Про моторы

Вышла тут такая тема с такими вопросами…
И решил я все это расписать, ибо так же мучился что зачем и почеу в свое время. Сразу говорю, все тут написаное выужено с форума, ну и чуть чуть - из собственного знакомства с физикой.
Что значат показатели:
"Макс.мощность: W, об./вольт " - max watt, max power
Тут автор темы смешал два параметра, это мощность двигателя и его частоту вращения.
Мощность двигателя определяет работу, которую двигатель может выполнить в единицу времени. В случае модельного двигателя - это комбинированный параметр, позволяет получить общее представление о применимости мотора в данном конкретном случае. А вообще - зная мощность можно прежде всего определить максимальную нагрузку которую может держать двигатель, по простой формуле - мощность(ватт) = напряжение питания(вольт) * сила тока(ампер).
Напряжение питания вещь в общем довольно стандартная, поэтому зная мощность можно подобрать аккумулятор и регулятор по максимальной силе тока, получаемой из упомянутой формулы.

“Максимальная нагрузка, А” - max load, peak current, max amps, surge current
Та сила тока, которую способен без повреждения переварить двигатель, ну и заодно - которую способен пропустить через себя регулятор. В идеале регулятор должен быть рассчитан на силу тока как минимум на 5 ампер превышающее это начение для двигателя, а аккумулятор - способен отдать как минимум на 5 ампер больше чем регулятор. Это гарантирует долгую и спокойную жизнь мотоустановке. Это режим критический для мотора и как правило рядом указывается еще и время, в теение которого мотор способен в нем прожить. Обычно - 15-30 секунд.

“Диаметр вала двигателя, мм” - shaft diameter
Тут все просто, это именно диаметр вала. Позволяет правильно подобрать переходник - цангу для фиксации пропеллера на валу.

“Обороты, об/В, оно же - kV” - rpm/volt
Важный параметр, указывает скорость вращения вала двигателя в зависимости от питающего напряжения без нагрузки на валу. по этому параметру можно подобрать применение мотора, аккумулятор и пропеллер. Так, моторы с kV больше 2000 как правило применяют на вертолетах, либо на скоростных моделях, мотор с высоким kV можно использовать с батарее из меньшего количества банок, и он более эффективен с пропеллером с меньшим шагом. Моторы этого класса чаще используют на летающих крыльях.
Моторы с меньшим kV позволяют ставить больше банок, таким образом несколько набирая вес, но увеличивая продолжительность полета - не за счет емкости, а за счет снижения максимальных токов при той же работе выполняемой мотором, и в целом позволяет системе при большой мощности существовать в более комфортных силовых условиях. Для метра с кепкой актуально kV 900-1200.

“Рекомендуемые пропеллеры” - recommended prop
Это пропеллеры, которые не перегрузят мотор и в то же время позволят снять с него максимальную тягу. Больше диаметр и меньше шаг - больше тяги в статике и меньше скорость полета, меньше диаметр и больше шаг - меньше тяги в статике и больше скорость полета. Первые винты выгоднее для силового - 3d - пилотажа, так как дают больше обдув рулевых поверхностей и позволяют “подвесить” самолет на винте, вторые - для классического пилотажа, где нужна скорость. Новичку пожалуй актуальнее чтото среднее - это позволит выдеруть самолет из критической ситуации и в то же время достаточно быстро разгонит его, чтобы он летел как самолет.

“Максимальная эффективность, %” - max efficiency
КПД. То количество энергии которое мотор переводит непосредственно в полезную работу а не в сотрясание континуума. Чем выше - тем лучше. Снижают КПД плохие подшипники, плохая пайка, лишние шестеренки и неудачно подобранные винты. Чем все это “правильнее” тем большую длительность полета можно выжать из того же аккумулятора.

“Рабочая нагрузка, А” - current load, continuous current
Количество ампер длительно и без перегрузки перевариваемое мотором при номинальном напряжении. В целом позволяет посчитать сколько вреени проживет ваш аккумулятор в паре с этим мотором.

“Ток при максим. нагрузке А”
То же, что описано как “Максимальная нагрузка”

“Напряжение питания: В” - cell count, volts
Напряжение, к которому приспособлен двигатель. Определяет количество банок аккумулятора, которое можно использовать с мотоустановкой. При превышении резко уменьшается время жизни мотора.

“Максимальный ток А\секунд.”
то же, что максимальная нагрузка.

“коллекторный”
“бесколлекторный” - brushed, brushless
Определяет принцип строения двигателя. Вращение любого электродвигателя происходит за счет последовательного включения и отключения нескольких обмоток либо за счет изменения полярности одной или нескольких обмоток. Для того, чтобы обеспечить эти явления используются механические либо электронные коммутаторы. Коллектор - механический коммутатор - стоит непосредственно на валу ротора двигателя, обмотки вращаются вместе с валом и коллектором, переключение происходит за счет того, что каждая обмотка имеет пару выводов - ламелей на коллекторе, расположеных на противоположных его сторонах, напряжение на ламели подается скользащими контактами - щетками.
В бесколлекторном моторе обмотки неподвижны, ротор представляет из себя многополюсной постоянный магнит, а переключение обмоток происходит за счет относительно сложной электронной схемы - регулятора.
Каждый тип мотора имеет свои достоинства и недостатки. У бесколлекторника, правда, достоинств больше.
Коллекторному мотору в простейшем варианте регулятор скорости не нужен вообще - подали напряжение -крутится, сняли-не крутится. Увеличили-крутится быстрее, уменьшили-медленнее. Короче, в качестве спидконтроллера можно вообще переменный резистор с сервой поставить. Бесколлекторник без специального регулятора не запустится в принципе.
Коллекторный мотор остается одинаково эффективным под нагрузкой и без нагрузки, независимо от того, насколько тормозится ротор. Это актуально например в машинах, где ударные нагрузки на колеса могут подтормаживать ротор сильно и на короткие промежутки. У бесколлекторника в такой ситуации бегущая волна опередит вращение ротора, он “сорвется” с фронта как неудачливый серфер, и затормозится, пусть ненадолго, но провалив мощность. Эта проблема решена в датчиковых бесколлекторниках, в которых положение ротора постоянно отслеживается, и соответственно электроника притормаживает или ускоряет фронт бегущей волны. Но эти моторы относительно дороги, и их применение в авиации неосмысленно, так как классический спидконтроллер бездатчиковового бесколлекторника тоже способен следить за положением ротора, но это происходит менее четко, поэтому при плавном нарастании все в порядке, а при резком ударном - происходит упомянутое явление. Кроме того в такой ситуации резко скачут токи в обмотках и они могут просто сгореть, или перегрузить регулятор, или сотворить чтото еще подобное. Кому интересно, как выглядит такой срыв волны - можете рукой слегка притормозить вращающийся на самых малых мотор. Без пропеллера естественно 😃
Бесколлекторники бывают инраннеры и аутраннеры - с внутренним и с наружным вращением ротора. У внутреннего ротор вращается между обмотками, у наружного - соответственно вокруг обмоток. Первые проще крепить, так как нет наружных подвижных частей, хватай хомутом за любое место и готово. Но они менее мощные, менее эффективные и более оборотистые. Вторые крепятся только за торец, но имеют больший диаметр - а следовательно плечо- а следовательно момент на валу, более медлительные и пригодны для прямого привода пропеллера. Кроме того они луче охлаждаются. Бывают еще псевдоинраннеры, где аутраннер заключен в легкий кожух, теоретически сочетают достоинства тех и других, но появились относительно недавно. Посмотрим 😃
Огромное достоинство бесколлекторников - практически вечная жизнь, износу подвергаются только подшипники, а их можно менять.
Коллекторный двигатель умирает вместе со смертью коллектора. Чтобы это происходило медленнее их обкатывают перед использованием и протацивают и шлифуют коллектор в процессе. Трущихся частей в бесколлекторнике меньше, поэтому меньше потерь, выше кпд. ну и в целом при тех же размерах больше мощность.

“с редуктором” - geared
Для большинства выпускаемых винтов оптимум оборотов лежит гдето вокруг 10000. Но вот не все моторы способны адекватно себя вести при таких оборотах. Редуктор - или понижающая передача - используется для того, чтобы подогнать характеристики мотора под ситуацию. Это актуально для небольших моторов, которые имеют большое kV. Ну или для недорогих коллекторных моторов. В такой ситуации используется простой редуктор из двух шестерен- маленькой на валу мотора (еще её называют пиньоном) и большой на валу винта. Но на самом деле проще подобрать аутраннер с подходящим kV и крутить винт напрямую. От таких редукторов проблем больше чем достоинств. Последнее единственное- дешевизна.
Более актуальны планетарные редукторы, которые используются в сочетании с инраннерами и позволяют разместить мощный бесколлекторник в тонком и тесном носу планера, или в копийной мотогондоле. Они используют сложную систему шестерен с внутренней и наружной резьбой, и знамениты соосностью “входа” и “выхода”. А вообще - если есть возможность от редуктора отказаться - надо отказываться. Редуктор снижает КПД - увеличивается количество трущихся частей, снижает отказоустойчивость системы и усложняет обслуживание - поскольку частей становится просто больше.

В общем идеальный мотор для большинства самолетчиков - бесколлекторный аутраннер с прямым приводом винта.