Коллекторные и бесколлекторные двигатели в чем разница

Сравнение коллекторного и бесколлекторного двигателя

Наша жизнь немыслима без всевозможных механизмов. Это детские игрушки, бытовая техника сложная электроника, промышленное оборудование и т.п. Во всех этих приборах и устройствах применяются электродвигатели ,

работающие от различных источников питания. В этой статье мы решили рассмотреть, чем отличаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, а также какой тип двигателей лучше и почему.

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие габариты и малую мощность. Конструктивно коллекторный двигатель представляет собой два постоянных магнита, установленных на статоре, и ротор (якорь) с обмотками. Отметим, что на статоре могут быть и обмотки возбуждения, вместо постоянных магнитов.

К обмоткам подводится постоянное напряжение через ламели коллектора. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток применяются медные пластины.

Питаются коллекторные двигатели как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения питания они имеют два провода.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя говорит об отсутствии токосъемного устройства. Что является основной конструктивной разницей. Это позволяет снизить потери на трение и повысить мощность. При этом постоянные магниты смонтированы на роторе, а обмотки размещены на статоре.

Выпускаются бесколлекторные двигатели, у которых магниты смонтированы на корпусе. В этом случае корпус выполняет функцию ротора.

Для пуска двигателя требуется специальное устройство (контроллер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных электродвигателей.

Плюсы и минусы сравниваемых двигателей

Электродвигатели с коллектором применяются в детских игрушках, моделях автомобиля, судомоделировании и т.п. Более мощные устройства с обмоткой возбуждения применяются в автомобилестроении, бытовой технике, в токарном станке или сверлильном и т.д.

Широкое применение обусловлено:

• Невысокой ценой.
• Простотой управления. Для регулировки скорости достаточно иметь реостат, а для осуществления реверса — изменить полярность в цепи возбуждения или якоря.
• Можно подключать непосредственно к питающей сети.
• Скорости вращения ротора можно менять в широком диапазоне.
• Небольшие пусковые токи.

Но при простоте устройства коллекторные двигатели имеют недостатки:

• Невысокий КПД.
• Ограниченный срок службы.
• Необходимость в постоянном обслуживании.
• Невысокая надежность устройства.

При этом такие двигатели применяются не во всех отраслях промышленности. Их нельзя использовать во взрывоопасных помещениях. При эксплуатации на высоких скоростях быстро выходит из строя коллектор и щетки.

В результате происходит снижение мощности, а токоподводящие щетки начинают искрить. Такое конструктивное отличие приводит к быстрому выходу из строя ламелей коллектора, создаются помехи в радиоаппаратуре.

Щетки приходится менять, а коллектор протачивать, что сокращает срок службы двигателя. Это является основным недостатком таких устройств.

В бесколлекторных электродвигателях отсутствует коллектор. В этом состоит отличие бесеколлекторных двигателей от коллекторных, в связи с чем и отсутствуют указанные выше недостатки.

Достоинствами таких электрических машин являются:

• Отсутствие трущихся частей позволяет сократить потери мощности на трение. Не требуется постоянно следить за состоянием щеток, так как они отсутствуют. Это отличие позволяет увеличить межремонтный период.
• Возможность использования корпуса в качестве рабочего органа. Эта конструктивная разница позволяет применять механизмы непосредственно в качестве колес.
• Бесколлекторные электродвигатели, в отличие от коллекторных более долговечны. При этом они менее подвержены перегреву, т.к. отсутствует коллектор и щетки, которые в процессе работы сильно нагреваются.
• Мгновенно набирают обороты.
• Могут применяться во всех отраслях промышленности, в пожаро- и взрывоопасных помещениях. Из-за отсутствия коллектора не возникает искрения, чем они и лучше.

Но у данного типа двигателя имеется существенный недостаток: бесколлекторные модели можно использовать только с драйвером-коммутатором. С помощью этого устройства задаются режимы работы, скорость и направление вращения. При этом стоимость бесколлекторных двигателей значительно выше. Разница в стоимости может быть значительной. Это то, чем отличаются они от устройств с коллектором.

Малый вес и высокая мощность — это то, что лучше сочетается в приборах с дистанционным управлением, например, для квадрокоптера, где от веса и КПД зависит дальность и время полёта.

Заключение

Итак, подведем итоги и обозначим в чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, перечислив их особенности.

1. Есть щетки и коллектор, которые искрят и изнашиваются.
2. Нужно чаще обслуживать, соответственно и срок службы не слишком долгий.
3. Легко регулировать скорость лишь изменением напряжения.
4. Для реверса нужно просто сменить полярность.
5. Два предыдущих факта позволяют их использовать в бюджетных устройствах без сложных электросхем.

1. Для запуска нужен контроллер, который хоть и не слишком дорого стоит, но увеличивает конечную стоимость, схемотехнику и вес изделия.
2. Весят меньше чем коллекторные, при одинаковой мощности (но это частично компенсируется предыдущим фактом).
3. Нет щеток и коллектора, поэтому не требуют обслуживания, не искрят.
4. Больший срок службы, он ограничен лишь ресурсом подшипников ротора.
5. Стоят обычно дороже чем коллекторные.
6. Зачастую выдают больший момент на валу и обороты.
7. При наличии датчиков положения вала обеспечивают большую стабильность оборотов при изменении нагрузки (жесткая механическая характеристика). Это особенно важно при использовании на станках и ручном инструменте.

Добавлю то, что нельзя однозначно сказать какой лучше или какой мощнее, можно найти коллекторный двигатель размером с холодильник, а можно бесколлекторный размером с ноготь. При этом оба будут отлично выполнять те функции, на которые рассчитаны и использоваться в конкретных устройствах с учетом требований к их надежности и особенностям эксплуатации. Каждый вид электропривода хорош по своему и идеален по конструкции как таковой.

Теперь вы знаете, в чем разница между коллекторным и бесколлекоторным двигателем, а также какие плюсы и минусы у каждого варианта исполнения. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

В чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем?

Покупка электромодели на радиоуправлении начинается с выбора электродвигателя. Перед покупателем стоит непростая задача, какому агрегату отдать свое предпочтение с коллекторным или бесколлекторным двигателем? Принять мудрое решение позволит детальное изучение каждого вида электродвигателя. Между ними есть удивительные сходства и потрясающие различия.

Коллекторный двигатель

Коллекторным двигателем называют электромашину, состоящею из нескольких важных деталей. Основным элементом считается коллектор – барабан медного цвета. Имеется подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор), обмотка якоря, специальная щетка, вентилятор, сердечник и обмотка полюса.

Также наблюдаются 2 исходящих питающих провода (положительный и отрицательный). Принцип работы устройства базируется на качественном преобразовании электрической энергии в механическую. Вначале происходит создание электромагнитного поля в пределах якорных обмоток.

Образованное в якоре поле начинает взаимодействовать с полюсами статора, что приводит к движению якоря. Постепенно образовавшийся ток через щетки и коллектор попадает на следующую обмотку. Движение тока заставляет одновременно вращаться вал и якорь. Радиоуправляемые модели с подобными агрегатами работают от постоянного тока.

Коллекторные двигатели делятся на несколько видов. Классификация приборов зависит от типа их питания. Специалисты выделяют универсальные и постоянные КД.

Универсальные агрегаты способны функционировать от переменного и постоянного источника электропитания. Простые в использовании и компактные по размеру электромашины востребованы благодаря своей стоимости.

Второй вид коллекторного двигателя знаменит высоким пусковым моментом. Простая конструкция с плавным управлением частоты вращения. Функционирование агрегата осуществляется на постоянных магнитах или при помощи специальных катушек возбуждения.

Преимуществами таких двигателей считают габариты и вес конструкции. К достоинствам относят и стоимость агрегата.

Обсуждаемый КД встречается в разных бытовых электроприборах, таких как стиральная машина, пылесосы, детские игрушки, а также силовые установки.

И все же некоторые производители отдают предпочтение бесколлекторным устройствам.

Особенности бесколлекторного прибора

Бесколлекторный двигатель — популярный вид электромашины. Высокооборотный агрегат славится точным позиционированием. Конструкция состоит из якоря и статора. В роторе присутствует один или несколько постоянных магнитов. Статоры оснащены специальными катушками. Цель их существования – создание магнитного поля. Принцип работы двигателя зыблется на следующих условиях.

Для вращения двигателя требуется специальный регулятор. Так называемый контролер преобразовывает постоянный ток в переменный. Вначале на обмотке статора образовывается магнитная среда. Затем поданное трехфазное напряжение заставляет двигаться заданную систему. Взаимодействуя со статорами, ротор постепенно начинает вращаться.

Главными преимуществами бесколлекторного агрегата является:

1. Высокая мощность электрического устройства.
2. Высокая скорость движения. Некоторые наземные модели прибора могут функционировать со скоростью до 350 км/ч.
3. Бесколлекторная электромашина не нуждается в дополнительном охлаждении.
4. Высокий уровень износостойкости увеличивает срок эксплуатации БД.
5. Простой в использовании прибор обладает высоким КПД (коэффициентом полезного действия).
6. Имеет высокую степень влагозащиты. Не подвержен влиянию вязкой грязи и пыли.
7. В процессе работы не производит искр. Такое преимущество позволяет использовать агрегат в пожароопасных условиях.

К недостаткам двигателя следует отнести сложности в ремонтировании прибора, высокую стоимость конструкции, а также вес привода.

Надежный и практичный электродвигатель на протяжении долгих лет активно используется в авиационной, судостроительной и автомобильной отрасли. Успешно применяется в качестве силовой установки дрона. Наблюдается в системе охлаждения. Бесколлекторные двигатели устойчивы к перегрузкам, поэтому подходят для медицинского оборудования.

Сравнение электродвигателей и нюансы использования

Между обсуждаемыми двигателями наблюдается несколько явных схожестей. В обоих агрегатах присутствуют специальные провода, подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор). В коллекторных и бесколлекторных приборах работа системы начинается с образования магнитного поля. У каждого из этих устройств есть свои сильные и слабые стороны и определенная сфера использования.

И все-таки электродвигатели отличаются друг от друга. Разница касается внешних и внутренних характеристик устройств, а также затрагивает их возможности. Главное отличие кроется в наличии и отсутствии коллектора. Приборы с медным барабаном весят меньше, нежели бесколлекторные двигатели. У электромашины первой категории в арсенале два провода, у второй конструкции в запасе имеется третий. Первый вариант двигателя стоит дешевле, нежели бесколлекторный агрегат. Мощная и высокоскоростная бесколлекторная электромашина участвует в развитии авиационной и даже медицинской области, тогда как коллекторные изделия в основном используют для бытовых приборов.

Установка и применение двигателей зависит от цели его использования. Недорогие коллекторные агрегаты востребованы при создании некоторых детских игрушек, стиральных машин, пылесосов и прочих электрических устройств. Бесколлекторыне чаще встречаются в медицинском оборудовании, в системах охлаждения, самолетах, кораблях и автомобилях. Сфера применения также определяется устойчивостью двигателя к перегрузкам и способом его работы.

Выбор между коллекторными и бесщеточными BLDC-серводвигателями

В инженерном деле не существует идеальных решений, возможно, найти только оптимальное решение для конкретной прикладной задачи. Возможные технические решения для управления движением широко варьируются в зависимости от задач — от устройств для исследования космоса, где стоимость является несущественной и требуется абсолютная надежность работы, до скоростных упаковочных линий, которые работают в круглосуточном режиме без выходных. К счастью, команды разработчиков имеют множество вариантов для выбора. Одно из ключевых решений, которое нужно принять — использовать коллекторный или бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Для этого нужно понять чем отличаются коллекторные двигатели от бесколлекторного аналога.

Щеточные электродвигатели постоянного тока

Прежде чем перейти к рассмотрению за и против, давайте рассмотрим конструкцию электродвигателя. Электродвигатель состоит из ротора (также называемого якорем) и статора. Хотя также существуют некоторые вариации, когда двигатели со стационарным ротором и вращающимся статором, для целей этой статьи давайте ограничимся обсуждением двигателя со стационарным статором, окружающим центральный вращающийся ротор. Статор состоит из пары постоянных магнитов с противоположным расположением полюсов, а ротор — из перекладины, обмотанной проволокой в противоположных направлениях с каждой стороны (см. Рис. 1). Когда обе катушки подключены к источнику питания, они действуют как электромагниты с противоположными полярностями.

Электродвигатели работают за счет сил Лоренца, которые возникают при прохождении электрического тока через обмотки, расположенные в магнитном поле. Воздействие этих сил заставляет ротор поворачиваться вокруг своей оси. Крутящий момент, создаваемый силой Лоренца, является векторным произведением, что означает, что когда полюса электромагнитов, образованных обмотками ротора, выровнены с противоположными полюсами магнитов статора, сила падает до нуля, а ротор прекращает вращение.

Однако изменение направления тока в обмотках приведет к изменению полярности электромагнитов. Сила будет восстановлена и ротор возобновит движение. Если это изменение будет происходить каждый раз, при прохождении вертикали статора, ротор будет продолжать вращаться и выполнять полезную работу.
Для изменения направления тока с контролируемой частотой, щеточным двигателям постоянного тока требуют коллектор. Коллектор — это разделенное на сегменты кольцо соответствующим образом подключенное к каждой из обмоток ротора. Когда ротор вращается — тоже происходит и с коллектором. Для того чтобы подвести ток к коллектору к нему с противоположных сторон прижимается пара неподвижных щеток (см. Рис. 2). Когда коллектор/ротор поворачивается, каждый сегмент коллектора последовательно контактирует сначала с одной щеткой/источником тока, а затем с другой. В результате ток в роторных катушках меняется каждый раз при повороте ротора на 180°, поддерживая вращение двигателя.

Это очень простая модель, представленная для примера. Как поясняется в учебном пособии, из практических соображений — щеточные двигатели постоянного тока обычно имеют три или более фаз.
Щетки могут быть изготовлены из различных материалов: сплавы на основе углерода, такие как графит-медь или графит-серебро, драгоценные металлы — золото, серебро или платина. Выбор подходящего материала щеток – зависит от конкретной прикладной задачи.

Графитовые щетки изготавливают из цельных кусков графита. Щетки из графита являются самосмазывающимися и достаточно прочными. Они подходят для больших двигателей, работающих на высокой скорости (выше 1000 об/мин). Недостатком графитовых щеток является то, что они со временем образовывают мусор, который может загрязнить коллектор и привести к сбоям в работе двигателя. Очень важно, чтобы такие щетки использовались при достаточно высоких скоростях для очистки от загрязнений.
Щетки из драгоценных металлов состоят из отдельных нитей, что делает их более хрупкими, чем щетки на основе графита. В тоже время щетки из драгоценных металлов обеспечивают лучшую производительность при более низком электрическом шуме и звуковом загрязнении. Они более компактны и эффективны в приложениях с низким рабочим циклом. Они также хорошо подходят для низковольтных систем, потому что падение напряжения между коллектором и щеткой имеет тенденцию быть низким. С другой стороны, они не обладают эффектом самосмазывания, что приводит к большему износу и необходимости использования внешних смазочных материалов.

Бесщеточные или коллекторные двигатели — За и против

Чтобы в полной мере понять чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного, стоит взвесить все преимущества и недостатки обоих типов. Щеточные электродвигатели постоянного тока являются лучшим решением в области управления движением. Они экономичны и просты в использовании. Поскольку им не требуется встроенная электроника, они могут выдерживать экстремальные условия. При условии, что щетки выбраны правильно и своевременно обслуживаются, щеточные двигатели постоянного тока могут служить длительное время. Они хорошо подходят для применения в устройствах с умеренными и низкими скоростями.

Щеточные двигатели требуют квалифицированной эксплуатации. Прохождение определенной плотности тока, к примеру, приводит к выгоранию щеток. При избыточной скорости щетки могут слетать с коллектора. Для применения щеточных двигателей на высоте может потребоваться специальное обслуживание – как-то применение таких присадок, как дисульфид молибдена или карбонат лития.

Необходимость в коллекторе и щетках увеличивает размер двигателя. Щетки требуют регулярного обслуживания, поэтому двигатели должны находиться в доступном месте. Поскольку ротор с обмотками находится внутри (статора), щеточные двигатели могут рассеивать тепло только через воздушный зазор, что усложняет задачу теплообмена. Падение напряжения на щетках снижает эффективность щеточных двигателей.

Наконец, трение щеток о контакты коллектора дополнительно снижает эффективность и создает слышимый шум. Трение приводит к уменьшению крутящего момента на высоких скоростях. Кроме выше приведенных недостатков трение щеток о коллектор также может вызвать появление дуги и увеличение электромагнитных помех (EMI); а в худшем случае, могут генерироваться искры, что делает щеточные электродвигатели постоянного тока непригодными для использования во взрывоопасных средах.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока (Вентильные двигатели)

Альтернативой являются бесколлекторные двигатели постоянного тока (BLDC) (Вентильные двигатели (ВД)) или двигатели с электронным коммутатором (ECM). Двигатели BLDC представляют собой синхронные двигатели с постоянными магнитами. Они могут работать как серводвигатели, а также как шаговые двигатели. Это определение также включает двигатели с переключением сопротивлением. С целью сравнения рассмотрим конструкцию двигателя BLDC, которая представляет собой коллекторный двигатель постоянного тока, вывернутый наизнанку. Постоянные магниты установлены на роторе, а статор состоит из ламинированной рамы с катушками. В результате ротор не нуждается в какой-либо проводке, и двигатель не нуждается в коллекторе и щетках.

Хотя двигатели BLDC классифицируются как двигатели постоянного тока и запитываются от источника постоянного тока, они имеют много общего с двигателями переменного тока. Чтобы поддерживать поворот ротора, обмотки статора должны запитываться последовательно; принципиально, это выглядит как импульсный источник тока, как правило, с синусоидальной формой сигнала, когда используется для сервомоторного управления. Для согласования распределения магнитного поля, генерируемое обмотками статора, с распределением магнитного поля ротора, в BLDC двигателях контролируеться угловое положение ротора, как правило, при помощи датчиков Холла. Эта обратная связь используется для управления переключением тока на обмотках.

Поскольку в двигателях BLDC не применяются щетки и коллекторы, они более компактны, чем коллекторные двигатели. Они обеспечивают более высокую производительность в одном типоразмере. Отсутствие щеток снижает необходимость обслуживания и позволяет ротору вращаться на более высоких скоростях. Отсутствие трения выравнивает кривую скорость/крутящий момент, устраняет вероятность искрения и снижает электромагнитное помехи (EMI). Перемещение теплогенерирующих обмоток наружу упрощает теплоотвод. Этот подход также снижает инерционность ротора, позволяя сервомоторам BLDC обеспечивать лучший динамический отклик. Отсутствие падения напряжения на щетках также повышает эффективность BLDC двигателей.

С другой стороны, двигатели BLDC сложнее, чем их коллекторные аналоги. Использование встроенной электроники значительно увеличивает их стоимость.

Как обсуждалось в начале этой статьи, выбор типа двигателя обуславливается требованиями, которые к нему выставляются. Проект с ограниченным бюджетом и с умеренными требованиями к характеристикам двигателя может отлично быть реализован с использованием коллекторного двигателя постоянного тока. Если для проекта более важными являются производительность и рабочий цикл BLDC двигатель может быть лучшим решением. Оригинальный производитель оборудования и конечные пользователи должны учитывать не только возможности двигателя, но и возможности своего персонала по инсталляции и обслуживанию оборудование. Эффективное техническое решение может быть принято только при обоснованном выборе оборудования.

RC Машинки: Первые покупки — шасси и силовая установка

Силовая установка — звучит как-то странно, но если подумать, то очень четко описывает те самые компоненты которые заставляют модель двигаться. Не уверен входит ли сюда сервопривод (лево/право). Если вы читали первую часть этого цикла, то вы знаете, что есть модели на ДВС и на электромоторах. Так как по большей части я описываю свой опыт — речь пойдет об электромоторах и комплектующих под них.

Написать методичку по электромоторам и регуляторам дело скучное и занудное. Я добавлю полезных ссылок в конце, для более любознательных. В этой статье мы рассмотрим тот МАКСИМУМ, который вам необходимо знать, как для человека который хочет веселиться + не упасть лицом в грязь, в холиварах на районе. Я постараюсь написать, о том, что действительно важно и чем руководствовался сам.

Как типичный программист я пошел путем сложным, пытаясь понять как все оно работает и пытаться найти лучшее. Но на деле нельзя вот просто взять рассчитать и спланировать все заранее.

Вы наверняка наблюдали за запусками ракет которые в последний момент отменяли. Цена ошибки высока и на испытание требуется время и подготовка. Я не знаю, почему меня это прикалывает, но вот как-то так. С реальными хобби, если вы купили, что-то не то или что-то сломали, не получится просто скачать другую программу или библиотеку решив проблему. Доставку новых запчастей придется ждать дни или даже недели.

Узнать что необходимо подкрутить или затюнить возможно только тогда, когда вы выберетесь на трек. Хорошо если это будет раз в неделю. Поэтому меньше читайте и слушайте экспертов. Лучше пробуйте. Математика тут непростая и на такие вопросы как «А не перегреется ли мой мотор через пару кругов?» вы попросту устанете отвечать. Проще проехать и замерить 🙂

Строение RC машинки

Прежде чем идти в магазин, логично разобраться в том, из чего состоят эти машинки. С этим особых трудностей у меня не возникло. Комплектующих не так много.

• Шасси
• Электромотор
• ESC (управляет электромотором)
• Сервопривод
• Аккумулятор
• Аппаратура (для управления)

С машинками, как и с компьютерами, выбор огромный. В первой статье мы рассмотрели разные классы машинок. Их можно приобрести готовыми, наполовину готовыми или же просто необходимым набором комплектующих. Если вам интересны готовые, то я не понимаю, что вы тут делаете? 🙂

Готовые бывают с пометкой RTR — Ready to run, то есть готовые к покатушкам. Такие комплекты идут даже с аппаратурой из коробки.Понятное дело, такие модели больше подойдут либо тем, кто в данный момент вообще не хочет разбираться, либо в подарок.

ARR — Almost Ready to Run, то есть почти готовые к покатушкам. Как правило это шасси с мотором, ESC регулятором и сервоприводом. Вам нужно докупить аппаратуру, аккумулятор, зарядник.

А так же есть Kit версия. Это просто шасси. Корпус так сказать. Может быть в собранном виде, а может и в разобранном. Я бы, наверное, порекомендовал брать собранные. Если вы новичок, перебрать ее успеете. Хотя, если вы автовладелец, думаю необходимые навыки у вас уже есть 🙂

Шасси

Под шасси подразумевают то к чему все крепится — подвеска, колеса etc. Продаются как в собранном виде так и разобранном. Уверен можно собрать вообще все по деталькам. С непривычки разобраться довольно сложно. Амортизаторы, трансмиссия, всякие дифференциалы, кулаки и много того, чему я даже не знаю точного названия.

Выбор шасси в большей степени обусловлен классом модели который вы хотите, масштабом и запасом прочности.

(под ДВС может немного отличаться креплениями, корпусом)

Я такой человек, что любит в первую очередь глазами, и поэтому увидев свое шасси, офигел от того насколько все прикольно и круто выглядит. Особо долго не думая, решил, что буду брать именно эту модель. У меня BSR Berserker 1/8 Truggy Kit.

В инcтаграммах есть разные аккаунты на тему RC. Если вы любитель эстетики, то там можно насмотреться всякой красоты на эту тему. Например хештег #rccars.

При выборе стоит обращать внимание на материалы. Чем они дешевле, тем чаще вам придется закупаться расходными деталями. Я не экстремальный гонщик и ничего из деталей шасси на замену еще не покупал, но судя по наличию расходников в продаже и видео в интернете как ломаются машинки — об этом стоит думать.

Чем больше пластмассы в шасси тем оно считается дешевле и хрупче. Но это не означает, что оно целиком должно быть из карбона или алюминия, хотя такое бывает 🙂

Как правило материалы миксуют, что обусловлено стремлением к адекватному весу и тем, что не всегда металл лучше. Например, основа и «бабочки» (то, к чему крепятся рычаги подвески и амортизаторы) — алюминий, рычаги подвески — «крепкая пластмасса», а прочие мелкие некритичные крепления — пластмасса «попроще».

(Сюда крепятся колеса у моего шасси)

Задняя бабочка металлическая, к ней крепятся амортизаторы, рычаги подвески, спойлер. Ниже крепится дифференциал (пластик). Клиренс модели регулируется установкой амортизаторов на различные отверстия на бабочке, рычагах подвески, а также заменой самих амортизаторов.

На фото также видно стабилизатор поперечной устойчивости. Изначально шасси было без него, но он шел в комплекте. После первого дня покатушек, понял, что машинка частенько переворачивается на поворотах и все-таки решил поставить стабилизацию. Радости как у настоящего механика 🙂 Похоже Lego в детстве мне не хватило.

У шасси, как и настоящих машин, бывает разная трансмиссия. Полный/неполный привод. Например у моей модели привод полный и аж 3 дифференциала. Передний, задний и по центру который ближе всех к мотору, для согласования задних и передних колес. Дифференциалы соединены валами:

Бывает и ремнями:

Дифференциалы заливаются специальной жидкостью. Эта жидкость бывает различной вязкости. Причем если как у меня 3 дифференциала, то в каждый из них может пойти своя вязкость в зависимости от ваших потребностей (честно, я катаю с тем, что пришло с завода и понятия не имею на что оно влияет, вероятно на управляемость в повороте).

Из интересных особенностей строения — бывают горизонтальные амортизаторы:

В общем, как вы понимаете, поле для тюнинга и настроек шасси безграничное. Но в первую очередь, оно зависит от трека на котором вы собираетесь покорять вершины.

Как выбирать Электромотор и ESC?

Если упростить задачу выбора, то она сводится к выбору под ваш масштаб. Просто ищите в описании под какие масштабы и классы данный электромотор/регулятор. Разумеется это не совет для профессиональных гонщиков или тех кто потенциально хочет им стать. Поэтому я поделюсь тем, что сам узнал выбирая себе электромотор.

Тут же хотелось бы дать вам понять, что нужно поменьше слушать «экспертов». Тема довольно сложная, а также обширная и сугубо индивидуальная. Характеристики модели зависят буквально от всего. Начиная от класса и трассы по которой вы будете гонять, заканчивая колесами, подвеской, трансмиссией, весом и так далее. А самое главное зависит от вас, поскольку управлять и получать удовольствие от нее будете именно вы, а не xdickname2010. Если вы человек программирования, то вы прекрасно представляете, что такое холивар на тему какой мотор лучше.

Как типичный нуб, я пошел читать статьи и форумы. Со статьями еще ладно, а вот форумы это ошибка. Вы наверняка услышите ответ на ваш вопрос, после тонны осуждений и рассказов на чем держится мир, но все это того не стоит. Это хобби существует не первый год. Отталкиваясь просто от масштаба вашей модели, вы соберете себе машинку и все будет круто, поэтому не бойтесь ошибиться.

2S или 4S?

Для начала стоит разобраться с тем, что же такое 1S, 2S, 3S, 4S и так далее. Этот параметр будет преследовать везде — начиная от аккумулятора и заканчивая мотором. Параметр будет подписан как voltage — вольтаж. Расшифровывается просто:

2S, это уже аккумулятор у которого две банки по 3.7v, последовательно соединенных и суммарно дающих 7.4v. Чем больше вольтажа тем больше скорости и мощности. 3S — 4S это максималочки для масштаба 1:8. Про выбор аккумулятора, а также особенности мы поговорим в отдельной статье. Пока это все, что нужно знать.

Электромотор

Электромоторы бывают двух основных видов — Коллекторные и Бесколлекторные..

Вы наверняка где-то видели такие моторчики:

Вот именно это и есть коллекторный мотор. Если внимательно посмотреть на его строение, то самый главный минус очевиден:

Щетки и коллектор механически повреждаются от трения:

Как любой вид электромотора, ротор разгоняется электрическим полем. Величина этого поля зависит от напряжения приложенного к обмоткам, чем большее магнитное поле будет создано, тем быстрее будет крутиться ротор. Питается мотор постоянным током.

Это более сложный в строении мотор и требует регулятор для работы. (Я так понимаю коллекторный тоже, но в меньшей степени). Подав ток на такой мотор, крутиться вы его не заставите. Износостойкий поскольку щеток у него нет, ротор буквально не соприкасается не с чем кроме подшипника на выходе.

(Это схема навороченного мотора от Castle Creations, но в целом типичная для среднего бесколлекторного мотора на рынке)

Сами бесколлекторные моторы делятся на еще несколько видов. Первый параметр — расположение ротора.

Inrunner — именно этот тип используется в машинках. Движущая часть находится внутри.
Outrunner — крутится сам корпус мотора. Такие чаще всего используются в квадрокоптерах.

Сенсоры

Второй, и более интересный параметр — сенсоры.
Существуют Sensored и Sensorless. То есть с сенсором и без сенсора.
Причем тут сенсоры? Очень резонный вопрос.

Дело в том, что для того, чтобы раскрутить ротор, регулятору необходимо понимать, куда «стрелять». У мотора есть 3 фазы, если не углубляться в схему, то суть в том, что для вращения ротора регулятору необходимо задействовать те или иные магниты в зависимости от положения ротора.

Именно для нахождения положения ротора и используются сенсоры.
Звучит логично, но какая мне разница, что он там и как делает? Дело в том, что от этого зависит сможет ли ваша машинка медленно ездить, а так же плавней и нежней газовать, тормозить. Если вы хотите себе Crawler, а это модели которые ездят медленно, взбираясь по «горам», то вам точно нужен именно сенсорный мотор.

(у сенсорных моторов на попе дополнительный разъем. Обращайте внимание на спецификацию ESC регулятора, он может не уметь работать с сенсорными моторами. Работать мотор будет, но от сенсора не будет толку)

Бесколекторный бессенсорный мотор не может плавно стартовать, так как регулятор не знает изначальное положение ротора. И поэтому он будет вращать его наугад. Если не придавать должного газку, модель может и не поехать. С началом хоть какого-нибудь вращения вступают в силу электромагнитные приколы индукции и регулятор понимает, что и куда.
Если вы любитель погонять, и любитель резких стартов с пылью, то бессенсорный для вас, лично я своим вполне доволен 🙂
Но исходя из общения с людьми которые участвуют в гонках, для лучшего «чувствования» модели, все равно необходим сенсорный мотор.

KV у меня большое, а у меня меньше и рад!

Это космос по размерам холиваров, сколько же Kv вам необходимо. Для машинок типичные значения лежат в рамках 1800Kv — 2600Kv.

Грубо говоря, Kv, это количество оборотов на вольт. То есть взяв мотор с 2300Kv, подав на него без нагрузки один вольт, он раскрутит ротор до 2300 оборотов.

Сколько же оборотов мне нужно? На такой вопрос ответ нагуглить сложно. Но отталкиваться стоит от следующего:

У моего мотора TrackStar 2300Kv, 2 полюса и обмотка дельтой. Модель весом под 6 кг. стартует резво, ездит быстро, динамичная (во время довольно быстрой езды, я могу газануть и она встанет на дыба, то есть запаса резвости мне хватает). Поэтому мне сложно делать рекомендации, у меня опыт только с одним мотором и на форуме эксперты меня свято уверяли, что это будет черепаха и мотор вообще ацтой! Про то, что мотор ацтой мне и на треке говорили — а я доволен. Поэтому это все очень субъективно и с выбором идеального мотора как теоретически так и практически можно повременить, освоившись хотя бы с одним. Иначе как понять разницу?

Передаточного отношения

На фото можно увидеть две шестеренки, пиньон (которая на моторе) и спур (которая большая, на дифференциале). В полезных ссылках я оставил пару статей на тему передаточного отношения. Важно не перегрузить мотор, но и не давать ему легкой жизни.

• максимальную скорость модели (она больше, если соотношение спур-пиньон меньше).
• ускорение модели (оно больше, если соотношение спур-пиньон больше, т.к. выше крутящий момент).

Количество витков, количество полей, тип обмотки, сопротивление, температура

Не забивайте себе голову этим бредом, действительно не стоит. Если все таки очень хочется, то ссылки в конце статьи в вашем распоряжении.
Шпаргалка для холиваров:

В рамках одной модельной линейки моторы с разным Kv отличаются количеством витков обмотки — чем меньше витков, тем больше Kv.

Чем больше полей тем меньше Kv и больше тяги. Чем меньше полей, тем больше оборотов и меньше тяги. Я так понимаю это из за того, что ротор проворачивается быстрей между двумя магнитами по своей оси, чем между 5.

Нормальная температура двигателя до

90-100 градусов. У меня на треке больше 60 не было. Большая температура плоха, тем, что влияет на параметры цепи. При высоких температурах магниты могут потерять свою силу. Если быть совсем задротом, то еще можно сказать, что при высоких температурах сопротивление от электромагнитной индукции мотора снижается и сила тока растет, что может привести к перегреву, замыканию и возгоранию мотора. Так же это верно, если вы заблокируете колеса, и за счет того, что вращения нет, индукции нет, он вскоре сгорит.

Обмотка дельтой или звездой — как я понимаю на текущий момент, это способы передачи электричества по 3м фазам, принцип подключения так сказать. В больших, не для машинок электромоторах при запуске схемы «звезда» и «треугольник» переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающую при пуске мотора. Например на старте звезда, а дальше дельта.

ESC регулятор

(схема работы ESC, и ветвления типа «звезда», видео в полезных ссылках)

ESC — Electronic Speed Controller, электронный регулятор скорости. Подключается к радиоприемнику и управляет электромотором, а так же питает сервопривод (моторчик для лево/право).

(3 провода слева идут к мотору, красный с черным справа, подключается к аккумулятору)

Выбирать регулятор стоит с небольшим запасом и с мыслью в голове, что его можно использовать не только для автомоделей, и не только с каким-то конкретным мотором. Желательно брать регулятор который умеет работать с сенсорными моторами, даже если вы не планируете покупать такой мотор. На вырост так сказать.Из основных деталей регулятора помимо главной схемы, можно выделить BEC и конденсаторы.

BEC используется для понижения вольтажа от аккумулятора для приемлемых сервоприводу и радиоприемнику. Ведь сервопривод и радиоприемник питаются именно от ESC. Если вы особый энтузиаст, то бывают люди которым не хватает встроенного и они паяют свой BEC.

Конденсаторы сглаживают скачки напряжения в цепи, они могут случаться как при старте так и при торможении/прекращении питания мотора за счет индукции самих проводов (да и такое бывает, сам в шоке, в полезных ссылках есть линк на форум). Как в случае с BEC, если вам не хватает встроенных конденсаторов, вы можете их допаять.

Для настройки регуляторов используются программные карты:

Как привило там можно настроить отсеку по вольтажу (если падает вольтаж, это значит, что ваш аккумулятор разряжается и это потенциально опасно, так как падает вольтаж, растут амперы, температура и вуаля). Так же там настраивается максимальная сила торможения, изначального импульса, вкл/выкл заднего хода и тд.

Амперы и Вольтаж

Про вольтаж, мы уже знаем. 3S-4S нас не пугают.

Amps — в спецификации к моторам это третье по важности, на что следует обращать внимание.
Cont Current: 80A — Сила тока в номинале, то есть хоть часами гоняйте при таком токе и все будет хорошо.

Max или Burst current: 120A — Максимальная сила тока, кратковременная. Например при старте или торможении.

Ответить на вопрос, сколько же тока будет ходить по системе без экспериментов невозможно. Рассчитывайте с запасом, но адекватным. Регулятор для мотора должен обладать теми же значениями, а лучше чуть побольше. Например для мотора с примера выше подойдут параметры — Cont 90A, Burst 140A.

Можно отталкиваться от мощности мотора, например:

Про аккумуляторы будет отдельная статья, но забегая на перед, 3.7v это номинальный вольтаж (средний). Полностью заряженная банка дает 4.2v, поэтому сила тока будет еще меньше. Не забывайте, что это расчет на максимальных числах. В реальности у модели есть стадия разгона, торможения, инерции.

Если брать в расчет, что по цепи у моей модели ходит ток 108A, то коннекторы от аккумулятора к регулятору у меня должны были уже давно сгореть. Но все в порядке. Даже не хочу вас пугать и расписывать вам какие коннекторы сколько выдерживают. У меня мотор +1600W и t-plug в документации которых заявлено 45A, максимум 60A, после часа покатушек даже не греются. Поэтому не переживайте сильно как это делал я, насчитал себе 150A под нагрузкой. Таких нагрузок попросту не бывает в масштабе 1:8, если у вас не квадратные колеса.

(t-plug)

Комбо ESC + Электромотор

Вы когда нибудь покупали зеркалку? Наверняка вы знаете, что есть тушка и объектив. По факту это две вещи которые необходимы для того, чтобы делать фотографии. То как вы будете делать фотографии и какими они у вас будут получатся зависит в равной степени от каждой из них (конечно если не брать во внимание пост-обработку). Отличным советом новичку будет — берите китовую версию. В ней тушка и объектив идут в одной коробочке и идеально друг к другу подходят. (Профессионалы, конечно же предпочтут покупать все по отдельности, но это уже другая история)

Паять или не паять, вот в чем вопрос

Частенько моторы и регуляторы идут с проводами в комплекте, но не припаяны. Причин несколько: диаметр провода зависит от токов вашей машинки, длина провода зависит от расположения деталей на шасси. Если вы уверенно паяете, то вам без разницы. Единственно помните — самые слабые места в цепи это места спайки 🙂

Если у вас нет паяльника и опыта в этом деле, то вы можете обратится к людям на треке или в сервисные центры. На треке получится условно бесплатно.

Влагозащита

Аккумуляторы воды не боятся, моторы не боятся. А вот регулятору и сервоприводу можешь поплохеть. Поэтому если вы планируете купать свою машинку, то обращайте внимание на приписку waterproof. Единственный минус таких регуляторов, это сложность ремонта, так как микросхемы заливаются смолой

Магазины, где покупать

В первой статье я малость задел эту тему, но похоже следует написать лишний раз. В России, Украине, не так много или же практически нет производителей запчастей для машинок. В основном весь товар импортный. Поэтому следует думать о налогах которые вы потенциально можете заплатить покупая на зарубежный сайтах.

Из известных магазинов можно выделить hobbyking, на нем есть как товары его брендов, так и других. Например Turnigy. Но комплектующие от Turnigy, не славятся самыми топовыми характеристиками. Хотя мотором я доволен. Покупал я свое комбо именно там. А также шасси. Что по факту большая часть машины. Есть еще horizonhobby, rcsuperstore, rcplanet и так далее. На самом деле я их нагуглил только, что 🙂 Дело в том, что я бы рекомендовал изучать товар на этих сайтах, а искать и покупать уже на локальном рынке. Локальные магазины очень быстро гуглятся и как правило вы найдете все, так как их не так много, ввиду наверное относительно высокой стоимости комплектующих. Разница в цене между заграничным + налоги и локальным не такая большая, что бы запариваться с оплатой и ожиданием доставки.

Компании комплектующих которые на слуху: hobbywing — моторы у них как правило черно белые, словно зебра и castle creations — моторы как правило зеленые (с таким описанием на треке вы как профи будете различать комплектующие у других. А вообще на моторах как правило бренд написан). Обе занимаются по большей части ESC и электромоторами. В чем между ними разница я сказать не могу, опыт только с hobbywing. Меня он устраивает. Castle creations ценником подороже и судя по обзорам там больше настроек. Вы же понимаете, каждому свое и чтобы получить максимум, нужно четко понимать зачем оно надо. Пока вы начинающий, берите +- среднее. Вам хватит с головой, я уверен.

Далее будет

Я немного пересмотрел список, по факту нам осталось рассмотреть сервоприводы, аппаратуру и радиоприемник. И небольшую экзотику на тему, как управлять ESC или сервой с помощью raspberry pi.

Полезные ссылки

• EN How Brushless Motor and ESC Work and How To Control them using Arduino
• RU Чем отличается коллекторный и бесколлекторный двигатель?
• EN Длинные провода от аккумулятора к ESC, могут убить ESC (Не парьтесь, речи идет о метрах)
• RU Про передаточное отношение
• RU Еще одна
• EN Flyback diode
• RU Сечение провода, AWG
• RU Что боится воды

tvr Спасибо, поправил ошибки
Duke_nukeum Спасибо, поправил ошибку
sciomenihilscire Спасибо, поправил ошибку
NiPh Спасибо, поправил ошибку
mtkachowA Спасибо, минут десять все исправлял))
PendalFF Спасибо