perchè negli esc è scritto non usare a bassi regimi?

[galaxy]

in tutti gli esc per uso elimodellistico o areomodellistico nelle istruzioni è scritto che non bisogna usare a bassi regimi per lunghi periodi.

oggi ho voluto fare questa prova su un elicottero e in effetti tenendo il motore al minimo l'esc è riscaldato subito, mentre di norma dal 70% al 100% di gas ciò non avviene.

io però vorrei sapere elettronicamente perchè avviene questo. uno penserebbe che se gli amper sono pochi (nella mia prova l'esc lavorando al minimo prelevava appena 5 amper dalla batteria) non dovrebbe riscaldare invece stranamente a quanto previsto dal buon senso quando nell'uso comune con molti più amper in circolo l'esc riscalda nella norma.

qualcuno è in grado di spiegarmelo tecnicamente?

[Naraj]

Provo a darti una risposta.
L'elemento che controlla il passaggio della corrente verso il motore, si può vederlo come una "resistenza variabile".
Quando questo elemento lascia passare poca corrente (motore al minimo), la "resistenza inserita" è alta e produce un certo calore dovuto alla corrente che l'attraversa.
Quando il motore è al massimo, la nostra "resistenza" è quasi zero ( in corto circuito) ed è per questo che viene sviluppato poco calore anche con forti correnti.
Naturalmente al posto della resistenza variabile ci può essere o un transistor o meglio ancora un mosfet di potenza.

Naraj.

[galaxy]

Quindi un pò come avviene negli alimentatori lineari? Se devo alimentare una lampadina a 5 volts l alimentatore deve abbassare la tensione che gli arriva dal trasformatore. Ma forse non c entra? Non so io gli esc li paragonavo ai bec switching...

[Naraj]

Infatti nella mia risposta, mi riferivo ad un regolatore lineare.
In realtà, i nostri regolatori usano, per "abbassare" la tensione, una tecnica di parzializzazione della tensione. Questo vuol dire, che la tensione che arriva al motore è sempre massima e per ottenere una variazione dei giri del motore, la tensione viene fornita per tempi più o meno lunghi a seconda della potenza che vogliamo ottenere.
Se si guarda il valore che arriva al motore con un oscilloscopio, si vedrà dei valori di tensione da zero al massimo con dei tempi di tensione zero o di tensione massima variabile a seconda dei giri che vogliamo dal nostro motore.

Naraj.

[galaxy]

Originalmente inviato da Naraj

Infatti nella mia risposta, mi riferivo ad un regolatore lineare.
In realtà, i nostri regolatori usano, per "abbassare" la tensione, una tecnica di parzializzazione della tensione. Questo vuol dire, che la tensione che arriva al motore è sempre massima e per ottenere una variazione dei giri del motore, la tensione viene fornita per tempi più o meno lunghi a seconda della potenza che vogliamo ottenere.
Se si guarda il valore che arriva al motore con un oscilloscopio, si vedrà dei valori di tensione da zero al massimo con dei tempi di tensione zero o di tensione massima variabile a seconda dei giri che vogliamo dal nostro motore.

Naraj.

perfetto. però, perdonami, ma ancora non ho capito perchè un BEC switching che alimentiamo ad esempio a 20V, esso in uscita ci fornisce 5V (ovviamente saranno 20v pulsati) , applichiamo un carico di 3Amp e riscalda nella norma. mentre se uso un ESC gli attacco un motore, lo faccio girare lentamente, misuro l'assorbimento ed è 3 amper e ho una temperatura che sale alle stelle in breve tempo, mentre se vado al massimo, misuro ed ho 20 amp, l'esc rimane "freddo".
Spero tu abbia la pazienza di spiegarmi diversamente il concetto della resistenza che mi scrivevi nel primo post.

anche perchè questo non avviene su regolatori per auto! cosa cambia?

[Alberto Sannazzaro]

Quoto Naraj che ha spiegato chiaramente cosa accade.
Posso dirti che negli F5B se vai a metà gas rischi seriamente di bruciare l'ESC, mentre al massimo ciò non succede, naturalmente per max. 3-4 secondi.

[galaxy]

ho trovato un approfondimento scritto dall'utente l'utente bruce abbot:

grazie a tutti x le risposte

ESC efficiency questions - Page 2 - RC Groups

traduzione:
l'efficienza di un ESC dovrebbe scendere a mezzo gas a causa di diversi fattori, tra cui:

- 1. perdite di commutazione FET . Ogni volta che un FET viene acceso o spento perde un po 'di energia. Mezzo gas applica PWM per abbassare la tensione effettiva, ma i FET sono accesi e spenti molto più spesso, così le perdite di commutazione totali più elevati.

2. driver perdita di commutazione . Driver cambia la tensione sulle porte dei FET. Ma le porte sono ad alta capacità, quindi è necessaria una notevole quantità di carica elettrica per cambiare la tensione. Ancora una volta, le perdite sono maggiori quando si passa alla frequenza PWM superiore.

3. FET Diodi all'interno . I diodi vengono attivati ​​quando l'alimentazione è scollegata da un motore. Poiché il campo magnetico nella bobina crolla, genera una tensione che cerca di mantenere il corso corrente. Questo è una forza controelettromotrice che viene instradata attraverso i diodi del FET. Purtroppo si spreca energia.
Alcuni controller di fascia alta eliminano la perdita del diodo, al momento opportuno, bypassando i loro diodi . Questa tecnica è chiamata ruota libera.

4. correnti di picco più elevate causano insufficiente induttanza del motore. I componenti interessate comprendono i FET, condensatori di filtro e piste pcb. perdita di potenza attraverso una resistenza è proporzionale alla corrente quadrata , quindi maggiore perdita durante i picchi di corrente . Questo è il motivo per cui è necessario misurare le rms correnti (non media) per ottenere la vera perdita di potenza. Idealmente la frequenza PWM deve essere sufficientemente alta per ridurre al minimo ripple di corrente, ma questo è in contrasto con la necessità di mantenere le perdite di commutazione verso il basso. Anche a frequenza più alta del motore può soffrire di maggiore correnti parassite, effetto pelle e perdite capacitivi.

[Naraj]

Confesso che non conoscevo tutti i particolari esposti in questa traduzione.
Devo dire che alcune cose non le ho ben capite.

I casi 1 e 2 mi sono ostici.
Da mie conoscenze, la frequenza di commutazione dei FET è costante, sia al minimo dei giri che al massimo. Quello che cambia è il tempo per il quale la tensione rimane a zero e quello che che rimane al massimo nello stesso periodo di frequenza. Se è così, l'energia persa nella comutazione dei FET dovrebbe rimanere sempre la stessa, sia al minimo che al massimo della corrente erogata.

Il caso 3 e 4 mi sono famigliari.

Naraj.

[Archi]

Il problema non è nel salto di tensione tra batteria e motore, ma in come viene svolta la modulazione.

Mettiamo un paio di punti.

1. I regolatori lavorano sempre alla stessa frequenza, quindi le perdite sono circa costanti indipendentemente dalla corrente assorbita.
2. Le perdite per la commutazione del gate (di comando) sono di fatto trascurabili rispettoa la resto.
3. Le perdite sui diodi ci sono ma se la modulazione è ben fatta tendono a sparire. (La modulazione è il modo in cui si genera il PWM nei 3 rami del motore).

Il problema di un eccessivo riscaldamento ai bassi regimi, quindi non può essere ricercato in qui.
La verità è che se il regolatore a bassi regimi si scalda troppo, il problema è la modulazione. I nostri esc non controllano la corrente che scorre nel motore, si limitano ad applicare una tensione per un tempo calcolato sulla base della posizione del rotore stimata attraverso la misurazione della forza controelettromotrice sulla fase non alimentata. Il problema è che quando il motore gira piano la fem è molto bassa e quindi può portare parecchi errori. Una cattiva stima della posizione del rotore fa in modo che molta parte della corrente assorbita dalla batteria vada in calore invece che in coppia.

Inoltre siccome un motore che gira piano ha una tensione molto bassa, anche misurando bene la posizione del rotore, l'esc potrebbe non avere una risoluzione sufficiente a per ottenere la giusta corrente.

Infine, sul punto 4, la corrente non può ridurre l'induttanza, quello è sicuramente un errore di traduzione.
Quello che può accadere è che l'induttanza del motore sia troppo bassa rispetto alla tensione fornita (differenza tra tensione dell'esc e tensione di motore) e questo può fare in modo che la corrente tenda a scappare senza produrre coppia, ma producendo parecchio calore.

Ciao.

[max_ferra]

Originalmente inviato da galaxy

perfetto. però, perdonami, ma ancora non ho capito perchè un BEC switching che alimentiamo ad esempio a 20V, esso in uscita ci fornisce 5V (ovviamente saranno 20v pulsati) , applichiamo un carico di 3Amp e riscalda nella norma. mentre se uso un ESC gli attacco un motore, lo faccio girare lentamente, misuro l'assorbimento ed è 3 amper e ho una temperatura che sale alle stelle in breve tempo, mentre se vado al massimo, misuro ed ho 20 amp, l'esc rimane "freddo".
Spero tu abbia la pazienza di spiegarmi diversamente il concetto della resistenza che mi scrivevi nel primo post.

anche perchè questo non avviene su regolatori per auto! cosa cambia?

Nei regolatori per modellismo occorre dividere 2 tipi di frequenze: quella switching/PWM e quella di cambio delle fasi.

La prima è la frequenza a cui alcuni mosfet (il gruppo che corrisponde alla fase attiva in quel momento) vengono fatti accendere/spegnere per modulare la tensione vista dal motore, è fissata e di solito è di 8 o 16 KHz.

L'altra è la frequenza di cambio delle fasi che corrisponde alla rotazione elettrica del rotore, è variabile da 0 al massimo (es per un motore a 2 poli a 120'000 RPM corrisponde a 2KHz, per un motore a 12 poli a 6000 RPM corrisponde a 500Hz) ed è determinata dal regolatore stimando la posizione istantanea del rotore.

Quando i mosfets sono spenti non dissipano potenza, quando sono accesi dissipano una quantità minima che dipende quadraticamente dalla corrente assorbita, quando commutano (accensione e spegnimento) dissipano una GRANDE quantità di potenza per un tempo brevissimo (dell'ordine del microsecondo).

Quando il regolatore va al massimo, i mosfet della fase attiva non vengono più accesi/spenti rapidamente alla frequenza di switching ma rimangono accesi fissi fino al cambio di fase, che avviene a frequenza più bassa come detto sopra, pertanto al massimo si ha una minore dissipazione complessiva.

Massimo