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imanes y calor generado


Ahora que hemos establecido la condicion de funcionamiento máximo para este motor, podemos mirar como el calor generado puede afectar los imanes. Hemos determinado eso con nuestro motor estamos utilizando 300 Vatios de energia, de los cuales 90 Vatios se convierten en calor.

Para imaginarnos calor se produce con 90 Vatios solo es necesario coger una bombilla de 100Vatios que ha estado funcionando varios minutos nos da una idea. Como una bombilla solo tienen una eficiencia del 10%. 10 vatios convertidos en luz y 90 en calentamiento.
Este es el calor que tiene que disipar el metal de nuestro motor cuando este en máxima operación. Afortunadamente para nosotros, nuestros motores pasan la mayor parte de su vida en un avion que viaje de 80-90Km/h y el aire que pasa a través de el le quita una gran cantidad de calor.

Supongamos que este motor esta utilizando imanes N50, que están clasificados para 80C. Y por ejemplo, digamos que cuando el motor esta funcionando en 300 Vatios. La temperatura del estator es 70 C. En esta temperatura, los imanes siguen manteniendo sus propiedades, puesto que es necesario 80C para que comiencen a dañarse. Puesto que la temperatura ambiente normal es 25 C (77F), con un total de 300 Vatios de entrada de energia el motor mantiene una temperatura de 70C, así que el motor ahora es 45C más caliente que al principio del vuelo y puesto que hay 90 Vatios de calor que es disipado en el estator, esto significa que por cada 2 Vatios de energia que el estator tiene que disipar la temperatura del motor aumenta 1 grado C. Con este valor, podemos calcular la temperatura del estator en cualquier situacion de consumo de energia.

Si ha sido una explicacion muy larga, pero ahora podemos entender mejor las cosas.
Suponiendo que estas volando tu avion con una helice de 10x6 y todo esta bien. De repente y por alguna situacion rompes tu helice. Entonces tratas de poner una igual y resulta que no tienes el repuesto. Entonces decides poner una un poco más grande como la 11x 6. Te decides a volar y estos cambios que conduciran a la destruccion de tu motor (o tu variador).

La resistencia que una helice pone sobre un motor es lo que llamaremos el coeficiente de carga de la helice. El coeficiente de carga de una helice es proporcional a el diámetro de ella al cubo multiplicado por el paso, así que el coeficiente de carga de un esta helice, la 10x6 es 10 x 10 x 10 x 6 igual a 6,000. Para una helice 11x6 seria de 11 x 11 x 11 x 6 igual a 7,986, Por lo tanto el coeficiente de carga de una 11x6 es 33% más grande que el de una 10x6. Puesto que el consumo actual en un motor electrico es proporcional al coeficiente de carga de la helice, podemos estimar el consumo actual de una helice de 11x6. Este motor con una helice 10x6 consume 30amperios. Considerando su coeficiente de carga de 6000 entonces 6000 entre 30 sera igual a 200 unidad por lo tanto por cada 200 unidades consumira un Amper de corriente. Usando el mismo procedimiento la helice 11x6 que tiene un coeficiente de carga de 7986 dividido entre las 200 unidades nos dara 39.93. Que nos indica que nuestro motor consumira con esta helice 39.93 amperios, que es un aumento del 33% en la corriente.

Ahora que es lo que esto le hace al motor motor. Puesto que la energia disipada en el estator es igual al cuadrado de la corriente por la resistencia, o I x I x Rm, la nueva energia disipada en el estator es igual a 39.93 a x 39.93 a x .1 que es igual a 159.4 Vatios. En vez de alimentar al motor con 300Vatios de los cuales 90 son de calor, ahora estamos alimentando con de 399.3 Vatios de energia al motor de los cuales 159.4 son de calor. Esto deja 239.9Vatios para hacer girar la helice con una eficiencia de 239.9/399.3 igual a 60.08%. La eficacia de nuestro motor se ha caido de 70% a 60% y el calor interno se ha ido para arriba de 90 Vatios hasta 159 Vatios. Si recordamos el calculo anterior de que por cada 2 Vatios de calor el estator sube 1 grado C de temperatura y con 159.4 W. Significa 79.7 grados C de temperatura más los 25 C del medio ambiente, nos da un total de 104.7 grados C. ¡Entonces, algo tan simple como cambiar una helice 10x6 a una 11x6 ha hecho levantarse la temperatura del estator de un valor seguro de 70C al nivel ahora peligroso de 104.7C!

¿En este momento probablemente te estas preguntando, por que eso lastimaria el hilo conductor? Aguanta por lo menos 120C muy probablemente este clasificado para 150C, el hilo conductor seguramente aguantara. Como he dicho anteriormente el problema no es el hilo conductor, aunque de todos modos morira también, el problema son los imanes del motor.

Tus imanes han perdido sus propiedades, puesto que tienen una temperatura de funcionamiento máximo de 80C y el estator que esta a solo milesimas de pulgada de ellos esta a 104C. El daño es ahora permanente e irreversible esta comenzando a ocurrir. Los imanes empiezan a perder algo de su fuerza magnetica por calentamiento. Esto tiene 2 efectos perjudiciales, primero, el KV del motor se sube y en segundo lugar, reduce la capacidad del motor en su función como generador. Si continua funcionando el motor en esta condicion, Las condiciones termicas de operación aniquilaran el motor, quemandolo.

Lo que sucede es que los imanes más debiles generan menos voltaje. De nuestros calculos anteriores, sabemos que si nuestro motor consumia 39.93 amperios, entonces el motor giraba alrededor de 6,000 RPM y generabamos 6 voltios. Con los imanes debilitados, podemos asumir que en un punto solo generaran 5.5 voltios. Esto significa que ahora el motor consumira 45 amperios, que tendra 200Vatios para generar calor y subira la temperatura del motor a 125C, entonces los imanes se desmagnetizan más y el motor genera menos voltaje como 5 voltios y la corriente ira hasta 50 amperios. Ahora el calor generado ira hasta 250 vatios y la temperatura del estator ira hasta 150C. Ahora los imanes realmente están dañados y el motor puede generar solamente 4 voltios, así que la corriente va hasta 60 amperios y el calor generado va hasta 360 vatios y la temperatura del estator se levanta a 205C y, lo inevitable el motor se quema. No porque los hilos conductorss hayan fallado. Sino porque fallaron los imanes desencadenando una serie de cambios fisicos que terminan en un corto circuito.
En estas condiciones puede quemarse el ESC y la bateria. Por lo que es una situacion muy peligrosa.

Ahora, teniendo dicho todos que, nos dejaron van de nuevo a los motores de Escorpion. Con los imanes clasificados en 200C, si tuvieras el mismo panorama de cambiar el apoyo 10x6 a un apoyo 11x6, el estator todavia estaria en 104C excesivo, pero los imanes no podrían cuidar menos, porque pueden aguantar sin perder sus propiedades hasta 200C. Y puesto que el hilo conductor es clasificado en 180C, es capaz de funcionar en 104C también. De hecho, para hacer la cadena de acontecimientos catastrofica ocurrir como con el motor anterior, la base del estator tendria que calentar hasta 180C y el hilo conductor fallaria primero, dejando los imanes intactos. Trabajando los numeros al reves, esto requeriria un nivel de la energia en el estator de 310 vatios, que requeririan un nivel actual de 55.7 amperios y un nivel de introduccion de datos de energia de 557 vatios. Ahora comparando los 2 motores, el otro motor conocido de la marca de fabrica con los imanes 80C contra el motor de Scorpion con el es los imanes 200C, aumentando la carga del apoyo en solamente 25-30% puede rápidamente causar a una condicion termal del fugitivo esos resultados en la destruccion completa del motor con los imanes 80C. Por otra parte, el motor de Escorpion, con el es imanes clasificados 200C, puede tomar una sobrecarga de el 86% y la unica cosa que sucede es que el hilo conductor quema sin afectar los imanes en todos. Si empujaras el motor que dificilmente, tu podria rebobinar el estator y el motor seria tan bueno como nuevo. Con el otro motor, no habria nada salvable con excepcion de las piezas del metal. El motor necesitaria tener todos los imanes substituidos y se rebobine para conseguirlo que va otra vez, que es tanto trabajo que no lo valdria.
Esta es una explicacion MUY larga, necesaria para explicar la ventaja que los motores de Escorpion tienen sobre otro motor. Son verdad un producto revolucionario y la mejor parte de toda es que son cerca de 2/3 del coste de un motor comparable del Hacker y el solamente 1/2 el coste de un motor comparable de AXI.



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