Motory pro měřítko 1:18 - STOCK
Z RC autoklub Polná
Motory pro pohon RC aut On road v měřítku 1:18 – kategorie STOCK
Obsah |
Úvod a popis měření
Zhruba na záčátku roku 2010 došlo mezi příznivci měřítka 1:18 On road k diskuzi o pohonech modelů pro kategorii s omezeným výkonem, kterou mají rádi nejen začátečníci, ale i zkušení jezdci. Nutnost řešit změnu vyvolalo především snížení kvality NiMH akumulátorů, značné přetěžování a tím i poruchovost motorů velikosti 180 a i vývoj a zlevnění LiPol baterií, s kterými motor 180 pracuje ještě nepříznivěji. V diskuzi byl často zmiňován staronový DC motor MIG280 Racing, ale i nové střídavé pohony.
Mnoho modelářů se za pomoci různé měřicí techniky vrhlo na testování a srovnávání modelů na dráze. Většina měření byla zajímavá, ale bohužel neporovnatelná právě kvůli rozdílnosti metod , testovacích drah nebo modelů. Později se však většina pořadatelů závodů shodla na souběžném povolení původního pohonu 180 + 5 článků NiXX a nového pohonu MIG280 Racing + max.7,4V (2x LiXX), které se chovají podobně. Byly však dále testovány i BLDC „střídavé“ motory ve snaze nalézt bezúdržbový výkonově podobný pohon. Za tímto účelem se objevil na tratích motor KD 20-30-31S (3000kV), který se teoretickými hodnotami blížil pohonu 280. Bohužel praxe později ukázala, že svým výkonem 50W značně převyšuje uznané STOCK motory. Někteří jezdci s ním při nasazení tvrdého převodu totiž dokáží konkurovat i v kategorii Open (bez omezení pohonu). Potvrdilo se tak, že nebylo rozumné spěchat s povolením střídavých motorů do Stock kategorií.
V současnosti se po delším hledání podařilo nalézt další alternativní BLDC motor, který se však svými parametry již DC motorům přiblížil. Z tohoto důvodu se mi zdálo rozumné, vyřešit nejprve metodiku porovnání pohonů tak, aby již v počátku testování nevznikaly dohady a závěry jen z „pocitů“ na dráze. Ideální by bylo provést měření na dynamometru, kterým však nedisponuji. Inspirací mi byly testy leteckých modelářů, kteří pro tyto účely používají SW se známými parametry vrtulí. Hodnoty, které jsou naměřeny a vyneseny do grafů je třeba brát s rezervou, protože jsou zatíženy nepřesnostmi a měřených bodů pro vytvoření křivky je poměrně málo. Protože jsou však měřeny shodnými měřidly a za stejných podmínek zátěže, pro porovnání motorů mezi sebou však toto měření dostačuje. V testu bylo použito 8 vrtulí, které motor zatěžují v celém rozsahu obdobně jako na závodní dráze. Malá vrtule tak odpovídá zatížení při rychlé jízdě, velká naopak rozjezdu nebo akceleraci v zatáčce. Měření bylo provedeno s běžnými kvalitními LiPol akumulátory 2x 3,7V. Měřicí zařízení snímalo otáčky, proud a napětí a z dalších parametrů vrtule byla vypočtena hodnota výkonu, účinnosti a momentu motoru.
KEDA B 20-30-31S
Porovnáním křivek momentu a výkonu jednotlivých motorů, vidíme, že motor Ammo 20-30-2650 a MIG280R mají křivky velmi blízko u sebe, kdežto motor KD 20-30-31S je opravdu značně výkonnější, což potvrzuje poznatky z dosavadního porovnání při závodech. Z tohoto důvodu se tímto motorem v článku dále nebudu zabývat, přestože motory této výrobní řady od 3000kV po 7800kV jsou svým poměrem cena/kvalita určitě zajímavé. Výkonově slabší motor však ve výrobním programu tento výrobce nyní nemá.
MIG 280 Racing
Je motor klasické levné „plechovkové“ konstrukce s kluznými ložisky, pevným časováním, plastovým zadním čelem a neměnitelnými uhlíky. Pokud je dobře zaběhnut a provozován v jednom směru otáček, nemá problém s životností, která se pohybuje i nad 10 hodin (ověřeno při šestihodinovém maratonu). Jeho konstrukční vadou je opačné postavení pružin uhlíků, které jsou protisměrné, než je běžný smysl otáček. Používáním tak dochází k odtlačování a šikmému sjíždění uhlíků, tím i k postupné změně časování a snižování výkonu. Většina závodníků vzhledem k jeho ceně však tento problém obvykle řeší výměnou za nový kus. Rozměrově je dostatečně dimenzovaný a dobře se chladí. Lepší životnosti motoru lze dosáhnout tím, že se bude od začátku používat v opačném smyslu otáčení, než je běžné. V 4WD modelech stačí provést jednoduchou úpravu - otočit přední i zadní diferenciál a přehodit 2 fáze na motoru. Větší problém však nastane u modelů 2WD, protože je motor pevně uložen rovnoběžně se zadní osou a zadní domečky nejsou obvykle stejné a nejdou mezi sebou prohodit.
Ammo 20-30-2650
Je bezsenzorový motor konstrukce In-runner o průměru 20mm s kuličkovými ložisky. Při porovnání s podobnými motory KD je znát kvalitativně lepší zpracování, je zde možnost snadné výměny ložisek i díky oběma odnímatelným čelům. Z výroby je osazen 2mm zlatými konektory.
Porovnání
Jak DC tak BLDC motory mají velké točivé momenty při malých otáčkách. Pro takovéto trvalé zatížení však nejsou konstruovány a docházelo by k jejich značnému přehřívání a poškození. Maximální moment tedy využijeme pouze na zlomek sekundy při startu nebo např. pro rychlý rozjezd po kolizi na dráze. Obvykle se rychlost modelu pohybuje mezi 15 až 30 km/hod (4- 8 m/s), což při běžném převodu 1: 4 až 5 odpovídá 10 až 22.000 ot/min. Pokud tedy budeme jezdit plynule a nepříliš často bourat, budeme využívat právě hodnoty, které se dají vyčíst z grafů.
Pokud porovnáme maximální dosažitelné otáčky bez zatížení, je MIG 280R v malé výhodě, tedy při stejném napětí a převodovém poměru pojede po rozjetí na dlouhé rovině trochu rychleji. Musíme však porovnat celý průběh akcelerace. Pokud vyjdeme z teoretické křivky, tak při menších otáčkách Ammo disponuje lepším momentem, tudíž by měl i lépe akcelerovat po výjezdu ze zatáčky na začátku roviny. V mnoha případech je však opak pravdou. U stříďáku se totiž jedná o motor bezsenzorový, který pro rozjezd do určitých otáček potřebuje zjednodušeně řečeno určité časové zpoždění, dokud regulace dobře nerozpozná jeho pohyb. Jeho chování bych přirovnal k turbodieselovému motoru, kde také do určitých otáček motor sice jede, ale není to úplně ono. Na rovině tak paradoxně získává DC pohon při rozjezdu výhodu. Tento rozdíl je však u BLDC motoru rychle kompenzován jeho větším krouticím momentem. Zároveň se u něj dá uplatnit výrazně intenzivnější brzdění, díky němuž je možno brzdit později. Na zhruba 12 -ti metrové rovině se tedy při sečtení všech rozdílů chovají oba pohony poměrně porovnatelně. Menší výhoda pro BLDC motor by však zcela jistě nastala tehdy, pokud by byl na trati s dlouhými rovinkami použit tvrdší převod. Pokud porovnáme chování obou motorů v zatáčkách, výsledek bude opět podobný, ale právě díky nedokonalé regulaci nelze u bezsenzorových motorů pro zachování příjemné plynulosti plynu u nižších otáček nasadit tvrdší převody. Pokud se vrátím k neměřitelným pocitům z porovnání na závodech, najezdil jsem s oběma pohony sice stejný výsledek, ale u DC motoru MIG280R se mi příjemněji projížděli technické pasáže. Z hlediska účinnosti dosahují BLDC střídavé motory minimálně o 10% lepších hodnot než DC uhlíkové, nicméně při průměrném proudu mezi 3-4A se pohybujeme právě v oblastech okolo nejlepší účinnosti u obou typů motorů. Ze zkušenosti tak ani motor MIG280R není nutné nějak extrémně chladit. Rozdíl v účinnosti se však projeví ve spotřebě. Je tedy vhodné při jízdách, které bývají v délce 10-ti minut, počítat s dostatečnou kapacitou baterií, což je s rezervou 1Ah.
Závěr
Z uvedených testů a grafů lze vyčíst ještě mnohé další údaje. Oba pohony však mají svoje výhody i nevýhody. Na rychlé rovné trati bude mít nepatrně navrch stříďák Ammo , na technické trati se však výkonově srovnávají a svojí jemnou regulací získává navrch klasický DC motor MIG280R. Je tak na pořadatelích, zdali v jedné kategorii i podle stylu dráhy povolí oba typy pohonů. Následně v případě povolení obou motorů bude pak na jezdcích, zdali dají přednost dlouhé životnosti a bezúdržbovosti BLDC motoru nebo naopak přesné regulaci klasického DC pohonu. Na závěr velmi děkuji Janu Bogumskému – Nakadahovi za pomoc s provedením nezávislých měření.
