Характеристики лучшего мотора для H0

[Alex M2]

Есть желание выбрать и опробовать лучший 24 вольтовый мотор для Roco Br80 с последующей цифровизацией последнего. Есть моторы с такими характеристиками, какой из них подходит лучше всего и почему? На какие характеристики стоит обращать внимание, имеет ли значение пусковой ток и момент? Лучше брать там где меньше оборотов как с 12 вольтовыми версиями или лучше где больше? Локомотив маневровый, основная задача в плавности, поэтому никаких "шустрее" точно не надо.

Задача сделать так, чтобы локомотив полностью повторял поведение прототипа на всех режимах. Мне очень понравились зарубежные примеры с максоновскими 24 вольтовыми двигателями, плавность хода с самого 0 просто завораживает, полное ощущение многотонных локомотивов.

[dednichipor]

Чтоб не гадать идите проторённым путём, моделька слишком мала в размерах, а места внутри ещё меньше. Вот ссылочки где за Вас подумали и предлагают наилучший вариант:
1. https://www.sb-modellbau.com/details/H0 ... R-80_28008
2. https://www.sb-modellbau.com/details/H0 ... _neu_28094

Если ни один из предложенных вариантов Вам не подходит и решите сделать по своему, то не поленитесь и расскажите, а ещё лучше покажите нам как Вы смогли добиться задуманной цели.

[Ершов Эдуард]

Это типоразмер НО ?

Если автор хочет ремоторизовать УЖЕ СУЩЕСТВУЮЩИЙ паровоз, то передаточное число редуктора - это уже данность, и я бы просто выбрал из таблицы двигатель с максимальным крутящим моментом. Он будет раньше трогаться (ползучий режимманеврового локомотива), при всех прочих обстоятельствах.

А если редуктор паровоза еще только предстоит создать, то я бы выбирал двигатель с максимальным номинальными числом оборотов, и соответственно конструировал бы редуктор с максимально возможным (и уместным) коэффициентом понижения (пересчетом номинальной частоты вращения в номинальную масштабную скорость, свойственную маневровому паровозику - допустим 40 км/час). Чем больше коэффициент передачи редуктора, и чем меньше номинальное напряжение двигателя, и чем быстроходнее двигатель на номинале, тем короче становится участок графика, соответствующий неуверенному вращению двигателя на минимальных оборотах.

Не очень понятна нацеленность на номинальное напряжение двигателя 24 В. Ну разве что тепловая стойкость обмоток повыше, а в остальном я никаких преимуществ не вижу. Если мы говорим про НО, конечно.

[Alex M2]

«sb-modellbau»
Этот вариант отпадает, мне очень нравятся видео с локомотивами куда ставили 24 вольтовый мотор. А вот к тому, что «отобрали за меня» вопросов по плавности с точки зрения модели как таковой нет, но до реального прототипа не дотягивает, уж больно 24в хорош на старте. Так что хочется попробовать экзотику самому и возможно с модифицированными щетками, но там опять же нюансы и нужен совет. По размерам подобрал то, что могу туда воткнуть. 40-ка по длине примерный аналог оригинального мотора, 25-ка соответственно и того меньше. По диаметру все в таблице на 1 мм меньше.

«Это типоразмер НО ?»
Да.

«я бы просто выбрал из таблицы двигатель с максимальным крутящим моментом. Он будет раньше трогаться (ползучий режим маневрового локомотива)»
Ершов Эдуард, спасибо Вам добрый человек, прямо с места в карьер без лишних вопросов просветили и уже направили меня. Да, это то, что мне требуется, вот именно ползучий ооочень плавный режим. Только пару вопросов. Крутящий момент тот, что пусковой или номинальный? И какой из них на что будет влиять?

«чем меньше номинальное напряжение двигателя»
Полагаю конструирование редуктора не для меня, но любопытство берет верх. Почему напряжение двигателя должно быть при этом меньше? С большим количеством оборотов будет по идее и шумнее?
И какой вариант из двух самый оптимальный по реалистичности? И еще, имеет ли смысл брать короче или лучше такой же длины как оригинал?

24 в (такой динамики и плавности еще не видел)
https://www.youtube.com/watch?v=TKfo6V-eSdQ

12в (предположительно), мотор от sb-modellbau
https://www.youtube.com/watch?v=gW8Gy3nRICM

[И.К.С.]

лучший 24 вольтовый мотор для Roco Br80

лучший для моделей жд в масштабе НО и ТТ , мотор на 12 вольт, а для N и Z вообще на 9 вольт.
родной вполне справляется со всеми поставленными перед ним задачами.

Не очень понятна нацеленность на номинальное напряжение двигателя 24 В.

автор пытается впихнуть невпихуемое.
http://forum.modelldepo.ru/showthread.php?t=20733

[Alex M2]

автор пытается впихнуть невпихуемое

Немного поправлю, автор пытается впихнуть то, что уже впихивали не в один локомотив, пруф с 24в выше. Если есть претензии к сборке или динамике локомотива по ссылке и других подобных, прошу озвучить. Приветствуется все что по делу.

[Ершов Эдуард]

Крутящий момент тот, что пусковой или номинальный? И какой из них на что будет влиять?

ИМХО вам для выбора двигателя это не имеет значения: в вашей табличке, если двигатель чемпион по пусковому моменту, то он автоматически будет и чемпионом по номинальному. Stall torque определяется пружинным динамоментром при заблокированном намертво вале двигателя под напряжением, а "номинальный момент" по-моему определяется расчетным путем (подробностей не помню, - надо читать). Но ясно, что Вам для маневрового локомотива важнее "почти нулевые скорости", и поэтому чем больше stall torque, тем увереннее машина будет трогаться с весом поезда или без оного.

Почему напряжение двигателя должно быть при этом меньше?

Попробую объяснить мое рассуждение.
Отличие 6-, 12-, 24-вольтовых двигателей - в основном в сечении провода обмоток и в количестве витков. Чем высоковольтнее двигатель (в одном и том же габарите ротора и статора, - ДПМ-20 это хороший пример, потому что в одном корпусе выпускаются 6, 9, 12, 15, 24, 27-вольтовые версии), тем тоньше сечение провода и больше витков можно уместить в пазах ротора, и больше сопротивление обмоток. Тоньше провод - меньше ток, поэтому нужно большее напряжение, чтобы довести магнитный поток в роторе до оптимального. Соответственно, все 3 варианта двигателя на своем номинале будут иметь примерно одинаковый рабочий ток (при напряжениях 6, 12, и 24 В, соответственно), и будут совершать примерно одинаковую работу, и будут рассеивать в пространство примерно одинаковую мощность (нагрев корпуса).

Известно также, что только идеальный двигатель трогается с места "от нуля", а на практике двигатель, установленный в модель, трогается с места позже, при каком-то напряжении, отличном от нуля, в силу разных причин: электрическое сопротивление угольных щеток, трение щеточного механизма, трение в подшипниках, трение в редукторе, вес поезда, трогание на подъеме. Допустим, что эти факторы съедают 20%, и пока крутящий момент двигателя не превысит силы сопротивления, двигатель остается неподвижным.

Представим себе испытательный стенд, где установлены (при прочих равных условиях) 6-вольтовый, 12-вольтовый, и 24-вольтовый двигатель, и каждый их них одинаково механически нагружен (неким идеальным имитатором сил трения + веса поезда + сопротивления профиля пути). Допустим, что силы сопротивления мешают двигателю трогаться, пока питающее напряжение не превысит 20% от номинала двигателя. Запитаем стенд ПЛАВНО НАРАСТАЮЩИМ постоянным напряжением от 0 до 12 вольт:

а) 12-вольтовый тронется при 12 х 20% = 2,4 В, и в конце цикла будет вращаться на номинальном режиме 12 В, предусмотренном изготовителем, допустим 6 тыс.об/мин.;

б) 6-вольтовый тронется при 6 х 20% = 1,2 В и в конце цикла будет бешено вращаться, с перегрузкой и перенапряжением, и достигать, допустим 10-12 тыс.об/мин. Шум, нагрев корпуса, запах горелого через полминуты...)))) Напоминаю, что изготовитель двигателя рекомендует максимально разрешенные обороты, исходя из механической прочности обмотки: под действием центробежной силы витки обмотки стремятся сползти с ротора, особенно если обмоточный провод нагрелся от перенапряжения, и лак/клей, удерживающий витки вместе, размягчился. Это особенно опасно на двигателях типа фаульхабер, где железный сердечник ротора отсутствует, и, кроме клея/лака, ничто не удерживает витки от расползания. А также от такой "легковесной" обмотки плохо отводится тепло, и ее легко перегреть и испортить перенапряжением, - по сравнению с традиционным двигателем с железным сердечником. Короче, сплошные минусы, за исключением одного: ваш двигатель тронулся при 1,2 В, - что выглядит очень многообещающе для маневрового ползучего локомотива.

в) 24-вольтовый тронется при 24 х 20% = 4,8 В, и в конце цикла будет работать "вполсилы", не достигая номинальных оборотов, вяло вращаясь около 3 тыс.об/мин., и только при половине расчетного номинального крутящего момента. Это безопасный режим для двигателя, но имхо все остальное - сплошные недостатки: позднее трогание, медленный ход на номинале, и слабая тяга на всех режимах.

Из этого я делаю такие выводы:
- для маневрового локомотива можно выбрать вариант (а) или (б) - но (б) обязательно в сочетании с редуктором с высоким мех.коэффициентом замедления, но такой вариант вредно гонять подолгу на полном ходу;
- для поездного локомотива - однозначно вариант (а);
- вариант (в) имхо не подходит ни для чего.

Мои рассуждения справедливы для питания постоянным током. Применительно к цифре и ШИМ у меня слабый опыт, но общие принципы работы коллекторного двигателя должны быть справедливы и там.

...С большим количеством оборотов будет по идее и шумнее?

Да, шумнее. На маневровом ходу шум не так важен, а на полном ходу шум заметен и конкретно мешает... Все опять сводится к постановке задачи: стремимся ли мы создать идеальный ползучий маневровый локомотив для работы на станции (и не отправляем такой локомотив на перегон) ?

имеет ли смысл брать короче или лучше такой же длины как оригинал?

Хоть при конструировании локомотива с нуля, хоть при замене двигателя в уже существующей модели - принцип общий: использовать двигатель максимально возможного размера, который модель способна вместить в корпус. Более крупный двигатель лучше охлаждается (дольше нагревается), и при прочих равных способен совершить бОльшую мех.работу в течение дОльшего времени. Если есть возможность поиграть с разными диаметрами двигателя, то выгоднее ставить двигатель бОльшего диаметра (при прочих равных), т.к. у него больше крутящий момент, в том числе при низких напряжениях (около трогания).

24 в (такой динамики и плавности еще не видел)
https://www.youtube.com/watch?v=TKfo6V-eSdQ

12в (предположительно), мотор от sb-modellbau
https://www.youtube.com/watch?v=gW8Gy3nRICM

Могу допустить, что между двумя видео слишком много различающихся факторов: начиная от разности конструкций двух локов и заканчивая манерой автора управлять пультом. Не думаю, что секрет состоит в 24-вольтовом номинале двигателя. Все имхо, конечно, - извините за многабукаф.

[ГойкоМитич]

в) 24-вольтовый тронется при 24 х 20% = 4,8 В, и в конце цикла будет работать "вполсилы", не достигая номинальных оборотов, вяло вращаясь около 3 тыс.об/мин., и только при половине расчетного номинального крутящего момента. Это безопасный режим для двигателя, но имхо все остальное - сплошные недостатки: позднее трогание, медленный ход на номинале, и слабая тяга на всех режимах.

Насколько я понял, автор планирует питать 24 В двигатель номинальным напряжением 24 В и питание будет подаваться цифровым декодером, у которого главная проблема (насколько я понял из обсуждения на моделлдепо) ступенчатость изменения напряжения.

[Ершов Эдуард]

Насколько я понял, автор планирует питать 24 В двигатель номинальным напряжением 24 В и питание будет подаваться цифровым декодером

Поскольку мои знания DCC довольно базовые, я сейчас почитал NEM670, раздел 4.2, перевод на сайте Моделдепо:

"Предельные напряжения:
а) [...] Амплитуда управляющего цифрового сигнала не должна быть более ±22 В."

Из чего я делаю вывод, что, хоть амплитуда на рельсах и достигает 22 В (и это в идеальном случае, когда локомотив находится близко к фидеру и управляющей станции), но усредненное напряжение на клеммах двигателя после выходных ключей декодера достигнет величин 20-22 вольт только на крейсерском режиме (не на маневровом). А в маневровом будет значительно меньше (те же 3-5 вольт), что опять приводит меня к мысли о том, что 24-вольтовый двигатель в маневровом режиме работает на неоптимальном участке рабочей характеристики и имеет больше недостатков, чем преимуществ.

[Alex M2]

Эдуард, хочу поблагодарить за развернутый ответ. К сожалению, с каждым десятилетием у нас все меньше людей которые могут дать развернутый профессиональный ответ с настолько полезной информацией без воды и посторонних тем, поэтому готов прочитать хоть двадцать листов Ваших трудов. Это невероятно полезно, системы становятся все сложнее и на людей обрушивается шквал информации, дословно с одного из видеоблогов американца занимающегося 30 лет железкой. Многое прояснилось, насчет длины мотора и пускового момента, но появляются новые вопросы. Надо переделать табличку убрав короткие моторы…

Ток мотора-«чемпиона» для декодера и остального оборудования не слишком большой?

24-вольтовый тронется при 24 х 20% = 4,8 В, и в конце цикла будет работать "вполсилы", не достигая номинальных оборотов, вяло вращаясь около 3 тыс.об/мин., и только при половине расчетного номинального крутящего момента. Это безопасный режим для двигателя, но имхо все остальное - сплошные недостатки: позднее трогание, медленный ход на номинале, и слабая тяга на всех режимах.

В табличке двигатели с разницей в 2 раза, разве это не компенсирует провал по ним 24 вольтовых моторов как таковых? Какое количество оборотов должно быть у стандартных модельных локомотивов, в частности данного, учитывая максимальную скорость прототипа в 45 км/ч? Почему слабая тяга на всех режимах, у нас же вилка до 22 вольт, разве нет?

усредненное напряжение на клеммах двигателя после выходных ключей декодера достигнет величин 20-22 вольт только на крейсерском режиме (не на маневровом). А в маневровом будет значительно меньше (те же 3-5 вольт)

А какое напряжение должно быть? Разве режимы на двигателях из таблички не отличаются друг от друга? В чем будет проблема, даже если будет большее напряжение для старта чем у 12 вольтового?
Не очень прояснил для себя эту тему, тем более что редуктор менять не хотелось бы, а Вы сами написали, что на клеммах двигателя выдается порядка 22 вольт. Он же не должен разгоняться до скорого поезда. Меня, по сути, 24 вольтовые двигатели интересуют как раз с точки зрения запаса мощности и соответственно плавности-выносливости на старте, чтобы они скользили, а не катились крошечными шажками. Разве это не дает рычаг запаса плавности на малых скоростях? Просто хочу увидеть идеал 12 в своими глазами, но пока не видел.

под действием центробежной силы витки обмотки стремятся сползти с ротора

Это то, что указывается в таблице как максимальные обороты? То есть предел после которого мотор разрушается?

Все опять сводится к постановке задачи

Задача создать локомотив максимально приближенный по динамике к прототипу с идеально плавным стартом от 0 км/ч, образец плавности и бесшумности тот, что на видео с 24в максоном. Пока что альтернативы игрушечные. А для меня поезд это прежде всего его ощущение в жизни, когда движение еще не чувствуется, но уже есть.