Componnntes de um aeromodelo elétrico
As Baterias assim como um taque de combustível está para o motor a combustão, a bateria nada mais é que a fonte de energia que alimentá o motor do aeromodelo elétrico. Existem diversos tipos e tamanhos e sua capacidade terá sempre que se adequar ao consumo do motor e ao peso final do aeromodelo.
Especificaçõe de uma bateria
- Tensão de Trabalho - É determinada em Volts ( V ) podendo variar desde 1.2V até uma associação em série que chegar a mais de 30 Volts, dependendo do motor que será alimentado.
- Capacidade de Correte - Está impresso no encapsulamento da bateria e determinada a capacidade de fornecimento de corrente durante 1 hora de funcionamento (mA/h).
- Corrente Nominal - Determinada em Amperes ( A ), é a corrente que a bateria pode fornecer em regime continuo.
- Corrente de Pico - É a corrente máxima tolerável pela bateria que podera ser exigida por curto espaço de tempo.
- Fator de Descarga - O fator de descarga é um número que define efitevamente quantos Amperes uma determinada bateria pode fornecer. Este dado é importantissimo, pois através dele é que definiremos a bateria ideal para cada tipo de motor. Como regra geral, multiplica-se o fator de descarga pela capacidade de corrente, ambas identificadas no encapsulamento da mesma.
Exemplo:
Bateria Polyquest 7,4V 1500mA/h 12C/16C
Capacidade de corrente: 1500mA/h => 1500mA e igual a 1,5A
Fator de Descarga Contínuo: 12C => 12 x 1,5 = 18 Amperes
Fator de Descarga Continuo: 16C => 16 x 1,5 = 24 Amperes
Tipos de Baterias
Graças a evolução tecnológica das baterias é que foi possivel tornar o aeromodelismo elétrico um segmento de sucesso. Existem vários tipos de bateria no mercado, sendo que algumas já cairam em desuso, mas é importante conhece-las:
A bateria de níquel cádmio (também conhecida pelo seu acrônimo NiCd) foi o primeiro tipo de pilha ou bateria recarregável a ser desenvolvida. As pilhas NiCd são geralmente mais baratas, porém têm menor tempo de vida útil, além de menor capacidade de carga, e podem sofrer de um problema chamado "efeito memória". Quando isso ocorre, a pilha deixa de ser carregada totalmente por sua composição química dar sinal de que a carga está completa. Para entender melhor, imagine que uma pilha tem um efeito memória que atinge 10% de sua capacidade. Isso indica que sua carga será de 90%, pois a pilha indicará que os 10% restantes já estão carregados. O efeito memória acontece quando resíduos de carga na pilha induzem a formação de pequenos blocos de cádmio. A melhor maneira de evitar o problema é não fazer recargas quando a bateria está parcialmente descarregada. É melhor esperar até a pilha descarregar e deixar de ser possível utilizá-la no aparelho para então recarregá-la ou utilizar um reciclador de baterias. As pilhas NiCd estão cada vez mais em desuso, pois além do efeito memória, de terem menor capacidade e menor tempo de vida útil, esse tipo de bateria é muito poluente, já que o cádmio é um elemento químico altamente tóxico e prejudicial ao meio ambiente. Este tipo de bateria é utilizada até hoje pelos maiores fabricantes de redios - controle.
Concepção mais recente, tem capacidade de armazenar o dobro de carga de uma bateria NICD do mesmo tamanho, porem seu fator de descarga é baixo, possibilitando seu uso somente em motores de baixo consumo. Outro fator que deve ser observado nesta bateria e o aquecimento no processo de carga que deve ser evitado, pois este encurtará significamente seua vida útil.
Lilon Lithium Íon Muito usada em notebook´s e celulares, esta bateria consegue acumular muito mais carga que as anteriores. Geralmente possue capacidade de descarga baixa, entre 2C e 6C, funcionado bem em modelos economicos em que se deseje um vôo de lonaga duração, mas não recomendadas para modelos muito acrobaticos, 3D ou que utilizem motores de alto consumo. Cada célula tem tensão nominal de 3,6V, chega a 4,1V quando totalmente carregada e não deve ser descarregada abaixo de 2,8V por célula. Com Lilon é possivel obter packs com tesões de 3,6 (uma célula Lilon), 7,2V (duas células de Lilon, tambem chamasdas de 2S), 10,8V (três células Lilon, tambem chamadas de 3S). As baterias de Lilon precisa de carregadores específicos e mais cuidado no processo de carga, pois apresentam risco de explosão caso seus limites de tensão e corrente sejam extrapolados.
LiPo Polimero de Lítio - São as mais modernas bateria em uso atualmente. Diferentemente da Lilon, estas tem uma capacidade de descarga bem mis alta (algumas podendo chegar acima de 20C) mantendo a mesma leveza, o que as faz ideais para modelos acrobaticos, assim como, para a maioria dos aeromodelos. Como as Lilon, tambem precisam de carregadores especificos e cuidados na carga, descarga e manipulação. A tensão nominal de cada célula é de 3,7V, atingindo 4,2V que não deve ser utrapassado no processo de carga, e NUNCA devem ser descarregadas abaixo de 2,8V, sob risco de serem danificadas.
Para ter total segurança, as baterias Lilon/LiPo devem ser usadas com speed control especificos, que desligam o motor quando atinge em torno de 3V por células. As tenções dos packs de bateria estão deiretamente ligadas a uma associação em série destas células.Controlador de Velocidade Speed Control
Para controlar a velocidade de um motor a combustão é necessário um servo-motor ligado ao canal 3 do receptor. Já para controlar os motores eletricos, no lugar dos servo-motor, e necessario a instalação de um dispositivo eletronico que controle a velocidade do motor a partir de uma posição do acelerador do radio-controle. Alem da função de controlar controle a velocidade do motor a partir de uma posição do acelerador do rádio-controle. Além da função de controlar a velocidade do motor, a maioria dos controladores de velocidade eletrônica dispoe de um circuito interno chamado BEC (Battery Eliminator Circuit) que reduz e estabiliza a tensão de alimentação proveniente da bateria para 4,8V. Esta tensão é utilizada para alimentar o receptor e servos através do próprio cabo que vai ligado ao canal 3, de modo que não seja necessário colocar uma bateria adicional para alimentação do sistema de rádio. tornando o modelo mais leve. Quando o nivel de tensão chega ao limite mínimo de operação. o speed control cortará a alimentação do motor, mas conservará a alimentação para o sistema de rádio, permitindo que se tenha controle do aeromodelo, a fim de efetuar um pouso seguro. Alguns speed controls possuem função de freio. Esta função é muito útil para planadores. já que parando a hélice o arrasto é muito menor (principalmente se utilizar hélice folder) Para modelos normais ou acrobáticos esta função não é compulsória.
Outra caracteristica importante é o Low Battery Cut-off. ou simplesmente Cut-Off. Esta característica determina a tensão da bateria abaixo da qual o speed control não acionará o motor, apenas fornecerá a tensão para alimentar receptor e servos.
Os Cut-offs para baterias de NiMhfNiCd geralmente são de 4.8V. o suficiente para manter receptor e servos funcionando.
Nos speed controls projetados para bateria Lilon/LiPo. o Cut-Off tem a função de preservar a bateria dos danos que poderia sofrer caso fosse descarregada abaixo do mínimo seguro. Neste caso a tensão de corte geralmente é em torno de 2.8V por célula de bateria 5,6V para baterias 2S. 8,4V para baterias 3S).
Os speed controis devem agüentar a corrente exigida pelo motor de preferência com alguma folga para não correr o risco de queimá-lo em virtude de alguma eventual sobrecarga momentânea durante o vôo.
Outra caracteristica importante é o Low Battery Cut-off. ou simplesmente Cut-Off. Esta característica determina a tensão da bateria abaixo da qual o speed control não acionará o motor, apenas fornecerá a tensão para alimentar receptor e servos.
Os Cut-offs para baterias de NiMhfNiCd geralmente são de 4.8V. o suficiente para manter receptor e servos funcionando.
Nos speed controls projetados para bateria Lilon/LiPo. o Cut-Off tem a função de preservar a bateria dos danos que poderia sofrer caso fosse descarregada abaixo do mínimo seguro. Neste caso a tensão de corte geralmente é em torno de 2.8V por célula de bateria 5,6V para baterias 2S. 8,4V para baterias 3S).
Os speed controis devem agüentar a corrente exigida pelo motor de preferência com alguma folga para não correr o risco de queimá-lo em virtude de alguma eventual sobrecarga momentânea durante o vôo.
Existem basicamente 2 tipos de Speed Coritrol: Speed Control DC São os controladores utilizados em motores de corrente continua, sendo de baixo custo e fácil peração. Speed Control para motores Brushless, são projetados para controlar a velocidade de motores brushless sem escova.
Motores Complementando o sistema de propulsão, o motor é o componente que fara a conversão da energia elétrica/magnética/mecânica para a última etapa desempenhada pela hélice.
Motores DC Os chamados de “corrente continua”, são os motores mais baratos encontrados no mercado. A princípo, podem ser alimentados diretamente por baterias e o controle de velocidade é feito por controladores eletrônicos que variam a tensão de saida que alimenta o motor. Quanto maior a tensão de saída. maior a velocidade do motor. Estes controladores de velocidade (Speed Control DC) são equipamentos relativamente baratos, dai o fato do motor DC ser a porta de entrada para os iniciantes no aeromodelismo elétnco. Como
desvantagens, estes motores apresentam alto consumo de corrente aquecimento excessivo, e vida útil limitada devido ao atrito interno e faiscamento das escovas com o comutador porém seu baixo preço compensa estas limitações e atende muito bem aeromodelos de pequeno porte e planadores. Outro fator a ser considerado é que como este motor tem sempre uma rotacao alta e ecessaro é necessario uma redução mecânica para reduzir esta rotação em velocidades em que a hélice trabalha com maior rendimento. Normalmente hélices de uso geral têm seu melhor desempenho na faixa dos 6000RPM enquanto que os motores DC giram em torno de 18000 a 20000RPM dai a necessidade da utilização de redutores da ordem de 3 para 1
desvantagens, estes motores apresentam alto consumo de corrente aquecimento excessivo, e vida útil limitada devido ao atrito interno e faiscamento das escovas com o comutador porém seu baixo preço compensa estas limitações e atende muito bem aeromodelos de pequeno porte e planadores. Outro fator a ser considerado é que como este motor tem sempre uma rotacao alta e ecessaro é necessario uma redução mecânica para reduzir esta rotação em velocidades em que a hélice trabalha com maior rendimento. Normalmente hélices de uso geral têm seu melhor desempenho na faixa dos 6000RPM enquanto que os motores DC giram em torno de 18000 a 20000RPM dai a necessidade da utilização de redutores da ordem de 3 para 1
Motores Brushless Esta evolução tecnológica derivou da constante evolução na eletrônica industrial. Após o advento do controle de posicionamento e velocidade através de motores de corrente contínua. indústrias voltadas para pesquisa e desenvolvimento criaram a tecnologia dos motores brushless e seus respectivos controladores de velocidade, os chamados inversores de freqüência. O motor brushless, em outras palavras, é um motor que não tem o sistema de comutação (comutador e escovas), responsável pela inversão do campo magnetico o qual faz um motor girar. Ele é composto por um rotor intemo magnezado e por 3 enrrolamentos magneticos distribuídos igualmente na carcaça do motor. Aplicando-se uma tensão aiternaa trifasásica nestes enrolamentos, haverá um desequilíbrio de tensão entre estas 3 fases, fazendo com que o rotor magnetco sempre se alinhe com o enrolamento de tensão mais alta. Como estas fases estão alternando-se. o rotor gira. Esta tensão alternada trifásica é gerada por um circuito eletrônico inversor (hoje chamado de speed control para brushiess) o qual pode variar a velocidade de um motor brushless a partir da variação da frequencia. Apesar de externamente parecidos tanto o circuito interno e softwares de controle do speed brusless são extremamente complexos, da o fato de seu preço ser mais elevado. Como resultado, os motores brushless apresentam um rendimento muito mais alto pelo mesmo peso de um motor DC. tem um aquecimento menor e sua vida útil é infinitamente maior, pois não existem peças móveis que se atritam.
Os motores brushless ainda podem ser subdivididos em 2 categorias:
Out-Runner A última palavra em motores brushless. O grande diferencial destes motores é sua concepção construtiva. onde a componente rotativo ao qual é ligado à hélice não é o eixo central. mas sim. a parte externa no motor. Graças a este recurso, o motor ganha muito mais torque. podendo. desta maneira, girar hélices mais pesadas sem a necessidade de nenhuma redução mecânica, minimizando as perdas por atrito, eliminando peças moveis que podem desgastar-se e, o mais importante, tornando seu aeromodelo muito mais leve, fator imprescindivel para quem pratica o aeromodelismo elétrico.
Espero que tenha ajudado a conhecer um pouco melhor o sitema de moto-propulsão eletrico para aeromodelo.
ln-Runner De funcionamento semelhante aos motores DC, seu rotor interno é a parte girante, proporcionando altíssimas rotações. ideais para hélices pequenas ou fans. Para hélices maiores. faz-se necessãrio a utilização
de um redutor para converter velocidade em torque.
de um redutor para converter velocidade em torque.
Out-Runner A última palavra em motores brushless. O grande diferencial destes motores é sua concepção construtiva. onde a componente rotativo ao qual é ligado à hélice não é o eixo central. mas sim. a parte externa no motor. Graças a este recurso, o motor ganha muito mais torque. podendo. desta maneira, girar hélices mais pesadas sem a necessidade de nenhuma redução mecânica, minimizando as perdas por atrito, eliminando peças moveis que podem desgastar-se e, o mais importante, tornando seu aeromodelo muito mais leve, fator imprescindivel para quem pratica o aeromodelismo elétrico.
Espero que tenha ajudado a conhecer um pouco melhor o sitema de moto-propulsão eletrico para aeromodelo.
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