| |
Угол опережения и передаточное отношение
Как инструменты настройки бесколлекторного мотора
Автор статьи: Shawn Palmer
Автор перевода: Владислав Ярополов.
Давайте рассмотрим каждый компонент в отдельности, а затем рассмотрим, как они работают вместе.
Угол опережения
Угол опережения в бесколлекторном моторе работает по такому же принципу, как в коллекторном моторе, а также это очень похоже на двигатель внутреннего сгорания. Когда вы продвигаете угол опережения от нулевой отметки в коллекторном моторе, это производит несколько эффектов вплоть до ТОЧКИ УХУДШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК.:
1) Увеличение угла опережения увеличивает Kv мотора.
2) Увеличение угла опережения в некоторых случаях может увеличить крутящий момент мотора.
3) Увеличение угла опережения обычно увеличивает температуру мотора.
Но, как было сказано выше, первые два пункта из этих трех будут увеличиваться до определенной точки, а после этой точки Kv будет СНИЖАТЬСЯ, крутящий момент при избыточном угле опережения также может снизиться. При увеличении угла опережения температура мотора обычно увеличивается в небольшой степени, до той же самой точки, а затем может начать ЗНАЧИТЕЛЬНО увеличиваться.
Угол опережения это динамичная вещь, смысл этого состоит в том, что существует "идеальное" значение для получения наилучших значений оборотов и крутящего момента мотора относительно нагрева мотора, но это "идеальное" значение будет различным для каждого мотора, конфигурации трассы, поверхности, автомодели и передаточного отношения. Оно будет различным для каждого состояния мотора во время вождения - при резком ускорении на выходе из шпильки, при плавном увеличении газа на выходе из плавного поворота и при модуляции газом в шиканах и кривых. По существу, каждый раз, когда вы меняете газ в вашем передатчике, "наилучшее" значение угла опережения также изменяется.
Итак, как "настроить" угол опережения для получения наилучших характеристик мотора? В спортивных условиях вы можете использовать два основных параметра и один второстепенный:
1. Нагрев мотора
Степень нагрева мотора обуславливается уровнем эффективности мотора. Например, 200 Вт электрической мощности подается в мотор от батареи через регулятор скорости (ESC), и 150 Вт передается как физическая работа в ведомую шестерню автомодели. 50 Вт мощности теряется в результате уровня эффективности мотора (умные головы в этом случае говорят, что мотор работает с 75% эффективностью). Эти потерянные 50 Вт излучаются мотором в качестве тепла. Поэтому, чем ниже уровень эффективности мотора (больше тепла/меньше работы), тем больше выделяется тепла и тем горячее становится мотор.
Увеличение угла опережения от нулевой стартовой точки может в некоторых случаях (это более подробно объясняется ниже) УВЕЛИЧИВАТЬ общую эффективность мотора, и он будет становиться более холодным к концу запуска. Но, как правило, вы будете наблюдать более высокую температуру с каждым увеличением угла опережения. Что вы хотите здесь видеть, так это относительно небольшие увеличения температуры при увеличении угла опережения, а затем следующая настройка вызывает ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ увеличение температуры. Это и есть ваша "точка ухудшения характеристик" для ситуации конкретного мотора/передаточного отношения/автомодели/трассы/стиля вождения/сцепления с трассой. Как правило, лучше использовать настройку на одну (для ответственных соревнований) или на две (для клубных соревнований) точки ниже, чем эта "точка ухудшения характеристик", в качестве оптимального положения угла опережения мотора, с небольшим запасом безопасности.
2. Поведение мотора
Увеличивая угол опережения, вы также заметите, что мотор обладает большим крутящим моментом и заметно большими максимальными оборотами, чем при предыдущей более низкой настройке. Сходный процесс, как для ситуации выше, будет обнаруживаться для каждой ситуации конкретного мотора/передаточного отношения/автомодели/трассы/стиля вождения/сцепления с трассой. В определенной точке мотор будет становиться более медленным и менее тяговитым, чем при предыдущем более низком угле опережения. Как правило, вы обнаружите, что эта "точка ухудшения характеристик" будет достаточно близкой к точке резкого роста температуры двигателя.
3. Возможности батареи
Это является второстепенным параметром по сравнению с первыми двумя, но в некоторых ситуациях это может оказать БОЛЬШОЕ влияние на трассе. Увеличение угла опережения, как правило, увеличивает потребление тока мотором. Это в свою очередь увеличивает нагрузку на батарею. Чем выше потребляемый ток, тем ниже становится напряжение батареи, а чем ниже становится напряжение батареи, тем медленнее становится мотор. Я наблюдал много случаев, когда увеличение угла опережения незначительно меняло температуру мотора, но тяга двигателя внезапно РЕЗКО падала. Это объясняется тем, что мотор требовал больший ток, чем могла обеспечить батарея, и напряжение резко падало в процессе попытки резкого ускорения. Это второстепенный фактор, но о нем стоит помнить.
Я редко делаю широкие обобщения для электрических систем, но существует несколько основных правил, которых стоит придерживаться:
1) Как правило, чем быстрее мотор (меньше витков, более высокий Kv), тем МЕНЬШИЕ увеличения угла опережения он может выдерживать перед тем, как он достигнет "точки ухудшения характеристик".
2) Как правило, чем медленнее мотор (больше витков, более низкий Kv), тем больше он "любит" и хорошо реагирует на увеличение угла опережения.
3) Как правило, чем более длинная и более открытая трасса, тем большие углы опережения могут быть использованы.
4) Как правило, для короткой и тесной трассы лучше подходят более низкие углы опережения.
Примеры из реальной жизни - если вы соревнуетесь на тесной, техничной трассе, и используете модифицированный мотор, как правило, лучше спланировать использование очень невысоких углов опережения. Для длинной скоростной трассы с 13,5 витковым мотором, как правило, спланируйте использование высоких углов опережения.
Передаточное отношение
Эта тема намного проще, чем угол опережения!
Чем меньше передаточное отношение для вашего мотора, тем горячее он становится.
Для клубных соревнований, старайтесь придерживаться чужих настроек и проверяйте температуру мотора после тренировочных заездов. Как правило, вы обнаружите такую же "точку ухудшения характеристик", когда уменьшение передаточного отношения на один зуб значительно увеличивает температуру мотора. Сделайте то же, что и для угла опережения - вернитесь назад на один или два зуба для большей безопасности и начните тонкую настройку с этого положения.
Бесколлекторные моторы являются интересными устройствами. Для модифицированных моторов, вы обычно обладаете таким избытком крутящего момента, что вы можете перегрузить мотор передаточным отношением, чтобы смягчить отклик на низких оборотах. В некоторых случаях, будет лучше использовать субъективные ощущения и температуру мотора для подбора оптимального передаточного отношения для конкретной трассы и условий. Чем меньше передаточное отношение, тем быстрее автомодель будет на прямых участках, и тем резче она будет казаться на трассе (при использовании высококачественных батарей). Передаточное отношение здесь идет рука об руку с выбором мотора. Если мотор сильно нагревается, а вы по прежнему хотите большей скорости - тогда вам необходим другой мотор с меньшим количеством витков. Если вы увеличили передаточное отношение до предела и по прежнему не можете справиться с автомоделью - вам необходим мотор с большим количеством витков.
Однако, стоковые моторы ведут себя немного по другому. Обычно большинство спортсменов могут достаточно легко справляться с максимальными скоростями 13,5 витковых моторов на большинстве трасс, и находят, что максимальная производительность требует некоторой работы. Что касается передаточного отношения, начните с температуры в качестве ориентира и найдите точку, в которой добавление еще одного зуба приводит к существенному увеличению температуры и приближает к опасной зоне. В зависимости от трассы, эта зона может быть очень широкой или предельно узкой. Я использовал 13,5 витковый мотор в моем основном классе и обнаружил некоторые интересные вещи. Попробуйте вернуться назад на 3-6 зубьев от точки резкого возрастания температуры мотора, и вы скорее всего обнаружите, что вы стали существенно быстрее на прямых участках и обладаете большей тягой на трассе. Это объясняется тем фактом, что эти моторы не так мощны, как их братья с меньшим количеством витков. Подобно коллекторным моторам, вы МОЖЕТЕ немного снизить крутящий момент путем снижения передаточного отношения на несколько зубьев до тех пор, пока температура остается в контролируемых пределах. Если вы находите, что мотор перегревается и батарея не выдерживает нагрузки - увеличьте передаточное отношение на несколько зубьев и я бьюсь об заклад, что ваше время заездов и скорость на прямых участках будут улучшены.
Моторы с 10,5 витками также ведут себя по-другому. Они в основном попадают между "изяществом" 13,5 витковых и огромной мощностью модифицированных моторов. Использование передаточного отношения для этих моторов полностью зависит от конфигурации и состояния трассы, и таким образом зависит от ваших ощущений и оптимизации характеристик мотора. Хотя обычные правила по-прежнему применимы - найдите точку резкого изменения температуры мотора, а затем увеличьте передаточное отношение на один или два зуба для получения опорной точки точной настройки. На асфальте, сцепление является определяющим фактором и, как правило, крутящий момент имеется в избытке, поэтому уменьшение передаточного отношения на несколько зубьев относительно опорного значения, особенно на небольших/тесных трассах, может значительно улучшить время заездов и скорость на прямых участках. Однако, на ковре, 10,5 витковые моторы могут быть более требовательны к соотношению между крутящим моментом и скоростью, поэтому тренировочные заезды и батареи высокого качества обязательны для точной настройки баланса передаточного отношения.
Так же как угол опережения, передаточное отношение зависит от мотора, размера трассы, конфигурации трассы, состояния трассы и от вашего стиля вождения и водительских способностей.
Сложим все вместе - Совместная настройка передаточного отношения и угла опережения
Наиболее важным здесь является тот факт, что вам необходимо использовать только передаточное отношение для получения 95% того, что вам необходимо на трассе, т.е. основную скорость, тягу и время заездов. Передаточное отношение играет более важную роль в общей производительности мотора, чем угол опережения. Поэтому, смотрите на передаточное отношение, как на "базовую настройку шасси", а угол опережения используйте для "настройки на текущие условия трассы в день соревнований".
Как уже упоминалось выше, модифицированные моторы, моторы с 10,5 витками и моторы с 13,5 витками реагируют по разному на передаточное отношение и угол опережения, поэтому мы будем рассматривать их отдельно:
Для модифицированных моторов, передаточное отношение определяет почти все, а угол опережения играет незначительную роль. Подберите передаточное отношение так, чтобы вы могли управлять автомоделью, подберите витки и ротор для поддержания контролируемой температуры, и поддерживайте минимально возможный угол опережения для сохранения высокого уровня эффективности мотора (низкое количество витков = в основном низкий угол опережения для увеличения эффективности).
Для 13,5 (или выше) витковых стоковых моторов, с помощью передаточного отношения найдите точку резкого роста температуры, и увеличьте передаточное отношение на 3-6 зубьев для перевода мотора в середину его полосы мощности, а затем регулируйте угол опережения и передаточное отношение поочередно для нахождения оптимальной точки для данных условий. Правильное сочетание передаточного отношения и угла опережения может быть критическим для достижения последних 5% производительности. Оптимальный диапазон, который я предпочитаю здесь находить, это когда я могу увеличить на один или два зуба ведущую шестерню и снизить угол опережения, и увидеть более мягкий отклик на газ на трассе, но с хорошей температурой мотора. Или уменьшить на один или два зуба ведущую шестерню и увеличить угол опережения, и увидеть более резкий отклик на газ на трассе с хорошей температурой мотора, и с той же максимальной скоростью на прямом участке. Это говорит мне, что я использую мотор в наилучшем диапазоне эффективности, и по прежнему обладаю диапазоном для настройки под изменения условий в течение дня.
Моторы с 10,5 витками полностью зависят от трассы и условий сцепления, но обеспечивают вам большую "целевую зону", а также игру между передаточным отношением и углом опережения, чем это возможно для 13,5 витковых и модифицированных моторов. Может потребоваться много тренировочных заездов для определения целевой зоны, в которой затем можно производить индивидуальные изменения с целью улучшения поведения и времени заездов.
Конденсаторы
Все регуляторы скорости (ESC) работают как выключатели. "Переключение" выполняется электронным способом, тысячи раз в секунду, но все равно попадает в одно из двух состояний для ESC - или "включен" на полную мощность, или "выключен" полностью. Напряжение батареи (вне зависимости от количества элементов, и их типа) снижается под импульсами полной нагрузки, и восстанавливается (выше фактического напряжения батареи) во время импульсов отключения. Регуляторы скорости (ESC) не рассчитаны выдерживать такие широкие вариации входного (батарея) напряжения, и если это оставить без внимания (отсутствие конденсаторов), это будет действовать разрушающе на любой регулятор скорости.
Для чего здесь нужен конденсатор (и что они делают по определению), это заряд от напряжения батареи при каждом импульсе отключения, а затем обеспечение напряжения для регулятора скорости во время импульса включения. В результате, регулятор скорости использует намного более "сглаженное" напряжение питания от батареи, без глубоких спадов и пиков. Конечный результат = более точная работа регулятора скорости и меньший нагрев.
Чем выше качество батареи (меньше внутреннее сопротивление) и меньше нагрузка (больше витков в моторе, более высокое передаточное отношение) в системе, тем меньше колебания напряжения на батарее, но даже с самой высококачественной батареей и самым медленным мотором по-прежнему требуется наличие конденсатора.
Сопротивление проводки
Сопротивление проводов складывается из трех компонентов:
1. Количество жил
Чем больше (и соответственно тоньше) индивидуальные жилы в проводе, тем меньше сопротивление провода. Ток (особенно высокочастотный) предпочитает течь по поверхности проводника, поэтому, много тонких жил = большой поверхности и счастливым электронам :-)
2. Калибр провода (Wire Guage)
Чем толще провод, тем меньше его сопротивление.
3. Длина
Чем длиннее провод, тем больше его сопротивление.
Итак, очевидно, что чем больше жил, короче провод и толще провод, тем лучше для вас.
Для того, чтобы уменьшить вес без ущерба характеристикам, в ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ учтите длину провода. Укоротить провод на 1 см будет намного лучше, чем использовать более тонкий провод, если это возможно.
Калибр провода и количество жил взаимосвязаны, поэтому будьте здесь внимательны. Дешевый провод 12 AWG может иметь большее сопротивление, чем высококачественный провод 16 AWG!!! Что еще вам нужно от хорошего провода, так это его "гибкость".
Провод 14 AWG на 13,5 витковом моторе, если он высококачественный, с большим количеством жил, не доставит вам проблем. Если он жесткий и плохо гнется, это уже не так хорошо.
В общем случае, даже самый лучший провод 16 AWG не очень подходит для бесколлекторный систем автомоделей, за исключением 17,5 витковых моторов на асфальте. Для 13,5 витковых моторов на любой поверхности лучше использовать, как минимум, высококачественный провод 14 AWG.
Интересным компромиссом могут быть провода мотора. Снижение сечения провода до высококачественного провода 16 AWG, если вам это необходимо, не слишком повлияет на ситуацию. Самое большее, вы немного потеряете в динамике, особенно на асфальте.
Что вам НИКОГДА не следует делать, это снижать сечение и качество провода для проводов от батареи до регулятора скорости (ESC). На этом участке плохое качество провода/слишком малое сечение/слишком большая длина могут вызвать перегрев регулятора скорости, повреждение конденсаторов и, в итоге, поврежденный регулятор скорости.
Моторы и угол опережения
Чем меньше витков в моторе, тем менее он терпим к избыточному углу опережения.
Чем больше витков в моторе, тем больше (до определенного предела) он любит высокие углы опережения.
13,5 витковый мотор будет нормально работать с настройками угла опережения 6 или 7. С настройками 8 или 9, он может очень быстро перегреться.
2,5 витковый мотор будет нормально работать с настройками 1, 2 или 3 (в зависимости от условий), но маловероятно, что вы сможете его использовать с настройками 5 и выше.
Поэтому, запомните:
МАЛО витков, НИЗКИЙ угол опережения.
МНОГО витков, ВЫСОКИЙ угол опережения.
Вернуться к списку Обсудить на форуме
| |
