Silová elektrika v deproňáku

Ako som spomínal v jednom z predchádzajúcich článkov, väčšina z nášho klubu sme bývalí automodelári, ktorí majú skúsenosti s feritovými motormi a NiCd akumulátormi, len sme sa museli naučiť lietať. Bolo mi „vytknuté“ že v článkoch sa detailne zaoberám samotnou stavbou lietadla, ale menej sa venujem detailom ohľadne elektroniky a elektriky, v ktorej som už pár rokov doma, no začiatočníci, ktorí sa rozhodli stavať lietadlá podľa mojich návodov a nemajú žiadnu prax, tieto informácie postrádajú. Tak sa to pokúsim všetko napraviť a začnem tým, ako zapojiť elektriku od pohonných akumulátorov až po motor.

V prvom rade by som chcel podotknúť, že stále sa bavíme o elektromodeloch z Depronu, ktoré považujem za jednoduché a nenáročné stroje a ako také by malo byť aj ich vybavenie. Druhým atribútom týchto modelov prevážne pre začiatočníkov je „lacnosť“, teda použitie jednoduchých a nenáročných komponentov, samozrejme bez negatívneho vplyvu na model a jeho použitie.

K silovej elektrike zaraďujem napájací akumulátor, regulátor, motor, vodiče a konektory.

Za najdôležitejšie považujem dobre dimenzovať celú sústavu na predpokladanú záťaž. Tú určuje motor a vrtuľa. Prípadne prevodovka. Čím väčšiu vrtuľu použijeme, tým väčšiu silu, ťah, bude motor mať (ak aku dajú potrebný prúd). Čím väčšie stúpanie vrtuľa bude mať, tým väčšiu rýchlosť model dosiahne (ak aku dajú potrebný prúd). Za predpokladu, že motor pri tomto prúde nezhorí. Preto som pre najpoužívanejšie motory, prevody vrtule zostavil tabuľky prúdov, výkonov aj účinností, aby bol výber vhodnej pohonnej jednotky jednoduchší. Len pripomeniem, že so vzrastajúcim prúdom rastie nie len príkon do motora, ale aj množstvo energie premenené na teplo, ktoré musí motor vyžiariť, v opačnom prípade hrozí spálenie vinutia. No a všetku túto energiu musia preniesť z aku cez regulátor do motora vodiče a prípadné konektory.

V zjednodušenom prípade ak uvažujeme o jednoduchom deproňáku, poháňanom plechovkou MIG 400 a sedemčlánkom NiMH GP 1100 mAh, tak hovoríme o napätí cca 8,4 V a prúdoch do 10 A.

Predpokladám, že začiatočník si kúpi hotový pack alebo si ho nechá spájkovať skúsenému kolegovi. Najjednoduchšie je spájkovať sadu do tzv. hrobčeka alebo kocky. Ja články k sebe lepím sekundovým lepidlom a pájkujem medzi drevenými hranolčekmi-šablóne. Jednotlivé póly spájam buď tenkými medenými plieškami alebo dvojitým káblikom (vnútrom bez izolácie, samozrejme). Spoje článkov dimenzujem na prúd 20 A, koľko články znesú bez viditeľného poškodenia či skrátenia životnosti.

silikonkabel

Prívodné kábliky packu robím z rovnakého káblika, ako celý rozvod po lietadle. Ideálne sú silikónové káble, ktoré sú mäkké, ale postačia aj autokáble vhodného prierezu, napr. tie, ktoré privádzajú prúd k reflektorom. Bežne má halogénová žiarovka 12V a výkon 55/60W (P = U x I), čo je prúd (I = P / U :: I = 60 / 12 t.j.) 5 A. Iste tam majú automobilky nejakú rezervu, doteraz som s tým nemal problémy. A naše káble nie sú také dlhé, ako tie reflektorové. Väčšinou mám dĺžku káblika zo sady po konektor asi 6-8 cm.

Pokiaľ si káble kupujete, mali by ste dimenzovať asi 1 mm2 prierezu na 10 A prúdu. Prierezu, nie priemeru! Teda priemer kábla 1,12 mm má prierez 1 mm2. Najčastejšie dostať asi káble 1,5 mm2 a priemer vodiča je asi 1,4 mm. Záťaž by mal zniesť do 15 A. Ideálny vodič k nášmu silovému rozvodu. Na prepojenie článkov packu použite dvojitý káblik bez izolácie, pack sa nie len mechanicky spevní, ale prepojky nebudú tak elektricky namáhané.

alle_stecker-2-5-02

Konektory rozhodujú, či si budete môcť vaše aku zameniť s kolegovými pri spoločnom lietaní. V našom klube používame tri druhy konektorov.

konektor Modela Aku

Najpoužívanejším asi 20 rokov je štvorkolíkový konektor Modela. Pri zapojení paralelne po dva piny sme nemali problémy s prenosom prúdov okolo 10 A a kdesi na webe som videl aj merania prechodového odporu po x rozpojeniach a dokonca vyčvachtaní konektorov v bahne. Ja som si zvykol po roku najpoužívanejšie konektory vymeniť za nové, najneskôr po dvoch rokoch. Pre istotu. V súčasnosti ich používam na všetkých sadách NiMH akumulátoroch GP/TT 1100 mAh.

konektorgold_2 konektorgold_4

Dvaja kolegovia používajú na rovnakých sadách konektory Gold 2 mm. Kedysi som používal Gold 4 mm konektory na sadách SubC na RC modeloch áut a najväčšou slabinou týchto konektorov je spojenie pružiacej časti konektora s časťou prenášajúcou prúd a s tým spojené rýchle opotrebenie a zvyšovanie prechodového odporu konektorov. Navyše konektory Gold sú vyrábané viacerými výrobcami a nie vždy sú ideálne rovnakých rozmerov…

konektor MPJET

Na silnejšie sady (osemčlánky Sub C NiCd 1700/2000 a GP2200 NiMH) sme si zaobstarali konektory MP JET 3,5. U týchto konektorov je mechanický prítlak oddelený od vedenia prúdu a zabezpečuje sa tým stálosť konektora aj po veľkom množstve rozpojení. Samozrejme na takéto sady budeme používať aj hrubšie káble, ale to už sme mimo rozsah tohto článku o jednoduchých elektroletoch.

Konektory používame len medzi akumulátormi a regulátormi. Medzi regulátormi a motormi máme pájkované spoje. Jednak majú menší odpor, jednak nepotrebujeme rýchlo meniť motory, ako kedysi na súťažiach, aj keď posledné roky aj tam už boli pájkované. A ani nemáme potrebu meniť motory alebo regulátory medzi modelmi.

Konektory Modela mám vždy zapojené tak, aby na výstupe prúdu (či už z aku alebo prípadne z regulátora) bola „samička“, teda nič netrčalo a nehrozil skrat. MP JET konektory budem mať tak, že kladný pól aku bude samička, aby sa náhodným dotykom nedalo nič skratovať. Viac nájdete v tomto článku.

Regulátory pre motory MIG 400 používame aj továrenské, u nás sú obľúbené JETI, aj amatérske, ktoré pre nás robí dobrý kamarát v dobrej cene. Sú mikroprocesorové, nespustia motor, pokiaľ je knipel plynu pri zapnutí prijímača mimo nulovej polohy, len pípajú (v spojení s Jeti Rex MPD prijímačmi ale pozor, pri výpadku signálu sa motor nastaví do tejto „štartovacej“ polohy!). Jeti regle majú obrovskú výhodu v dokonalom servise a dnes ich ako používané môžete kúpiť za vynikajúcu cenu. Podstatné je, že pre malý deproňák stačí regulátor s povolenou záťažou do 10 A, pokiaľ uvažujete ostrejší pohon MIG 400/6V (ako do Gripena a podobne) do 12 A alebo rovno 20A, cenový rozdiel je zanedbateľný.

Motory používame len MIG (Igarashi), hoci môžu byť zameniteľné s motormi Speed (Graupner – Mabuchi). Mám pocit, že sú o niečo živšie, ako Speedy, a aj trochu lacnejšie. Pri napájaní sedemčlánkom GP 1100 môžete použiť 7,2 V verziu motora aj na priamy náhon vrtule a k dispozícii máte rozmery 6×3, 6×4 pevné a sklopku Robbe 6 x 3,5. Motor žerie od 8 do 9,5 A a väčšia vrtuľa nedá viac výkonu ani ťahu, len sa bude motor poriadne a zbytočne hriať. Model s takýmto pohonom bude rýchlejší, ale každý obrat bude vyžadovať trochu rozbehnúť a aj štarty budú dlhšie a stúpanie si budete môcť dovoliť až po rozbehnutí. Keď sme lietali na snehu, odštartoval som Juniora (rozpätie 1100 mm a hmotnosť 550 g) po desiatich metroch, kolegom s prevodovkou stačili tri… No nikdy mi nedokázali vo vzduchu ujsť. Takýto pohon je teda skôr pre modely ľahšie a rýchlejšie, alebo pre lacnejšie, ak chcete ušetriť za prevodovku alebo potrebujete len malú vrtuľu.

7,2 V verziu používame aj v spojení s prevodovkou MP JET 2,3:1 pre školské a pohodové modely. Vrtuľa 8×6 alebo 9×4,7 od GWS je ideálna na učenie sa lietať v bezvetrí alebo miernom vetre. S prúdmi okolo 6A môžete lietať dlho…

6 V motor je ideálny pre prevodovku 3:1 a vrtule 9×4,7 alebo 9×7 a celkom dobre si rozumie aj s trojlistou vrtuľou GWS 9x7x3 pri prúdoch 7, 9 a 11 A. Tu už sa oplatí motor chladiť. A po roku ho vymeniť, v prípade častejšieho lietania aj skôr. Uhlíky sa obrusujú a kolektor vypaľuje… Lietanie je celkom svižné aj s deproňákom.

Motory je vhodné zabehnúť. Aby si uhlíky sadli na kolektor a neodskakovali a neiskrili. Nové motory majú malú styčnú plochu uhlíkov a kolektora a pri zaťažení veľkým prúdom sa na tejto malej ploche vypália drážky a zvyšuje sa opotrebenie kolektora aj uhlíkov a prudko skracuje životnosť motora. Zabehnutím sa zvýši plocha aj vytvaruje presná valcová dráha uhlíky-kolektor a motor potom má vyšší výkon aj dlhšiu životnosť. Zabiehanie robím tak, že motor v prevodovke nechám točiť s vrtuľou 7×3,5 alebo 8×6 asi na štvrtinu plynu pár minút a nechám ho chvíľu vychladnúť a takto nechám vybehnúť jednu sadu aku.

Dovolím si odcitovať odborníka:

Proto aby komutátor fungoval tak jak má (tzn. nejiskřil, nehřál, ale aby nepůsobil jako bubnová brzda) je třeba aby:

uhlíky měly správné rozměry
materiál uhlíků měl vhodné kluzné vlastnosti
uhlíky měly optimální vodivost
byl správný přítlak
lamely byly z vhodného typu komutátorové mědi

je třeba si všimnout „optimální“ – komutátor, ač to nevypadá je poměrně složitá věc, velmi citlivá na vzájemnou kombinaci materiálů a rozměrů – pokud se cokoli změní, většinou bývá odezvou dramatická změna chování (zejména nízká životnost). —
uhlíky (obvykle) mají dva rozměry, šířku a délku. Šířka zajištuje to, že komutace neprobíhá skokově – nekomutuje se pouze na hranách, ale lamely jsou „přepínány“ za pomocí ohmického odporu uhlíku, který se mění s tím jak za chodu „putuje“ mezera pod uhlíkem.
Když je uhlík zbytečně široky, je třeba neúměrná přítlačná síla – narůstají pasivní odpory (a další problémy). Když je uhlík úzký, komutace probíhá skokově, uhlík neodvádí teplo z hran, výsledek je opal lamel a opět mizerná komutace.
Druhý rozměr (ve směru hřídele motoru) dělá zatížitelnost (průřez je a x b, dotyková plocha také), zatížitelnost je skoro lineární s zmenou rozměru, ale opět nic není zadarmo, takže na nárůstem délky je třeba zvýšit přítlak a tím se opět zvyšuji pasivní odpory.
———-
Běžné „plechovky“ jsou motory, kde se požaduje výborná cena, životnost obvykle cca 500h (viz datasheet). přičemž pro tyto parametry je navržena i komutace.
Uhlíky jsou s pohybem po kružnici – levnější řešení než vodítka a „nějaké“ pružiny.
Takováto komutace je použitelná, ale vzhledem k kinematice pohybu uhlíku nelze použít uhlíky s tvarem dle radiusu komutátoru – nešlo by to v serií dostatečně přesně smontovat.
Proto mají uhlíky tvar takový, aby se co nejrychleji zvětšoval rozměr ve směru pohybu – neopaluji se hrany lamel, jako kdyby byl uhlík zcela rovný, s přímkovým dotykem.
Toto se stane velmi rychle, problém je ale v tom, že ikdyž se dotýká uhlík dostatečnou šířkou, střední část je stále ve vzduchu, motor sice nejiskří, ale je velmi citlivý na přetěžování.
Po nějaké době se uhlík zaběhne do tvaru celého radiusu, pak lze komutaci zatěžovat naplno.
———-
Takže tento tvar je cílený, proto, aby v prvých okamžicích běhu nedocházelo k opalu hran lamel, ale dotyková plocha se zvětšovala co nejrychleji, ale nejprve ve směru pohybu, potom až ve směru délky.

Citované z príspevku Milan Porkristl ml 13.07.2006 11:42:15.

Hovorí sa čosi ešte o zabiehaní motorov vo vode, ale nemám hotové všetky prípravky, aby som to odskúšal v praxi.

Motory by mali byť odrušené. MIG motory majú kondenzátory vo vnútri, na iné motory používam tri keramické kondíky 47 až 100 nF, napájkované medzi každý pól a plášť motora (pozor na skrat!) a tiež medzi plus a minus pol motora.

Toľko z mojej strany k silovej elektrike malých elektroletov. Rád sa podelím s Vašimi skúsenosťami v diskusii pod článkom.

Nechajte komentár

Môžete použiť nasledovné HTML značky a atribúty: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>