Z ENCYKLOPEDII RC

Silnik elektryczny szczotkowy -  Opis ten głównie dotyczy silników modyfikowanych, na początku muszę powiedzieć, iż nie są one proste w konstrukcji, jak by się mogło wydawać. Musimy pamiętać, że mamy tutaj do czynienia z silnikami wyczynowymi, których cena osiąga 300 zł. Warto sobie zadać pytanie, za co tak naprawdę płacimy? Otóż w dalszej części pragnę, chociaż troszeczkę przybliżyć odpowiedź na to nurtujące pytanie.

       Abym mógł opowiedzieć coś o silniku do napędu modeli samochodów elektrycznych RC najpierw musimy poznać jego budowę. Do tego celu posłużę się szkicem, na którym widać poszczególne elementy, z których składa się silnik.

Silnik elektryczny zbudowany jest z dwóch magnesów zwróconych do siebie biegunami różnoimiennymi, tak aby pomiędzy nimi znajdowało się pole magnetyczne. Pomiędzy magnesami znajduje się rdzeń z nawiniętymi cewkami z drutu miedzianego, podłączony do źródła prądu poprzez komutator i ślizgające się po nim szczotki.

Komutator -   Komutator jest wykonany ze specjalnego stopu miedzi z innymi metalami tak, aby uzyskać niesamowitą jego twardość.  Dlaczego miedź? ponieważ dobrze rozprowadza energię cieplną, a w silnikach dochodzi do ciągłego iskrzenia pomiędzy komutatorem a szczotkami przez co powstaje duża ilość ciepła. Modelarze biorący udział w zawodach powinni wiedzieć, że zaleca się toczenie takiego silnika  co około 40 min. jego pracy.
W przeciwnym razie na jego piórach zaczynają pojawiać się czarne ślady, co oznacza, iż jest on nierówny i podbijać szczotki, które zaczynają go wypalać. Wszystko w rezultacie prowadzi do całkowitego zniszczenia okładzin komutatora i co za tym idzie całego wirnika.

Toczenie komutatora polega na jego wyrównaniu i zebraniu warstwy wypalonej miedzi, przeważnie są to ułamki minimetrów chyba, że komutator został poważnie uszkodzony. Niżej przedstawiam zdjęcie takiego komutatora.






Sprężyny ( springs ) -   dzielimy je na kategorie Twarde, Średnie, Miękkie. Każda z kategorii różni się siłą, z jaką będzie ona dociskać szczotkę do komutatora. Zasada jest następująca im bardziej twarde sprężyny tym lepsza dynamika silnika ( większa moc ) , zaś mniejszy nacisk sprężyn wpływa na większą prędkość maksymalną ( mniejsze tarcie ).  Jednak jak w każdym przypadku jest druga strona medalu mianowicie im większy docisk tym większe zużycie szczotek i co za tym idzie komutatora.




Szczotki ( brush ) - Warto wiedzieć, że każda firma produkująca silniki wprowadza na rynek różne rodzaje szczotek. Właściwości szczotek podobne są do właściwości sprężyn, czyli główną rolę odgrywa tutaj ich twardość oraz skład i kształt. Jak ma się twardość do wytrzymałości i do mocy osiąganej przez silnik?
Im twardsze szczotki tym dłuższa ich żywotność, lecz moc osiągana przez silnik jest nieco mniejsza. Gdy szczotki są bardziej miękkie to moc silnika wzrasta, lecz ich żywotność jest mniejsza . Bardzo często poważne firmy produkujące silniki w swoich katalogach podają rodzaje szczotek odpowiednich do danej klasy modelu. W najnowszych silnikach pojawiły się szczotki umieszczone w układzie V2 oznaczone jako EDGE vantage.

Musimy pamiętać, iż dobranie nieodpowiednich szczotek do sprężyn i odwrotnie może spowodować nadmierne zużycie się komutatora, tak, więc proponuję abyście na początku nic nie zmieniali.

Typ szczotek.			Przeznaczenie.
NAZWA	MOC	ŻYWOTNOŚĆ	OFF-ROAD	DTM	E 10	E 12
Long live	Średnia	Bardzo dobra	*	*
Cut long live	Średnia	Dobra	*	*
Silver	Bardzo wysoka	Przeciętna	*	*	*	*
Cut silver	Bardzo wysoka	Średnia	*	*	*	*
Universal	Wysoka	Dobra	*	*	*
Cut universal	Wysoka	Przeciętna	*	*	*
Triple face	Bardzo dobra	2 wyścigi	*	*	*	*

Szczotko trzymacz ( End bell ) - Jest to dekiel zamykający wirnik w korpusie oraz miejsce montażu sprężyn, kabli i szczotek.  W wyniku znacznego zwiększenia osiągów w silnikach modyfikowanych następuje wysokie nagrzewanie się szczotek.
Firmy produkujące silniki prześcigają się w pomysłach na ochłodzenie tych elementów podczas jego pracy. Szczotko-trzymacz może być wyposażony w cały zestaw radiatorów i otworów pozwalających na odprowadzenie ciepła. Lepsze modele silników wyposażone są w szczotko-trzymacze, które mają niektóre elementy pozłacane co zmniejsza rezystancji.

Ważna uwaga, na jego powierzchni można znaleźć oznaczenie biegunowości w jakiej powinien on być podłączony do regulatora. Dodatnia strona oznaczone jako plus, lub czerwony kolor mocowania szczotki, będącego zarazem radiatorem ( oba widoczne na zdjęciu ).



Wirnik silnika ( rotor) -   Wirnik silnika składa się z komutatora, rdzenia i uzwojenia. Komutator został opisany wcześniej. Rdzeń wirnika wykonany jest z miękkiej stali krzemowej, która ma bardzo dobre właściwości magnetyczne, niektóre firmy produkujące silniki eksperymentują na wirnikach, które nie posiadają środkowej części rdzenia. Prawdopodobnie ma to na celu zwiększenie obrotów silnika, poprzez zmniejszenie jego masy.
   Modyfikacja tego typu ma miejsce prawie tylko w silnikach typu STOCK z uzwojeniem 27*1 T, w silnikach modyfikowanych nie stosuje się takiego rozwiązania, gdyż zabieg taki zmniejsza jego moment obrotowy. Trzeba jednak przyznać, iż silniki typu STOCK z wirnikami wyciętymi są bardziej popularne od silników z wirnikami pełnymi.
   Musimy zadać sobie pytanie czy interesuje nas, aby nasz silnik osiągał wyższe obroty, czy też miał większy moment obrotowy. Poniżej przedstawiam zdjęcia dwóch wariantów wirnika do tego samego silnika typu STOCK.

 

 Jeżeli chodzi o samo uzwojenie silnika to wykonane jest ono z drutu miedzianego o różnych średnicach. Podstawowymi oznaczeniami na silniku są np.: 11*3 T, 15*2 T itp., Co to oznacza? Pierwsza liczba symbolu oznacza ilość zwoi nawiniętych na każdy segment wirnika, druga liczba oznacza ilość drutów przypadająca na jeden zwój. Czyli mamy 11 zwoi nawiniętych potrójnym drutem, 15 zwoi nawiniętych podwójnym drutem, itd.
Uzwojenie wirnika może być nawijane ręcznie lub mechanicznie. Mechaniczne nawinięcie jest czasami bardzo przypadkowe, chodzi o przypadkowe ułożenie przewodów na wirniku, przez co wirnik musi być mocniej wyważany, natomiast nawijanie ręczne jest znacznie bardziej dokładne.

  Musicie wiedzieć, że wirniki takie osiągają niesamowite prędkości obrotów, które zawstydzą nie jeden silnik spalinowy, obroty tutaj dochodzą nawet do 60.000. Przy takiej ilości obrotów wyważenie wirnika odgrywa bardzo ważną rolę, odbywa się ono poprzez nawiercanie rdzenia bądź doklejanie żywicy na uzwojeniu. Jeżeli chodzi o nawiercania rdzenia to powoduje ono zniekształcenie pola magnetycznego wytwarzanego poprzez rdzeń i w rezultacie pogorszenie parametrów silnika ( widoczne na wirniku z prawej strony ).

Korpus silnika ( motor can ) -    Praktycznie można tutaj powiedzieć kilka słów, mianowicie to, iż w korpusie takim osadzone są dwa bardzo silne magnesy stałe( najczęściej ferrytowe). W korpusie jest szereg otworów mających na celu odprowadzenie nadmiaru ciepła wydzielanego podczas pracy silnika.
W lepszych silnikach w korpusie oraz deklu szczotko trzymacza są łożyska na których obraca się wirnik, jeśli twój silnik tego niema czasem warto małym kosztem wyposażyć go w 2 takie łożyska.

 

  Eksploatacja silnika szczotkowego - Dbajmy o dobry stan komutatora, przetaczajmy go, co około 40 min. jego pracy. Jeżeli to będzie 50, czy 60 min też się nic nie stanie. Nie próbujmy wygładzać komutatora za pomocą papieru ściernego gdyż zniszczymy go w ten sposób.
Podczas jazdy nasz silnik łapie wyjątkowo dużo zanieczyszczeń w postaci pyłu, lub  co gorsza różnych metalowych rzeczy, które bez trudu przyklejają się do silnika. Sprawdzajmy silnik po każdorazowej jeździe czy nie ma na nim jakiegoś metalowego przedmiotu przyklejonego do niego. Może się zdarzyć, iż taki przedmiot wpadnie nam do środka silnika i zniszczy uzwojenie lub sam wirnik.

Gdy rozbieracie silnik pamiętajcie o prawidłowej kolejności podkładek dystansowych, które umieszczone są na osi wirnika. Często zdarza się, iż podczas wyjmowania wirnika, które nie jest prostą czynnością dla początkującego modelarza samochodowego zważywszy na siłę magnesów, które trzymają go w środku korpusu, wypadają nam podkładki dystansowe, które automatycznie przykleją się do magnesów. Można tego nie zauważyć i podkładka, która tam zostanie może nam zniszczyć wirnik podczas uruchomienie silnika.

Najlepiej jest jeszcze przed rozebraniem silnika zrobić w pewnym miejscu na łączeniu szczotko trzymacza z korpusem silnika kreskę pisakiem wodoodpornym, tak, aby po rozebraniu wiadomo było jak był on przykręcony. Piszę o tym dla tego, iż przekręcenie szczotko trzymacza względem korpusu może spowodować, że silnik straci na mocy.
Gdy mamy rozebrany silnik warto jest go umyć. Najlepsza do tego typu "zabiegów" jest ciepła woda z mydłem. Taka woda bardzo ładnie wypłucze nam zanieczyszczenia z silnika. Niektórzy używają do czyszczenia silników benzyny ekstrakcyjnej, można ją dostać w każdej aptece lub w sklepie z farbami. Ja nie używam benzyny, ponieważ powierzchnia po jej umyciu jest bardzo wysuszona.

Po wyschnięciu montujemy wszystkie elementy silnika, nie zapominając o prawidłowej kolejności podkładek dystansowych !!. Gdy komutator był przetaczany należy założyć nowe szczotki i silnik powinien być gotowy do pracy. Jeżeli chodzi o dłuższą eksploatację to warto dokupić sobie dodatkowy komplet łożysk do silnika, ponieważ łożyska ulegają znacznemu zużyciu podczas jego eksploatacji. Zużycie łożysk można łatwo wykryć gdyż towarzyszy temu głośna praca silnika.

Czyszczenie silników nierozbieralnych: Czynność ta polega na całkowitym zanurzeniu silnika w benzynie ekstrakcyjnej i podłączeniu go do zasilania wykonanego z dwóch cel akumulatorów. Po podłączeniu wirnik zacznie się obracać automatycznie wypłukując nam zgromadzone zanieczyszczenia w silniku. 

 

 Parametry silnika-  Jest kilka podstawowych parametrów silnika elektrycznego, który służy do napędu modeli samochodów RC. Mianowicie są to: ilość zwoi, obroty, sprawność, moc, pobór prądu elektrycznego, moment obrotowy. Niektóre firmy produkujące silniki podają wszystkie parametry, inne tylko wybrane, w punkcie tym opiszę niektóre z parametrów silnika, oraz podam ich zależności.

• Ilość zwoi -  jest to ilość zwoi drutu (drutów), nawiniętego na każdy segment wirnika.

• Obroty silnika - Jest to prędkość, z jaką wiruje wirnik silnika (określana w obr/min),  podawany zarówno pod obciążeniem jak i na biegu jałowym  .

• Sprawność - Stosunek mocy oddanej, do mocy pobranej przez silnik. ( Określana w procentach %).

• Moc - Jest to moc mechaniczna oddawana przez silnik. (Określana w watach W).

• Pobór prądu elektrycznego - Jest to wartość prądu dopływającego przy obciążeniu mocą znamionową. Jest to wartość prądu stałego. (Określana w amperach A).

• Moment obrotowy - jest to moment, który zawiera kilka składowych ( moment obrotowy pędu, moment bezwładności, moment siły), liczony względem osi obrotu ciała,. W silnikach modelarskich podaje się go w (Nmm).

Jak łatwo idzie zauważyć zależności parametrów są następujące: - Im ilość zwoi jest mniejsza tym obroty silnika wzrastają, sprawność pozostaje miej więcej na tym samym poziomie, moc silnika wzrasta, pobór prądu wzrasta, moment obrotowy maleje.
- Im ilość zwoi na wirniku jest większa, to obroty silnika maleją, moc jest mniejsza, pobór prądu elektrycznego jest mniejszy, moment obrotowy rośnie.

 

Jak widzicie w tabeli umieszczone zostało tylko 17 typów wirników. Tylko tyle, dlatego, iż silników i wirników jest cała masa. Różnią się one parametrami i liczbą zwoi nawiniętych na wirnik. Może to przyprawić o zawrót głowy.
Możecie zadać sobie pytanie, w jaki sposób wybrać ten najbardziej odpowiedni? Otóż jest sposób na to, aby nie zwariować. Niektóre firmy umieszczają, podobnie jak to było ze szczotkami, tabelę przydatności silnika do danej klasy, bądź w samej nazwie zawierają informacje do czego jest przeznaczony.
Natomiast porównując pomiędzy firmami wiele osób patrzy jedynie na obroty, będąc pod złudnym wrażeniem im więcej tym silnik będzie lepszy i szybszy. Natomiast istotnym czynnikiem jest jego sprawność, czyli jaki procent mocy silnik przeznaczył na napędzanie modelu, ponieważ nie rzadko nawet ponad 40 % traci na złączach, bądź oddaje w postaci ciepła.

Trzeba również dobierać silnik do potrzeb, czyli rodzaju twojego modelu, np. Crawler potrzebuje wysokiego momentu obrotowego, przez co silniki mają po 55-60 zwoi.

W driffcie również ważny jest moment obrotowy by łatwo zrywać przyczepność i jednocześnie sporo mocy by to utrzymać. Jednak tu niema prostej recepty, ponieważ wiele można regulować odpowiednim doborem przełożenia, stosując silnik 27T i przełożenie 4,5 - 6,0 możemy uzyskac podobny efekt jak silnik 15 T i przełożenie 5,5 - 7,0 .

Mogę jeszcze  przypomnieć wzór z podstawówki na liczenie mocy P=U*I, i tak na przykładzie pokażę jak to się liczy  6V * 7,5A= 45W * 61,2% = 27,54 W

Dane techniczne silnik Carson CE-4:

• Napięcie nominalne - 6V

• Zakres napięcia - 4,8-8,4V

• Bieg jałowy:

• prędkość obrotowa - 25000 obr/min

• prąd pobierany 1,63 A

• Przy maksymalnym współczynniku sprawności: wydajność 61,2%:

• prędkość obrotowa - 14500 obr/min

• prąd pobierany 7,5 A

• moment obrotowy - 1,84 Ncm

• moc - 27,5 W

 

Pamiętać należy również o tolerancji regulatora do ilości zwoi gdyż jak przesadzimy to możemy spalić regulator. Ponieważ działa to na zasadzie, że silnik bierze tyle prądu ile potrzebuje do wydajnej pracy i jeśli nasz regulator nie będzie w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości prądu ciągłego (mierzonego w amperach ) to niestety spalą się w nim MOSFET-y ( tranzystory ).

Mapa strony

O nas

kontakt

Copyright © 20

---