Se você está começando no aeromodelismo, automodelismo ou nautimodelismo elétrico, certamente encontrará uma pequena caixa eletrônica instalada entre o motor, a bateria e o receptor do rádio controle.
Esse componente é chamado de ESC.
ESC é a sigla para Electronic Speed Control, ou controle eletrônico de velocidade. Sua função básica é permitir que o comando realizado no rádio controle determine como o motor elétrico irá funcionar.
Em outras palavras, é o ESC que permite sair de uma situação simples de:
motor desligado → motor ligado
para algo muito mais interessante:
motor parado → baixa velocidade → média velocidade → alta velocidade.
Para que serve um ESC?
Imagine uma pequena lancha elétrica de controle remoto.
Temos um motor responsável por movimentar a hélice.
Se ligássemos esse motor diretamente à bateria, teríamos basicamente duas situações:
bateria desconectada → motor parado
bateria conectada → motor funcionando
Isso não seria muito útil para um modelo de rádio controle.
Queremos controlar a potência do motor à distância.
É justamente aí que entra o ESC.
O ESC fica entre a bateria e o motor
De maneira simplificada, podemos visualizar o circuito assim:
Bateria → ESC → Motor
Mas existe também o sistema de rádio controle:
Transmissor → Receptor → ESC
Portanto, o ESC recebe duas coisas fundamentais:
energia da bateria
e
comando do receptor.
A partir dessas informações, ele controla eletronicamente a energia entregue ao motor.
O ESC faz o “meio de campo”
Essa é uma maneira bastante simples de entender sua função.
Como explico no conteúdo original, o ESC faz o meio de campo entre o motor elétrico e o receptor do rádio controle.
Você movimenta o acelerador no transmissor.
O receptor recebe esse comando.
O ESC interpreta o sinal.
E controla o motor.
Podemos representar:
Stick do rádio
↓
Transmissor
↓
Receptor
↓
ESC
↓
Motor
Sem ESC, como controlaríamos a velocidade?
Poderíamos imaginar um simples interruptor.
Ele permitiria:
0% → desligado
ou
100% → ligado.
Mas queremos posições intermediárias.
Por exemplo:
20%
40%
60%
80%
100%
O ESC permite controlar eletronicamente essa potência.
É justamente por isso que ele recebe o nome de controle eletrônico de velocidade.
O ESC é utilizado em modelos elétricos
Podemos encontrar ESCs em diferentes tipos de modelos elétricos:
aeromodelos;
automodelos;
nautimodelos;
drones;
outros projetos com motores elétricos.
No artigo original destaco justamente que o ESC aparece em aviões, carros e barcos elétricos.
Em um modelo equipado apenas com motor a combustão para propulsão, a lógica é diferente, pois não temos um motor elétrico de propulsão cuja velocidade precise ser controlada dessa maneira.
Existem ESCs para motores brushed e brushless
Esse é um ponto extremamente importante.
Não existe apenas um tipo de ESC.
No modelismo encontramos principalmente:
ESC para motor brushed
e
ESC para motor brushless.
O ESC precisa ser compatível com o tipo de motor utilizado.
O que é um motor brushed?
Brushed significa com escovas.
É o motor DC tradicional que encontramos em inúmeros brinquedos e equipamentos.
Normalmente possui dois fios.
Podemos representar:
ESC brushed → 2 fios → motor brushed
A comutação elétrica necessária ao funcionamento ocorre mecanicamente dentro do próprio motor através das escovas e do comutador.
E o que é um motor brushless?
Brushless significa sem escovas.
Nos motores brushless mais comuns utilizados no modelismo, encontramos três fios para ligação ao ESC.
Consequentemente, um ESC brushless também possui três fios na saída para o motor.
Temos:
ESC brushless → 3 fios → motor brushless
Essa é uma diferença visual muito fácil de perceber.
Por que o motor brushless possui três fios?
Porque o funcionamento é diferente do motor brushed.
No motor brushed, a comutação é realizada mecanicamente pelas escovas.
No brushless, essa comutação precisa ser realizada eletronicamente.
Quem faz isso?
O ESC.
Por isso o ESC brushless é mais do que simplesmente um dispositivo que reduz ou aumenta a tensão aplicada ao motor.
Ele precisa comandar eletronicamente as fases do motor.
Os três fios não são positivo, negativo e sinal
Essa é uma confusão muito comum.
Ao encontrar três fios saindo de um motor brushless, alguém pode imaginar:
positivo
negativo
sinal.
Não é assim.
Esses três fios são as conexões utilizadas pelo ESC para controlar as fases do motor.
Portanto, não devemos tratar um motor brushless como se fosse um motor DC convencional com um fio adicional.
E se o motor brushless girar para o lado errado?
Existe uma solução extremamente simples.
Troque entre si quaisquer dois dos três fios existentes entre o ESC e o motor.
Por exemplo, inicialmente:
ESC A → Motor A
ESC B → Motor B
ESC C → Motor C
Depois:
ESC A → Motor B
ESC B → Motor A
ESC C → Motor C
O sentido de rotação será invertido.
Não inverta os fios da bateria
Isso é completamente diferente.
Para inverter o sentido de um motor brushless através das conexões, trocamos duas fases entre ESC e motor.
Não fazemos:
positivo da bateria no negativo do ESC
e
negativo da bateria no positivo do ESC.
Inverter a polaridade da alimentação pode danificar o ESC.
Como reconhecer as ligações de um ESC?
Um ESC normalmente possui três grupos de conexões.
De maneira simplificada:
1. Entrada da bateria
2. Saída para o motor
3. Cabo para o receptor
No ESC brushless, a saída do motor normalmente apresenta três fios.
Em um ESC brushed, normalmente encontramos dois fios para o motor.
A bateria fornece a energia
O ESC precisa receber a energia que será utilizada pelo motor.
Essa energia vem da bateria.
Podemos ter, dependendo do sistema:
NiMH;
LiPo;
ou outras tecnologias compatíveis.
Mas não basta simplesmente conectar qualquer bateria.
O ESC possui limites elétricos.
O ESC precisa suportar a tensão da bateria
Imagine um ESC especificado para trabalhar com determinadas quantidades de células LiPo.
Precisamos respeitar essa especificação.
Uma bateria LiPo 2S possui aproximadamente:
7,4 V nominais
Uma LiPo 3S:
11,1 V nominais
Uma LiPo 4S:
14,8 V nominais
Quanto maior a quantidade de células em série, maior a tensão.
O ESC precisa ser compatível com a bateria utilizada.
Também precisamos observar a corrente
Talvez essa seja uma das especificações mais importantes de um ESC.
É comum encontrarmos indicações como:
20 A
30 A
40 A
60 A
100 A
Esses valores estão relacionados à capacidade de corrente do controlador.
Se o conjunto motor + hélice exigir uma corrente superior àquela que o ESC consegue suportar adequadamente, podemos provocar superaquecimento ou danos.
O motor não “consome os amperes do ESC”
Essa é uma distinção importante.
Imagine:
motor consumindo 18 A em determinada condição
e
ESC capaz de trabalhar com 30 A.
Isso não significa que o ESC obrigará o motor a consumir 30 A.
A corrente efetiva dependerá do conjunto e das condições de funcionamento.
A classificação do ESC indica sua capacidade de trabalhar com determinada corrente.
A hélice também interfere no consumo
Isso é particularmente importante em barcos e aeromodelos.
Podemos ter:
mesmo motor;
mesmo ESC;
mesma bateria;
mas trocar a hélice.
O consumo pode mudar significativamente.
Uma hélice que imponha uma carga maior ao motor pode aumentar a corrente exigida.
Por isso não devemos dimensionar o ESC olhando apenas para o motor isoladamente.
Precisamos considerar o conjunto.
Um ESC muito pequeno pode aquecer
Se o controlador estiver trabalhando além de suas condições adequadas, podemos observar:
aquecimento excessivo;
acionamento de proteção;
perda de desempenho;
falha do componente.
Por isso normalmente deixamos uma margem razoável entre a corrente esperada do conjunto e a capacidade do ESC.
O ESC também pode possuir BEC
Existe outro termo muito comum no modelismo:
BEC.
Como explico no artigo original, é muito normal encontrarmos o BEC incorporado ao próprio ESC.
BEC significa Battery Eliminator Circuit.
Ele permite obter uma tensão adequada para alimentar partes do sistema de rádio controle sem necessariamente utilizar uma bateria separada exclusivamente para o receptor.
No exemplo original, o BEC fornece 5 V
No conteúdo original explico o BEC como uma parte do circuito que fornece uma saída de 5 volts, utilizada para alimentar o receptor.
Podemos visualizar assim:
Bateria principal
↓
ESC
↙︎ ↘︎
Motor BEC
↓ **Receptor**
Isso simplifica bastante a instalação.
Por que o BEC é útil?
Imagine que nosso barco utilize uma bateria principal com tensão superior àquela utilizada pelo receptor.
Não podemos simplesmente assumir que o receptor pode ser conectado diretamente à bateria.
Precisamos fornecer uma tensão apropriada.
O BEC realiza essa função no sistema.
Assim, uma única bateria principal pode alimentar o conjunto, enquanto o circuito fornece ao receptor uma tensão adequada.
O cabo do ESC conectado ao receptor possui mais de uma função
O pequeno cabo que sai do ESC e entra no receptor normalmente transporta o sinal de controle necessário ao ESC.
Quando existe um BEC incorporado, essa ligação também participa da alimentação do receptor.
Isso explica por que muitas vezes ligamos a bateria ao ESC e, aparentemente sem uma bateria separada conectada diretamente ao receptor, o receptor e os servos passam a funcionar.
O BEC está fornecendo essa alimentação.
O receptor também pode alimentar os servos
Uma vez alimentado adequadamente, o receptor distribui energia para os equipamentos conectados aos seus canais, dentro das capacidades do sistema.
Podemos ter:
BEC → receptor → servo do leme
Por exemplo, em um barco:
bateria → ESC
e o ESC participa de dois sistemas.
Um deles:
ESC → motor
Outro:
BEC → receptor → servo
Isso ajuda a entender por que o ESC é uma peça tão central em muitos modelos elétricos.
ESC e BEC não são a mesma coisa
Embora frequentemente estejam dentro do mesmo equipamento, possuem funções diferentes.
ESC: controla o motor.
BEC: fornece uma tensão apropriada para alimentar o sistema de rádio e outros equipamentos compatíveis.
Podemos comprar um ESC que possua BEC incorporado.
Também existem situações em que utilizamos um BEC separado.
Nem todo BEC precisa fornecer exatamente 5 V
No artigo original utilizo 5 V para explicar o conceito.
Entretanto, em sistemas atuais existem BECs com outras tensões de saída, inclusive modelos configuráveis.
Por isso, quando estiver trabalhando com um ESC específico, consulte suas especificações.
Precisamos verificar a compatibilidade com:
receptor;
servos;
outros dispositivos conectados.
ESC para avião, carro e barco podem apresentar diferenças
Embora todos sejam chamados de ESC, a aplicação influencia os recursos oferecidos.
Um ESC de aeromodelo normalmente é pensado para controlar a propulsão de uma aeronave.
Um ESC para automodelismo pode oferecer recursos relacionados a:
avanço;
freio;
ré.
Um ESC para nautimodelismo também pode possuir características próprias, dependendo do modelo.
Por isso não devemos escolher um ESC apenas observando sua corrente máxima.
Em barcos, a ré pode ser muito útil
Imagine uma lancha ou rebocador aproximando-se da margem.
Poder comandar:
frente → parar → ré
pode ser extremamente conveniente.
Mas nem todo ESC possui exatamente o mesmo comportamento.
Se você deseja ré, confirme essa função antes de escolher o controlador.
Alguns ESCs precisam de refrigeração
ESCs dissipam calor.
Quanto maior a potência envolvida, mais importante pode se tornar o controle térmico.
Em nautimodelos de maior potência podemos encontrar controladores preparados para refrigeração a água.
Nesse caso, pequenos tubos permitem a circulação de água para auxiliar na remoção do calor.
Em aeromodelos, utilizamos o próprio fluxo de ar
Em um avião RC podemos posicionar o ESC em uma região com ventilação adequada.
Isso ajuda na refrigeração.
Não é uma boa ideia simplesmente envolver o controlador em espuma e colocá-lo em um compartimento completamente fechado sem considerar o calor produzido.
Em barcos temos um desafio diferente
O interior do casco normalmente é relativamente fechado.
Ao mesmo tempo, precisamos proteger os componentes contra água.
Temos então dois objetivos:
evitar água
e
permitir gerenciamento adequado do calor.
Em modelos de maior potência, isso precisa ser considerado desde o projeto.
O ESC pode ser programável
Muitos controladores modernos oferecem configurações.
Dependendo do equipamento, podemos ajustar parâmetros como:
freio;
timing;
sentido de rotação;
tipo de bateria;
limites de tensão;
resposta do acelerador.
Os recursos variam bastante.
Por isso o manual do ESC é importante.
Alguns ESCs emitem sons usando o próprio motor
Você talvez já tenha ligado um modelo e ouvido:
bip… bip… bip…
Nem sempre existe um pequeno alto-falante dentro do ESC.
Em muitos sistemas, o controlador faz o próprio motor produzir os sons através das bobinas.
É uma solução bastante engenhosa.
Esses sinais sonoros podem indicar:
inicialização;
detecção da bateria;
modo de programação;
outras condições.
O ESC precisa receber um sinal válido do receptor
Se o transmissor estiver desligado, o acelerador estiver em posição inadequada ou existir algum problema na comunicação, o ESC pode não armar.
Isso é uma característica importante de segurança.
Ao ligar o modelo, siga sempre a sequência e as recomendações do fabricante.
Cuidado ao testar um aeromodelo
Se você estiver aprendendo a configurar um ESC em um avião, retire a hélice sempre que ela não for necessária ao teste.
Um motor elétrico pode partir repentinamente.
Uma hélice girando em alta velocidade pode causar ferimentos graves.
Não confie apenas no fato de o stick estar na posição mínima.
Em barcos, mantenha as mãos longe da hélice
O mesmo princípio vale no nautimodelismo.
Durante testes na bancada, mantenha:
dedos;
fios;
roupas;
ferramentas
afastados do eixo e da hélice.
Se você precisa apenas testar as ligações elétricas, muitas vezes é possível remover temporariamente a hélice.
Como escolher um ESC?
Para uma escolha inicial, precisamos conhecer pelo menos:
- tipo do motor: brushed ou brushless;
- tensão da bateria;
- corrente máxima esperada do conjunto;
- necessidade ou não de BEC;
- características da aplicação;
- necessidade de freio ou ré;
- condições de refrigeração.
Não escolha simplesmente pelo tamanho físico ou pelo preço.
Exemplo simples
Imagine um barco com:
motor brushless
bateria LiPo 3S
corrente máxima medida de aproximadamente 25 A
Já sabemos que precisamos procurar um controlador:
brushless;
compatível com 3S;
capaz de suportar a corrente do conjunto com margem adequada;
apropriado para a aplicação no barco.
Se também queremos alimentar receptor e servo através dele, verificamos as características do BEC.
O ESC conecta várias partes do sistema
Depois de compreender seu funcionamento, aquele pequeno componente deixa de parecer apenas uma caixa cheia de fios.
Ele está no centro de vários sistemas:
Bateria
↓
ESC
↓
Motor
Ao mesmo tempo:
Rádio → Receptor → ESC
E, quando existe BEC:
ESC/BEC → Receptor → Servo
É justamente essa posição central que faz do ESC um dos componentes mais importantes de um modelo elétrico.
O que você precisa lembrar sobre ESC
A ideia principal é bastante simples:
ESC significa Electronic Speed Control — controle eletrônico de velocidade.
Ele recebe os comandos provenientes do sistema de rádio e controla o motor elétrico. Existem modelos para motores com escovas e para motores brushless; nos ESCs brushless, encontramos três fios de saída para as três conexões do motor. Além disso, muitos ESCs incorporam um BEC para alimentar o receptor.
Compreendendo esses três pontos, boa parte das ligações encontradas em um modelo elétrico começa a fazer sentido.
Quer aprender ESC, BEC, motores e baterias na prática?
Quando começamos no rádio controle, aparecem várias siglas:
ESC
BEC
LiPo
PWM
RC
Inicialmente parece que precisamos decorar tudo.
Mas a situação muda quando montamos um sistema real.
Ligamos a bateria.
Conectamos o ESC.
Ligamos o motor.
Conectamos o ESC ao receptor.
Movimentamos o stick.
E vemos o motor responder.
Assim, você não aprende apenas que ESC significa controle eletrônico de velocidade.
Você começa a compreender por que ele existe, como se relaciona com o motor, como recebe os comandos do rádio, como o BEC alimenta o receptor e como todos esses componentes trabalham juntos dentro de um modelo elétrico.