Como funciona um motor brushless
Os motores brushless são o padrão nos modelos RC. Ao contrário dos motores com escovas, não têm coletor mecânico. Em vez disso, um controlador eletrónico de velocidade (ESC) comuta a corrente pelos enrolamentos do estator na sequência correta, criando um campo magnético rotativo que aciona um rotor com ímanes permanentes.
A ausência de escovas significa menos atrito, maior eficiência (75% a 90%), maior vida útil e menos ruído. Os motores brushless apresentam-se em duas variantes: inrunner (rotor interno) e outrunner (rotor externo). O outrunner é o tipo mais comum nos modelos voadores porque produz um binário elevado a baixas rotações, o que permite o acionamento direto da hélice sem caixa redutora.
O que significa o valor KV
O KV do motor é o número de rotações por minuto por volt aplicado ao motor sem carga. Por exemplo, um motor de 1000 KV alimentado por uma bateria LiPo 3S (11,1 V nominais) atinge aproximadamente 11.100 RPM sem hélice.
Um KV mais baixo significa rotação mais lenta mas maior binário. Estes motores adequam-se a hélices grandes e a modelos de voo lento (treinadores, planadores, escala). Um KV mais alto significa rotação mais rápida com menos binário. Os motores de KV alto (acima de 2000 KV) usam-se com hélices pequenas em modelos rápidos e drones de corrida.
Ao escolher um motor, não se centre apenas no KV. O KV combinado com a tensão de alimentação e o diâmetro da hélice determina a velocidade de rotação, e essa velocidade deve situar-se dentro do intervalo ótimo da hélice escolhida.
Tamanho do estator e peso do modelo
O tamanho de um motor brushless descreve-se pelas dimensões do estator no formato XXYY, em que XX é o diâmetro do estator em milímetros e YY a sua altura. Por exemplo, um motor 2212 tem um estator de 22 mm de diâmetro e 12 mm de altura.
Um estator maior significa mais cobre nos enrolamentos e ímanes mais potentes, o que se traduz em mais potência e binário, mas também num motor mais pesado. Correspondência aproximada entre o tamanho do estator e o peso do modelo:
- 18xx a 22xx: modelos de 200 g a 800 g (mini planadores, pequenos treinadores),
- 28xx a 32xx: modelos de 800 g a 2000 g (treinadores de 1,2 a 1,6 m, desportivos),
- 35xx a 42xx: modelos de 2000 g a 5000 g (treinadores de 1,8 m e maiores, acrobáticos),
- 50xx e superiores: modelos com mais de 5 kg (grande escala, rebocadores de planadores).
Escolha da hélice adequada
Uma hélice descreve-se por dois parâmetros: diâmetro e passo. Por exemplo, uma hélice 10x6 tem 10 polegadas de diâmetro e 6 polegadas de passo. O diâmetro afeta sobretudo o impulso estático, enquanto o passo afeta a velocidade de cruzeiro.
Uma hélice maior (de maior diâmetro) exige um motor de menor KV e gera mais impulso a menos RPM. É melhor para modelos de voo lento. Uma hélice mais pequena com muito passo é adequada para modelos rápidos.
Todo o fabricante de motores especifica uma gama de hélices recomendada. Exceder essa gama (uma hélice demasiado grande) sobrecarrega o motor, consome corrente excessiva, provoca sobreaquecimento e arrisca danos. Uma hélice demasiado pequena desperdiça o potencial do motor e produz impulso insuficiente.
Potência e peso do modelo
Uma regra prática habitual para dimensionar a potência é de 50 a 100 W por libra (0,45 kg) de peso à descolagem. 50 W/lb bastam para um voo suave de treinador. 75 W/lb dão uma margem confortável para a descolagem do solo e a subida constante. 100 W/lb e mais permitem o voo acrobático e a subida vertical.
A potência elétrica do motor calcula-se como o produto da tensão pela corrente: P = U x I. Se o motor consumir 25 A de uma bateria 3S (11,1 V), a potência é de cerca de 277 W. Para um modelo de 1,5 kg (3,3 lb), isso dá cerca de 84 W/lb, o que é um bom conjunto desportivo.
Escolha do ESC, BEC e amperagem
O ESC (controlador eletrónico de velocidade) converte a corrente contínua da bateria LiPo em corrente alternada trifásica para acionar o motor brushless. O parâmetro mais importante do ESC é a corrente contínua máxima, que deve superar o pico de corrente do motor em pelo menos 20%.
Muitos ESC incluem um BEC integrado (Battery Eliminator Circuit) que reduz a tensão da bateria de propulsão (por exemplo 11,1 V) para 5 V ou 6 V para alimentar o recetor e os servos. Um BEC linear é mais simples mas dissipa energia em calor. Um BEC comutado (UBEC, Universal BEC) é mais eficiente e lida melhor com grandes diferenças de tensão (baterias 4S e superiores).
Ao escolher um ESC, verifique: a corrente contínua máxima, o número de células LiPo suportado (por exemplo de 2S a 4S), o tipo de BEC e a sua capacidade de corrente (quantos servos consegue alimentar), e se o ESC suporta travão e programação do timing.
Erros comuns no sistema de propulsão
- Hélice demasiado grande: o motor consome uma corrente que excede o limite do ESC, o controlador sobreaquece e corta em voo. Verifique sempre o consumo de corrente com um wattímetro antes do primeiro voo.
- ESC subdimensionado: um controlador com um limite de corrente demasiado baixo corta sob carga. Aplique a regra dos 20% de margem acima do consumo máximo do motor.
- Ignorar o arrefecimento: os motores brushless e os ESC precisam de fluxo de ar. Em modelos com fuselagem fechada, preveja aberturas de ventilação.
- Tensão inadequada: um motor ajustado a uma bateria 3S não serve para 4S sem mudar a hélice. Uma tensão mais alta aumenta as RPM e o consumo de corrente, o que pode exceder os limites tanto do motor como do ESC.
- Não verificar o sentido de rotação: um motor brushless pode girar em qualquer dos sentidos. Antes do primeiro voo, certifique-se de que a hélice gera impulso no sentido correto. Trocar quaisquer dois dos três fios do motor inverte a rotação.