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81 - Ajustando la motorización de un Ala Volante I
Estos días Javi y Vicent han seguido probando el ala volante de 2 metros de este último. El ala es autocostruida con el típico poliestireno utilizado como aislante, y como planeador puro había volado bien, pero la idea de Vicent era motorizarla para permitir realizar vuelos en días de escaso viento o en sitios llanos donde no hubiera suficientes ascendencias. Por otra parte, ya comenté que para la motorización se utilizó un brushless procedente de un helicóptero, un motor de considerable potencia que iba alimentado por una 6S de 2650 mA/h, en cuanto la hélice era una procedente de un Easy Glyder.
El Ala Volante de 2 metros con Vicent, su constructor, a la derecha, y Javi, el piloto de pruebas, a la izquierda
En una primera prueba fue bien, con una potencia excelente que la hacía subir en vertical, pero en la segunda, como mostré en un mensaje anterior, el ala inició un descontrolado "flutter" que acabó partiéndola por la mitad.
Una vez reparada y reforzada esta parte siguieron las pruebas, pero no pasó mucho tiempo antes de otro incidente, y fue que el variador de 80A se quemó de repente y de manera irreversible, y digo irreversible porque cuando me lo trajeron no solamente encontré bastantes transistores quemados, sino que también había pistas en las mismas condiciones y bastante "tueste" general en las zonas cercanas a los circuitos integrados.
El Ala Volante con algo más de detalle, aunque en este caso muy poco más
El motor es un
Turnigy Typhoon 500H que equipaba un helicóptero de esta categoría. Buscamos sus características y vemos que es su KV es 1.800 rpm*V, el voltaje de operación de 3S a 6S (11,4 a 22,8 Volts) y la corriente máxima de 55 A, para cuyo control se aconseja un variador de 65.
El valor de intensidad no especifica si es de pico o sostenida, a igual que la máxima potencia consumida tampoco se indica en ningún sitio. Sobre lo segundo deducimos que 55 Ampers a 22,8 Volts son 1.254 vatios, o lo que es lo mismo, 1,7 CV. Sin embargo no nos confundamos, este valor no es la potencia que da el motor, es la que consume de la batería, potencia de la cual, una parte mayoritaria, sobre el 80%, la suministrará en forma mecánica a través de su eje, y el 20% restante lo disipará en forma de calor. Estos valores pueden variar algo arriba o abajo dependiendo de la calidad del motor, pero como término medio encajan bastante bien con las necesidades de un helicóptero tipo 500 de 1,7-2 Kg de peso.
El motor Turnigy Typhoon 500H
¿Entonces porqué con estas características se ha quemado un variador de 80A? Pues sin duda por exceso de corriente debido a la mayor carga del motor, lo cual en este caso está provocado exclusivamente por la hélice, a pesar que ésta sea de un Easy Glyder cuyo motor es muchísimo menos potente que el Typhoon 500H.
La causa de esta aparente incongruencia no tiene que ver con la potencia sino con el tipo de motor. Veámos, en un helicóptero la relación potencia/peso es muy importante, y la manera de conseguir que un motor de tamaño y peso moderado pueda sacar mucha potencia es subiendo las revoluciones y utilizando después la desmultiplicación mecánica adecuada para atacar el rotor principal. Por este motivo, un motor que siendo de un avión apenas alcanzaría los 400 ó 500 Kv, tiene en este caso 1.800, que alimentado con una 6S alcanzaría las respetables 41.040 RPM en vacío. A la vez, si a estas revoluciones le restamos el 30% debido a la carga normal en un motor brushless, tendremos un valor de 28.728 RPM, valor que no todos los diámetros de hélice pueden aprovechar.
En primer lugar y teniendo en cuenta el diámetro de la hélice del Easy Glyder averiguaremos las máximas revoluciones que podría asumir. Para ello utilizaremos la fórmula empírica
RPM = 3.438 x 0, (diámetro de hélice en milímetros)
La hélice tiene 30,9 cm de diámetro, y por lo tanto nos dará:
RPM = 3.438 / 0,309 = 11.126 RPM
Con este valor, y con independencia de la carga que provoque el paso de la hélice, ya vemos el el motor la obligaría a girar a más del doble de las revoluciones adecuadas, lo cual nos descarta la 6S como posible batería de alimentación, a menos naturalmente que utilizáramos algún tipo de desmultiplicación mecánica de la que no disponemos. Entonces, como este motor tiene un margen de alimentación de 3S a 6S, probaremos con el extremo bajo, a ver de ahí qué podemos obtener.
RPM a 3S = 11,4 x 1800 = 20.520, rebajando el 30% quedan 14.364 RPM, un valor ya más asumible que el anterior por ser mucho más cercano a las 11.126 RPM de tope de la hélice.
A la vez, con una 3S, la potencia consumida del motor quedaría reducida a
55 x 11,4 = 627 W, (0,85 CV), que contando el rendimiento estimado del 80% nos da más que suficiente para impulsar un ala de estas características.
...Bien, este límite lo tenemos bastante asumido, pero ahora deberemos realizar una medición real de cuánto carga dicha hélice al motor de marras. Montamos la batería y el amperímetro Mistery, le vamos dando gas y vemos que los amperios se disparan, subiendo a más de 96 incluso sin haber llegado al tope del mando, prácticamente el doble del máximo aconsejado para el motor. Digo a los compañeros que si esto ocurre con una 3S, no puedo imaginarme el carro de corriente que debía pasar con una 6S, a buen seguro debía superar los 160-170 A, con lo cual no es raro que el variador de 80 acabase hecho un carboncillo.
La solución sería utilizar alguna hélice plegable de algo menos diámetro y jugar además con diversos pasos hasta que la corriente medida de forma estática no superase los 70 Ampers, y digo de forma estática porque es seguro que al trasladarse el avión a través del aire a su velocidad normal de vuelo, la carga real que recibe la hélice y que por tanto trasfiere al motor ha de bajar de forma notable. En todo caso ésta es la única hélice plegable que tenemos y por tanto para reducir su carga no nos queda otro remedio que cortarla.
Primeramente la reducimos 1 cm. en cada pala, pesándolas cuidadosamente por separado para que la diferencia sea menor de 0,02 gramos. Las montamos en el buje y realizamos una nueva prueba. Observamos como la intensidad máxima ha bajado a 82 Ampers, así que estamos en el buen camino pero aún es necesario recortar un poco más.
Le cortamos 1 cm adicional de cada punta y entonces la intensidad baja a los 69 Ampers, lo cual ya entra en el margen que antes habíamos comentado. Otro efecto de haber reducido esta medida es que ahora, al ser la hélice más corta tendrá más alto el límite superior de revoluciones, que también podemos calcular como:
RPM = 3.438 / 0,269 = 12.780 RPM
Es decir, mucho más cerca de las 14.364 RPM que este motor puede dar con carga al 30% y alimentado por una 3S.
Un saludo a todos