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SCL (Pascal-), S7-GRAPH (, DIN EN 6.1131-3), S7-HiGraph (SIMATIC), S7-PDIAG (SIMATIC), S7-PLCSIM (SIMATIC). Siemens Step 7 TIA Portal. Passo 7, (IMXO, -, -.). (4..20mA) (limitador) () (SMA). , SMA (Média de Movimento Simples), EMA (, Média de Movimento Exponencial), WMA (Média de Movimento Ponderada). . . . 4, STM32. , Bootloader. Bootloader. BOOT. Bootloader 1. Larr rarr EasyEDA: CAD. Linux, Mac, Windows, Android, PC,. ,. ,. Sumida Crossing DC Model Train Motors Até recentemente, nunca prestei muita atenção aos motores usados nos trens modelo. Eles eram todos iguais em qualquer modelo relativamente moderno, certo Bem, não, na verdade não. E as diferenças têm um efeito sobre a performance do modelo, de modo que eles não podem valer a pena entender. Itrsquos também é útil para separar os fatos do boato que tende a se acumular na Internet. Irsquom vai se concentrar em motores N-scale, já que eu modelo em N, mas quase toda essa informação é diretamente aplicável à escala HO também. Os motores em HO serão maiores e desenharão mais atuais para puxar mais peso, mas, de outra forma, são construídos de forma semelhante a motores de escala N. Como de costume, Irsquoll começa com o aviso de que não sou engenheiro elétrico, apenas um hobbyista interessado, de modo que Irsquom depende dos escritos de outros para esclarecer (ou deixar de esclarecer) pontos importantes. Irsquove fez muita leitura sobre o design do motor (tanto on-line quanto em livros didáticos) e mediu muitas características dos motores que eu tenho, e acho que os entendo. Mas Irsquove pensou que algumas vezes no passado e estava errado, então donrsquot tome whatrsquos escrito aqui como um fato absoluto. Esta página foi atualizada consideravelmente no início de 2014, corrigindo algumas declarações erradas anteriores da minha parte e adicionando um pouco de histórico. Ao mesmo tempo, o detalhe dos motores reais foi deslocado (e expandido), e agora pode ser encontrado na página de Motores Típicos. A partir do início de 2016, o material de histórico anteriormente nesta página, juntamente com algum outro material, foi separado em uma página de Tecnologia e História de Motor DC escovado que descreve a evolução de motores de corrente contínua para uso de trem modelo no século XX e alguns dos Os detalhes que interessam aos hobbyists. As informações sobre a manutenção do motor foram transferidas para a página Manutenção do trem modelo na seção Trens do modelo. Um motor elétrico é um dispositivo muito simples, particularmente na forma encontrada em trens modelo pequenos. Em massa, eles são bastante baratos. Alguns de baixo custo custam US2 em quantidade de unidade única de grandes distribuidores, embora o seu preço pague dez vezes mais do que um motor com um design mais específico do hobby e um melhor controle de qualidade de um distribuidor especializado que trabalha com baixos volumes. Mas, ao mesmo tempo, é um dispositivo surpreendente, convertendo energia elétrica em energia mecânica com uma eficiência que se aproxima da de um transformador elétrico. Há muitos detalhes que podem variar de um motor para outro, afetando a forma como eles irão funcionar em uma determinada aplicação. Ao longo dos anos, os modeladores têm favorecido diferentes projetos, geralmente por razões de som funcional, embora às vezes isso se tenha generalizado de maneiras que nem sempre refletem a realidade dos motores disponíveis. Distinções como as armaduras de três pólos versus cinco pólos, ímãs de alnico versus ferrite, fendas de armadura inclinadas e diretas e motores de barra aberta versus motores podem ter uma base sólida, mas às vezes são menos importantes do que as pessoas podem pensar. Como na maioria das disciplinas de engenharia, são difíceis de encontrar os absolutos e os trade-offs são mais complexos do que facilmente resumidos em uma brochura de marketing ou no lado de uma caixa modelo. Esta página aborda o que eu sinto são as questões mais importantes, em um nível relativamente alto, e, embora não permita que você diga, ldquothis é desejável, esperamos fornecer uma base para entender por que um tipo é favorecido por outro e quando algo não é Isso favoreceu o design ainda pode ser bom. Se você quiser mais detalhes, confira minha página de Tecnologia e Histórico de Motor DC escovado. E nunca se esqueça de que um modelo de trem é parte de um sistema. O melhor motor do mundo não superará as limitações de trilhas sujas, uma fonte de alimentação fraca ou inadequada, ou uma caixa de velocidades que seja mal fabricada ou indevidamente lubrificada. Uma atenção cuidadosa a alguma manutenção básica provavelmente fará com que uma locomotiva que funcione mal trabalhe muito melhor do que trocar o motor por um ldquobetterrdquo, embora em alguns casos a substituição do motor faça sentido. A foto abaixo mostra as principais características dos motores típicos da escala N: a moldura de plástico aberta (cinza), com dois ímãs de barra dentro de um pedaço de metal em forma de U (ímãs pretos estão na parte superior e inferior do metal prateado) para formar o exterior Os pólos magnéticos do Norte e do Sul, os pincéis cobertos por contatos elétricos de latão (na parte superior cinza direita e inferior), os enrolamentos feitos de camadas de metal estampado (camadas verticais orientadas verticalmente de metal prateado) com fios de enrolamento de cobre avermelhado e os volantes de latão (Extremidades) para maior impulso. A única coisa que você pode ver são os comutadores, no eixo onde as escovas tocam, dentro da caixa cinza à direita. Fllywheels arenrsquot tecnicamente parte do motor. Theyrsquore parte do drivetrain anexado ao eixo do motor, e opcional nisso. Este motor possui um grande volante de latão em cada extremidade, o que é bastante comum, pois coloca a maior parte possível no eixo de transmissão, para manter o impulso quando a energia flutua. Motor de enrolamento oblíquo moderno de N-Scale com molas abertas montadas no eixo do motor (de um modelo Atlas) Tipos de motores A maioria dos motores usados nos trens modelo hoje são motores de íman permanente permanente em CC. Estes funcionam a velocidades máximas em torno de 10.000 rpm (alguns podem operar a velocidades mais altas) usando trens de engrenagem para reduzir a velocidade em que as rodas se voltam e, portanto, podem ser bastante barulhentas. Os mais antigos também eram bastante pobres no desempenho de baixa velocidade, mas isso foi significativamente melhorado com projetos mais recentes. O motor de íman permanente DC escovado é um projeto que não mudou muito desde o século XIX, e todas as características dos motores que usamos hoje (por exemplo, velocidade máxima típica, opções de design de armadura, potência nominal de 12V) estavam em uso no modelo de trilhos Hobby em 1946. Thatrsquos para não dizer que todos os motores são idênticos, nem queremos que eles sejam. Motores com características diferentes podem ser otimizados para tipos específicos de uso, ou para uso com drivetrains específicos. Ao mesmo tempo, muito do que pode ser alterado com um design de motor diferente também pode ser alterado por modificações no drivetrain, muitos trens usam motores muito parecidos, mesmo que não idênticos. Existe uma variação considerável na velocidade e torque do motor, por exemplo, e nas engrenagens usadas para converter isso para girar as rodas podem ser variadas para compensar ou enfatizar a velocidade ou a força de tração. Um motor que faz um comboio correr muito mais rápido do que a velocidade prototípica em tensão total poderia fazer outro em um motor de comutação lento e poderoso. Da mesma forma, o motor de íman permanente DC escovado tem ligeiras variações de potência (torque) à medida que o eixo gira, e estes podem ser compensados pelo design do motor ou volantes pesados (ou ambos). A tecnologia do motor também evoluiu ao longo dos anos, com motores modernos produzindo o mesmo poder em uma forma menor do que os mais velhos devido a melhorias em materiais, tecnologia magnética e fabricação. Mais uma coisa que mudou foi a nossa compreensão dentro do passatempo modelado de ferrovias de como os projetos de motores afetam as características de desempenho que nos preocupam, como o funcionamento de baixa velocidade e o poder de puxar. Os sistemas de controle em desenvolvimento, desde projetos precoce de baterias e reostatos, até sistemas mais complexos baseados em transístores, até sistemas de microprocessadores atuais (tanto para DC quanto para DCC) também influenciaram a forma como usamos motores e quais os aspectos que importavam, embora isso sempre tenha sido Claro para os hobbyists individuais, que precisam depender das empresas modelo para entender o que wersquore faz e produz o que precisamos. Isso tem sido auxiliado de tempos em tempos por modeladores que também são especializados nas áreas de tecnologia relevantes para as preocupações do dia. Mas por que escolhemos o que escolhemos é muitas vezes reduzido a generalidades tão vagas que pode ser difícil dizer o que ainda é relevante e o que foi uma escolha baseada nos limites de uma tecnologia que não está em uso. Características importantes dos motores Os motores têm dois atributos relacionados: velocidade e torque. O poder de um motor (capacidade de trabalhar) deriva do torque e da velocidade. Para uma discussão mais aprofundada sobre isso, veja a página de Tecnologia e História do Motor DC escovado. A velocidade é diretamente proporcional à tensão: a tensão máxima, o motor gira à velocidade máxima para uma determinada carga. Assim, um motor classificado para 16V usará mais lento a 12 volts. A velocidade é medida em rotações por minuto (RPM), e para o tipo de motores que nos preocupamos é normalmente cerca de 12.000 RPM na tensão máxima sem nada ligado ao motor (isso varia). A velocidade do motor é reduzida nas engrenagens do drivetrain, de modo que as rodas na locomotiva girem muito mais devagar, mas a velocidade da locomotiva é diretamente proporcional à velocidade do motor para um determinado conjunto de engrenagens. Este é um efeito da relação de transmissão. As taxas de engrenagem variam muito. Os motores a vapor têm rodas grandes e, portanto, precisam de uma proporção mais alta para reduzir a velocidade mais, geralmente em torno de 30: 1 ou mesmo maior para uma locomotiva de frete, embora os modelos reais variem amplamente. As locomotivas a vapor de passageiros normalmente funcionavam a velocidades mais elevadas e puxaram menos peso, e os modelos geralmente refletem isso com engrenagens de proporção mais baixa (até cerca de 15: 1, mas geralmente mais alto). Diesels e locomotivas elétricas têm pequenas rodas motrizes e, portanto, precisam de menos redução e, portanto, menor proporção. Alguns dos meus modelos usam engrenagem 12: 1. Uma proporção de 12: 1 significa que o eixo da roda girará uma vez por cada doze voltas do eixo do motor, e se o motor estiver funcionando a 12.000 RPM, as rodas estão girando a 1.000 RPM. Se você reduz a velocidade do motor para 6.000 RPM (meia velocidade), as rodas estarão girando a 500 RPM (também a meia velocidade). Eu tenho um modelo com essa engrenagem que usa rodas de 5,55 mm de diâmetro com um motor que funciona em 14.000 RPM (descarregado) em 12V. Na velocidade máxima, as rodas giram em cerca de 1.200 RPM, produzindo uma velocidade de escala de 195 km / h (121 mph) em escala 1: 160. Thatrsquos um pouco rápido para um frete, mas adequado para um trem de passageiros rápido (não ldquohigh-speed railrdquo rápido, mas rápido ordinário). Para rastejar ao longo de 3 km / h (5 mph), as rodas precisam girar a cerca de 360 RPM, cerca de 2,6 da velocidade máxima. Thatrsquos é possível com um motor moderno, e uma homenagem ao quão bem estes são projetados. A velocidade do motor, dependendo da tensão, também é afetada pela carga. A velocidade máxima é para um motor descarregado. À medida que o motor tem mais carga, ele volta mais lento para a mesma tensão. A palavra ldquoloadrdquo refere-se a qualquer força que o motor tenha superado, geralmente vários tipos de atrito. O fricção vem dos elementos do drivetrain (o que é o motivo de uma boa lubrificação das engrenagens) e do atrito na roda dos carros puxados, causada pelo número de rodas, pelo tipo de rolamentos do eixo e pelo peso dos carros sentados Nessas rodas, e é por isso que se certificar de que as rodas do carro são de rolamento livre e não vinculativo é importante. Itrsquos também porque os carros não devem exceder o peso-por-carro recomendada pela NMRA, porque mais peso faz mais fricção (peso menor do que recomendado seria melhor para que os carros se movam, mas, em seguida, eles provavelmente podem descarrilar por outros motivos). O torque é a capacidade de superar o atrito, e ele varia conforme o inverso da velocidade. Na velocidade máxima, o torque é zero. A velocidade zero, o torque é máximo. Pense nisso desta maneira: a tensão pode produzir velocidade ou torque, à medida que você aumenta um, o outro diminui. Mais energia é necessária para iniciar um trem parado para mantê-lo em movimento, então, se um trem tiver energia suficiente para se mover, ele geralmente pode se mover um pouco mais rápido do que o ldquodead slowrdquo. A corrente também é importante a considerar, mas isso é complicado pelo fato de que um motor em movimento produz ldquoback EMFrdquo com base em sua velocidade (o back-emf é usado por alguns decodificadores DCC como forma de medir a velocidade do motor e compensar reduções de velocidade devido a carga). Back-EMF é efetivamente subtraído da corrente necessária. Você precisa de mais atual para trazer um motor até a velocidade, mas uma vez que há menos corrente para manter lá. No entanto, quanto mais carga é colocada no motor, mais atual é necessário. Em última instância, o atual thatrsquos está sendo transformado em poder de puxar. Se você precisa puxar mais peso, sua vida use mais energia. É por isso que ldquostall currentrdquo, a quantidade de corrente consumida por um motor quando você mantém o eixo girar e aplicar tensão total, é a corrente máxima que um motor pode desenhar, porque o motor está fazendo tudo o que pode para se opor a uma força maior que Pode superar. Stall atual importa em decodificadores DCC (e outros tipos de circuitos de motor-dirigindo), porque se um decodificador pode segurar uma corrente de parada motorrsquos, o decodificador irá desligar-se se o motor ficar parado. Como itrsquos é bastante fácil de parar um motor de trem modelo se você adicionar muitos carros ou deixar um pouco de cenário bloqueando as faixas, isso ocorrerá mais cedo ou mais tarde. Problemas com Motores de Magnet Permanente com DC escovado O motor de íman permanente de DC escovado é um design muito bom para motores pequenos, mas não está sem problemas. Como há apenas dois pólos magnéticos externos (algo que um motor de campo de ldquowound pode evitar), há mais variação de torque ao longo de uma rotação do motor do que em alguns outros projetos. Alguns recursos, gostaram de enrolamentos esticados ou slots adicionais (ldquopolesrdquo), podem ajudar a reduzir isso. A adição de volantes externos ao motor também ajuda, uma vez que este impulso da loja (mais útil a velocidades mais elevadas). Historicamente, havia um problema em que ímãs permanentes podiam perder força ao longo do tempo, reduzindo o torque produzido pelo motor. Isso foi mais um problema em motores antigos que usavam ímãs IdquoAlnicordquo. Ímãs modernos de ferrite e de terras raras são muito menos propensos a este problema. Embora seja pouco provável que isso aconteça com um motor moderno, a causa disso foi rapidamente inverter o campo magnético no motor, ou seja, batendo o trem no sentido inverso sem primeiro reduzir o acelerador. Operar um trem de forma prototípica (ou seja, parar antes de reverter) remove qualquer risco desse problema. Motores muito antigos podem sofrer com isso e, embora possamos remontar um ímã de alnico, provavelmente é mais simples substituí-lo por um moderno que é mais forte em primeiro lugar, e wonrsquot perde o poder da mesma maneira (para mais sobre isso, Veja a seção Repowering abaixo). Outros tipos de motor Motores escovados DC donrsquot tem que usar ímãs permanentes no exterior. Os enrolamentos também podem ser usados para criar um campo magnético estacionário que serve a mesma função. Isto é principalmente usado em motores maiores, onde campos mais fortes são necessários e o custo de ímãs permanentes seria alto. Esses motores, descritos como ldquowound fieldrdquo escovou motores DC, foram usados nos primeiros dias do modelo de trilhos ferroviários e alguns ainda podem ser usados em escalas maiores. Com os campos de ferida, o campo magnético também pode ser estruturado para ter mais do que apenas dois pólos, e quando um fabricante do motor se refere a um motor com ldquopolesrdquo, normalmente esses pólos estacionários são significados, ao contrário dos hobbyists que usam o termo para o número de Slots na armadura (e o conjunto de pólos de mudança criado por eles). Os chamados motores ldquocorelessrdquo, que usam enrolamentos sem a armadura de metal, foram usados em alguns trens. Estes têm uma tendência a superaquecer se estancado (o que pode fazer com que eles se autodestruam sem um núcleo metálico para transportar calor, a rotação da armadura é essencial para o resfriamento em correntes mais altas). Os projetos sem corações são típicos de motores muito pequenos (o ldquopager motorsrdquo reportado para ser usado em Katorsquos Unitram pode muito bem ser um design sem cor), embora também sejam usados em escalas maiores. Os motores sem coragem dizem ser melhores para o uso do modelo de trem (mais eficiente), mas eu não encontrei uma fonte autorizada para isso. Eles têm menos efeito dentado, o que provavelmente melhora a operação de velocidade lenta. Eles também reagem mais rapidamente às mudanças de tensão devido à falta de massa na armadura (sem núcleo metálico), mas nos trens modelo esta é provavelmente uma característica negativa, pois significa que o motor diminui mais rapidamente devido a problemas de captação de energia . Os motores não corretos não devem ser usados com decodificadores DCC não-ultra-sônicos ou outros controladores digitais de baixa freqüência, como o PWM normalmente produzido por um Arduino, pois isso pode danificar seriamente o motor (novamente, devido ao superaquecimento, há mais perdas de histerese com Pulsação de baixa velocidade para aquecer o motor e menos refrigeração se não estiver rolando rapidamente). Mesmo muitos descodificadores ldquoultrasonicrdquo têm freqüências de saída em torno de 16 kHz, e os fabricantes de motores geralmente recomendam freqüências acima de 20 kHz para motores sem núcleo. Itrsquos é o melhor para usar um decodificador especificamente classificado pelo fabricante para esses motores. Os motores sem corações são mais comuns na Europa do que a América do Norte, então os fabricantes europeus de descodificadores como ESU (LokSound) e Zimo são boas escolhas. Os motores com núcleos de aço (o tipo típico de motor) são mais tolerantes ao PWM de baixa freqüência, mas ainda beneficiam do uso de freqüências mais altas. O PWM é usado não só pelo DCC, mas também por outros controladores de motores digitais, como os usados com Arduinos e eletrônicos similares para hobbyistas. Ele também pode ser usado por aceleradores DC mais avançados, embora eu não encontrei qualquer um que o use. O poder pulsado, usado em alguns aceleradores DC, funciona da mesma forma e tem o mesmo tipo de problemas de aquecimento a baixas velocidades (consulte a página DC Train Control para obter mais informações sobre o poder pulsado). Outro design é o motor ldquobrushlessrdquo. Estes colocam o íman permanente na armadura e os enrolamentos do lado de fora. Porque eles não usam escovas ou um comutador, eles não são mais propensos a se desgastar (sem arcos nas escovas sob carga também significa menos calor). No entanto, eles exigem algum sistema de controle para alternar a energia à medida que o motor gira, o que geralmente os torna mais complexos. Tais motores aparentemente foram usados apenas como motores de substituição e não equipamentos originais. Estes exigem um sistema de controle especializado (há decodificadores DCC que fornecem isso), de modo que eles não são apenas substituições drop-in. Mesmo entre os motores convencionais de íman permanente de CC escovados, que o resto desta página irá cobrir, e limitando a discussão aos tipos tipicamente usados no passatempo, há uma variação substancial de design. Compreender quais são esses recursos e por que eles podem ou não importam é útil ao ler as descrições de modelos do fabricante. Basta ter em mente que a qualidade tem mais a ver com a atenção prestada aos detalhes pelo designer e construtor do modelo e seu motor do que qualquer recurso que um motor possa reivindicar. Um motor de baixa qualidade com todas as características que qualquer pessoa poderia pedir ainda não é provável que os pilotos funcionem bem ou continuem funcionando bem. A tecnologia Old Motors, New Motors e Repowering Motor mudou de muitas maneiras substanciais ao longo dos últimos 80 anos, embora os aspectos básicos do design fossem bem conhecidos em 1946. O motor em qualquer bom modelo de trem hoje é provavelmente substancialmente melhor, em Muitas maneiras diferentes, do que uma comprada há trinta anos ou mais. Um modelo barato comprado hoje provavelmente tem um motor barato e um drivetrain barato, e pode ser pior do que aqueles modelos mais antigos. Mas dado os custos relativos, comprar um modelo barato e adicionar um motor melhor e atualizar as engrenagens provavelmente não tem muito sentido, em comparação com apenas comprar um novo modelo com pintura e detalhes de alta qualidade, além de um motor e drivetrain modernos. Itrsquos uma história diferente se o seu comprando (ou tenha) um modelo mais antigo porque itrsquos é a única maneira de obter o que você quer, mas ainda gostaria de correr tanto quanto possível. Aqui, o custo pode ser uma preocupação secundária. No entanto, a Irsquoll observa que a Irsquove não conseguiu encontrar o equivalente aos motores de armação aberta utilizados em modelos N-escala modernos vendidos separadamente (exceto de Kato, como indicado abaixo). Remotar um modelo de escala N mais antigo provavelmente envolve o uso de motores de pequenas lâminas, o que não é necessariamente pior do que os projetos atuais de quadros abertos, mas os quadros são difíceis de encontrá-los tão pequenos quanto o tamanho de 9mm x 13mm x 24mm usado em alguma escala N moderna Modelos. Se você quiser seguir essa rota, a NorthWest Short Line vende uma linha de pequenos motores de lata para escala HO e maiores, embora seus motores mais pequenos (de 10mm x 12mm x 15mm a 10mm x 12mm x 25mm) possam ser usados em uma escala N Locomotiva dependendo do design. A Kato USA vende motores (no seu catálogo de peças on-line) para o GG1MP3H, mas não outros modelos (outros podem estar disponíveis se solicitado), e a Kato Japan vende motores de reposição para muitos projetos japoneses, mas apenas os comerciantes e a disponibilidade parece errático ( Irsquove nunca tentou comprar um embora). Os custos típicos são em torno de US30. Modeladores com motores antigos antigos da década de 1960 têm mais uma opção: substituição de ímã. Conforme descrito neste site. Itrsquos possível substituir ímãs Alnico nestes modelos mais antigos com ímãs de neodímio de terras raras. Isso aumentará o torque, com um custo na velocidade máxima diminuída e maiores requisitos de energia (e esses motores antigos geralmente precisam de cerca de dois amperes, então você precisa de um bom pacote de energia ou um decodificador DCC realmente forte para fazer isso). Você pode realmente fazer o mesmo com um motor de lata ou um design moderno de armação aberta, porque o íman é moldado para encaixar a lata (ou ldquoyokerdquo em um motor aberto) e a armadura, em vez de ser retangular. Design do motor e Freqüência de pulso PWM Embora normalmente não seja um problema nos sistemas de controle ldquoDCrdquo, os decodificadores DCC usam modulação de largura de pulso de alta freqüência (PWM) para dirigir motores. Os motores são eletricamente um circuito rdquo do circuito ldquoSeries RL, o que significa que eles podem ser descritos como uma combinação de um indutor e um resistor em série. Um efeito disso é que a corrente, embora o motor defraude a aplicação da voltagem ao motor por um tempo definido pelo ldquotime constantrdquo. Uma vez que a aplicação da tensão é o que o início de um pulso faz, e a corrente é o que faz o motor funcionar, há uma necessidade óbvia de que o pulso permaneça o suficiente para conduzir a corrente motorrsquos até o valor total e mantê-lo por um tempo . Este é principalmente um problema em velocidades mais baixas, pois é quando os pulsos serão os mais curtos. O comportamento subjacente é ldquoexponentialrdquo na natureza, então o itrsquos não é uma simples corrente contínua de X segundos de microssegundos é o comportamento de reachrdquo. Em vez disso, após um tempo T igual ao ldquotime constantrdquo (que é de cerca de 100 microsegundos para um motor típico), a corrente será em 63.2 do previsto pela lei de Ohms para uma resistência simples do mesmo valor. Após 2T (200 usec neste exemplo) itrsquos a 86,5 e a 5T itrsquos a 99,3 de corrente total (este é tipicamente o tempo dado para a corrente total, embora não esteja completamente cheio). Mas ldquofull currentrdquo não é tão interessante, porque wersquore não se preocupa em conduzir o motor no stall atual (o que significa ldquofullrdquo). Wersquore preocupado em dirigir o motor em uma fração relativamente pequena da corrente de parada (geralmente menos da metade, talvez com menos de um terço). Acontece que leva cerca de 0,4T para chegar a um terço da barraca atual. Assim, para o funcionamento típico de baixa velocidade, mesmo um atraso de T (que equivale a uma freqüência de 8 a 12 kHz para a maioria dos motores), produz algo próximo da corrente contínua que wersquod possui nesse nível de tensão. Eu entendo os detalhes desta na minha página PWM e descreva T (que eu chamo de frequência DCC) para uma série de motores que a Irsquove mediu na minha página de Motores Típicos. Se o motor nunca chegar a plena corrente, ele nunca produz back-emf completo (o que reduz a corrente efetiva) e, portanto, a corrente média (e o calor) é maior para a mesma quantidade de energia. Isso pode levar ao superaquecimento com baixas velocidades sustentadas, o que não é bom. A linha inferior é que os decodificadores supersônicos (normalmente funcionando a 15 kHz ou superior) são bons para motores. Você pode perder algum torque (velocidade máxima ou poder de puxar) a partir deste comparado a um decodificador não supersônico, mas thatrsquos provavelmente um preço que vale a pena pagar se você se preocupa com a longevidade de seus modelos. Considerações de Arrecadação e Operacional Um tema controverso é o assunto de um novo modelo do ldquobreaking inrdquo. A maioria dos modeladores considerará isso como uma prática necessária, inclusive eu. Alguns são inflexivelmente contra a idéia, por razões que variam de ldquoit não faz nada para ldquoit pode danificar o modelo para executá-lo por um timerdquo prolongado. Mesmo supondo que ele ofereça um benefício, exatamente como ele faz é um tema de maior incerteza. Você poderia, é claro, esperar a sua primeira sessão de operação para quebrar o modelo. Mas wouldnrsquot você prefere que o modelo funcione sem problemas quando o seu amigo realmente o use, e acho que uma pequena quantidade de invasão é benéfica. Há muitas coisas que a quebra em uma nova locomotiva pode afetar. As coisas que Irsquove visto sugerem são: desgastar as escovas para combinar a curva do comutador, polir e lubrificar o comutador da ação das escovas esfregando sobre ele, alisando bordas rugosas de engrenagens de plástico e rolamentos de engrenagens e distribuindo lubrificante aplicado na fábrica Embora o trem de engrenagem e os rolamentos do motor. Talvez todos estes tenham algum efeito, embora os pincéis estejam devagar, então dez minutos não vão fazer muito lá. Uma nota: NorthWest Short Line (NWSL), um revendedor de motores e peças associadas para trens modelo, observa em seu catálogo que não é necessário o desenvolvimento de engrenagens inrdquo para sistemas de engrenagens adequadas. Eu acho que thatrsquos correto, mas Irsquoll observa que os outros motivos (distribuindo lubrificante, criando algum desgaste inicial em escovas) provavelmente ainda são verdade. Em qualquer caso, minha experiência é que as novas locomotivas correm melhor depois de menos de meia hora de quebra do que o ldquoout do boxrdquo. A Irsquoll observa que a NWSL não vende motores de substituição adequados aos meus modelos habituais de Kato ou Tomix, então eu não fiz muito negócios com eles. Eles têm uma reputação de saber o que eles estão falando. O meu método usual de rodar é executar uma locomotiva ou motorista em torno de uma faixa circular no meu layout em uma direção em uma configuração de velocidade média (não mais lenta, mas não muito rápido) por 15 a 30 minutos e depois executar É a outra direção por um tempo semelhante (principalmente para garantir que qualquer desgaste seja distribuído uniformemente). A maior parte do benefício é aparente nos primeiros dez minutos. Irsquove tentou correr por uma hora em cada direção, mas eu não vi nenhuma vantagem notável disso. Isso também tem o benefício de destacar imediatamente quaisquer problemas operacionais em um novo modelo, como um caminhão que não estava bastante sentado, a Irsquove teve novos modelos desviados em um interruptor devido a problemas de caminhão. Um modelo bom e moderno não deve prejudicar a operação prolongada em DC, desde que você não esteja a sobrecarregá-lo puxando um trem muito longo ou com o acelerador montado no máximo ou executando o fim de semana em um show de trem. Irsquove executar trens por um par de horas continuamente sem problemas óbvios, embora haja, sem dúvida, um efeito cumulativo. Eventualmente, o lubrificante vai ficar sujo e será uma boa idéia para limpar e re-lubrificar o mecanismo para minimizar o desgaste. Mas Irsquod espera que venha de dezenas de horas de operação, não um casal. As escovas do motor serão desgastadas ao longo do tempo, mas as modernas devem ser muito duradouras se bem tratadas. Um motor de corrente contínua se desgastará, mas demora centenas de horas de operação para fazê-lo. O desgaste da escova é o problema mais comum (após a lubrificação precisar ser renovado) e você pode comprar escovas de substituição para alguns motores (a Kato vende as suas para elas). O íman permanente também pode perder o campo magnético itrsquos ao longo do tempo, embora isso não seja um problema com os modernos. Quando isso acontece, você provavelmente precisa de um novo motor, embora seja possível obter um ímã de substituição. Antes de ser possível, ldquoremagnetizerdquo um motor, mas a Irsquom não conhece ninguém que ofereça esse serviço hoje, em parte porque é muito mais difícil de fazer para ímãs modernos de alta resistência. Um comentário sobre o desgaste do motor: as escovas e os comutadores usam mais à medida que a corrente aumenta e a corrente aumenta com a carga. O calor no motor também pode ser um problema em tensões médias mais altas. Um fabricante de pequenos motores DC (MicroMo) recomenda a operação de motores na metade do máximo de torquerdquo de ldquostall ou menos para evitar desgaste excessivo. Isso significa que, se a sua locomotiva pode puxar 50 carros no máximo a toda velocidade, mantenha o seu tamanho de trem normal abaixo de 25 carros ou de cabeça dupla (use duas locomotivas de design similar no trem). Speed isnrsquot é realmente um fator aqui: um loco descarregado a toda velocidade está desenhando muito pouca corrente, graças ao efeito do Back EMF. Irsquove viu outras recomendações para rodar em um terço da barraca atual ou menos, mas a orientação básica é a mesma: trabalhe o motor o máximo que puder e ele se desgastará muito mais rápido do que se você trabalhar com mais facilidade. A tensão e a forma de tensão também são importantes. Running an N-scale model designed for 12 volts on a 20 volt system (as some HO systems are) isnrsquot doing the motor any favors. Likewise, using a thirty-year-old power pack with a ldquopulserdquo switch may be doing things to the motor that really arenrsquot good for it, as older systems often used a half-wave pulse that produces more heating. Voltage and Current Motors have a maximum voltage rating, although this isnrsquot normally published for model train original motors. Instead yoursquoll often see a nominal voltage limit (like ldquo12Vrdquo for N scale) mentioned, but the motor is probably safe to operate at slightly higher voltages. Fundamentally, the limit is based on the motorrsquos ability to withstand the current flowing in it, and to dissipate the heat produced from that current and mechanical friction within the motor. The maximum current a motor will draw for a given voltage is relatively easy to determine, but it does vary with voltage. Note that this wonrsquot tell you what current will harm the motor. However, a good rule of thumb to use is that at the rated voltage for the motor, the maximum continuous current should not exceed one-third to one-half the maximum possible current. In other words, for a 12 Volt motor, measure stall current at 12 volts, and keep operating current (which will vary with load and speed) below half of that regardless of what voltage you run the train with. The maximum current drawn at a given voltage is the stall current for that voltage, the current drawn when the armature is not turning (is ldquostalledrdquo). This term is familiar to anyone whorsquos converted a motor to DCC use, but it is equally applicable to DC power. The stall current will be drawn when the motor is just starting, but only for a very brief time. It will be drawn for an extended time if something causes the mechanism to jam so that the motor isnrsquot turning. A train pulling a very heavy load could approach stall current, and if it were to stall out on a grade at full throttle without spinning its wheels, it would be drawing the stall current. Stall current can be measured by putting a loco on a piece of track, wiring up a DC power supply at a known voltage which is capable of producing the necessary current, with an ammeter in series with one of the wires from the rail to the power supply (an RRampMeter is good for this, as it will give current and voltage) and pressing the loco down firmly so the wheels canrsquot move, before turning on the power. The Amps reported on the meter are the stall current at that voltage. To get the stall current at another voltage, divide the measured current by the measured voltage, then multiply by the desired voltage. For example, to convert a motor measured at 12V to the stall current at 18V (a reasonable ldquoworst caserdquo DCC environment): 500 mA at 12 V would be (500 12) x 18 750 mA stall current at 18 volts. Note: if using an RRampMeter without an internal battery, voltage must be at the right polarity and higher than 7 volts for anything to display on the meter. If you are measuring stall current for a DCC conversion, keep the ldquodepends on voltagerdquo aspect in mind. If your DCC system uses a Zephyr (14 Volt DCC), itrsquos stall current at 14V that matters. If you plan to run the model on a friendrsquos or club layout with 18V DCC, itrsquos the stall current at 18V that matters. Measuring stall current at 12V would cause you to undersize the decoder for both of these situations, and could result in a blown decoder. For the best accuracy, do the following: - measure when the windings are cool (i. e. the motor has not been in use), as resistance changes with temperature can be quite large, and will produce misleading results. - measure multiple times with the motor turned slightly between measurements and average the results (stall current can vary depending on the position of the windings). On a DC layout, the voltage experienced by the motor depends on what the throttle is set to. If you are concerned that your pack puts out 18V, but the motor might be limited to 12V, you can hook up a voltmeter and not turn the pack up beyond 12V. However, this can be harder to do with more sophisticated packs which use pulsed power, as this can trick voltmeters into misreading. Likely what shows on the meter when set to DC will be higher than whatrsquos actually on the track, so staying below your ldquosaferdquo voltage will still be safe. On a DCC layout, the voltage depends on the voltage of the DCC command station or booster and the ldquoduty cyclerdquo of the PWM output. At 100 throttle the motor will experience the full voltage. If you are concerned about limiting the voltage, you could use a speed table in the decoder. Por exemplo. 12V is 60 of 20V, so if you wanted to limit to 12V on a 20V system, you could write a speed table with a maximum value of 153 (60 of 255). However, yoursquod need to turn off BEMF or other features that could raise the motor power even if you didnrsquot raise the throttle value. Even so, using a DCC system with a high track voltage produces a high peak voltage, and although average voltage matters for speed, peak voltage will affect heating of the motor (due to hysteresis loss in the pulse, not due to resistive heating which depends on the average voltage). Thus DCC systems with high track voltages arenrsquot good for lower-rated motors, no matter what you do with the power. Ideally, you should avoid these problems by choosing a power supply suited to your scale. For N-scale, thatrsquos ideally something under 14 volts, for HO itrsquos ideally something under 18 volts. But in both cases there is often a large safety margin, so it may be possible to use higher voltage supplies at a relatively minor cost in longevity of motors. But at some point, higher voltage will start to cause more serious wear on the motor. Best to plan ahead and avoid that by selecting an appropriate power supply. References: Basic Motor Theory - a fairly detailed description of the principles of operation of electric motors. Brushed DC Motors - a motor manufacturerrsquos product overview (note the lack of mention of ldquopolesrdquo). DC Motors: Principles of Operation - a very clear description of how the magnetic fields interact. Mabuchi Motor page on their Motor Designations and their Meanings. which includes information on number of poles. This website also has additional technical info about DC motors. (link thanks to a reader reference thanks Victor). Magnet Guide and Tutorial (PDF ), Alliance, LLC. Model Railroader Magazine 75th anniversary DVD back issue collection (issues cited in the text). Modern Permanent Magnets for Applications in Electro-Technology, by Karl J. Strnat. Proceedings of the IEEE, Volume 78, Number 6, June 1990 Permanent Magnet Motor Technology, Third Edition, by Jacek F. Gieras, CRC Press. The Simple DC Motor: A Teachers Guide. Kristy Beauvais - not the clearest explanation of principles, but a great ldquobuild it yourselfrdquo tutorial on making a very simple motor out of a loop of wire. How Stuff Works: Electric Motors - a nice, if simplistic, explanation of brushed DC motor operation. Model Railroad Technical Information - a site with lots of info, some of it about replacing model motors. The ldquoremotoring rdquo page in particular has a lot of detail about motor types.
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