porque como sabemos, las 3 variables están relacionadas según P = V x I, y justo cuando una de ellas varía, las otras dos también lo harán en ese mismo instante, y en una proporción que se ajusta a la fórmula.
Ante maniobras bruscas o palankazos, la carga extra que sufre el rotor se traduce en una caída momentánea de vueltas (rpm), y ésto hace que el Voltaje que está dando la Lipo, caiga también.
Esto se observa claramente en los picos de las graficas de V y de RPM.
La relación entre caída de rpm y caída de voltaje, no la podemos conecer de forma exacta, pero en principio podemos considerar que cuanta más caída de voltaje, mayor caída de rpm.
La naturaleza electro-magnético-mecánica de los motores eléctricos, hace que siempre traten de mantener las rpm, y cuando “notan” que el voltaje de entrada disminuye debido a una carga extra (o que está perdiendo vueltas), internamente lo tratan de compensar demandando más corriente, y por tanto más potencia.
Si tenemos un régimen nominal determinado de P, V e I , si de repente disminuye V (por disminuir las rpm), en teoría también disminuiría P, según P = V x I.
Sin embargo y debido a la naturaleza de los motores, en la práctica no solo no disminuye P, sinó que aumenta, debido a que el motor demanda proporcionalmente más I (A) que las caída que se produce de V.
En las gráficas se aprecia que más o menos la potencia demanda dadurante los tramos de vuelo normal, oscila entre los 500 – 800 W. Sin embargo,para compensar la caída de vueltas, demanda picos de hasta 1400 – 1500 W.
La intensidad demandada durante los tramos de vuelo normal, oscila entre los 20 – 26 A. Sin embargo, para compensar la caída de vueltas,demanda picos de hasta 52 – 60 A. En este caso, un variador de 60 A creo que sería suficiente.
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El Ripple (V)Veamos esta otra gráfica que nos puso Zeus, del DataLog de su variador Castle:
http://img205.imageshack.us/img205/7472/rhinou.jpgAparece un nueva variable, el Ripple.
Mirando en internete muy a groso modo, lo que ponen los de Castle acerca del Ripple es más o menos lo siguiente (estaba in english):
"Todos los controladores Castle con capacidad de registro de datos, pueden informar de la tensión de rizado que se detecta durante su uso. Los picos de voltaje siempre deben ser inferiores al 10% de la tensión total del pack de baterías, cuanto menor sea la tensión de rizado mejor.
Si en una aplicación se presenta más del 10% de tensión de rizado en los picos de carga, el usuario debe considerar usar lipos con más poder de descarga (Cs), cables de batería más cortos, conectores de corrientemás grandes, relación de piñones más adecuada, o cargas más pequeñas."
Respecto al ripple, dejo ahi la cosa.
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Y de momento... Eso es todo, amigos!
Todo este royako que le mandé, creo que explica un poco los aspectos principales a tener en cuenta , y los parámetros que intervienen y como éstos afectan al rendimiento final del heli.
No se puede tratar de definir configuraciones especificas como la mejor, porque depende de lo que cada uno busque y necesite. Pero si entendemos como se relacionan todas estas cosas entre si, seguro que nos ayudará a la hora de elegir lo más adecuado para nosotros, o a entender por qué un motor no rinde lo q esperábamos, las pilas duran menos de lo q creíamos, un variador se calienta demasiado y no trabaja bien, o se quema, etc..
Y nada… Simplemente recordar que todo esto que pongo es mejorable, y yo intentaré irlo haciendo poco a poco.
Se creeis que algo no es correcto, o es mejorable, yo enkantao lo comentéis.
Saúdos
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