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AntriebsTheorie: 3s, 4s oder 6s? Mehr Strom oder mehr Spannung?

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Entwickler, Admin
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Hallo,

in Bezug auf "wir brauchen mehr Strom!" wollte ich hier mal etwas über die Grundlagen über Strom, Spannung und Leistung schreiben.
Es scheint, das da noch Erklärungsbedarf besteht. "Mehr Strom" und "Mehr Schub" ist nicht immer das, was man wirklich braucht.
Die richtige Kombination ist halt entscheidend.

Weil das sehr aufwändig wurde, habe ich eine Wiki-Seite davon gemacht: AntriebsTheorie

In den letzten Tagen habe ich verschiedene Motoren und Propeller getestet.
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(Hinweis: die getesteten Motoren sind Prototypen und nicht zu kaufen. Es gibt aber vergleichbare z.B. von AXI. Die Propeller sind von APC)

Dabei komme ich immer wieder an den Punkt, dass die 20A bzw. 10A der BL-Ctrl ausreicht und die langsam begrenzende Strombegrenzung optimal ist.
Ich habe noch keine sinnvolle Motor-Propeller-Kombination gefunden, die nach mehr Strom verlangt.

Diese Kombinationen machen z.B. durchaus so viel Schub, dass man es mit der Angst bekommt:
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Hier habe ich Motoren bei 26V (6s) getestet. Das kann man mit den BL-Ctrls durchaus machen, wenn man den externen Elko mit 25V dimensioniert.

Neu ist vielleicht folgende Darstellung:
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Man erkennt:

* Links unten (bei 0A) das Abfluggewicht
* Schwebestrom (dort, wo die Nutzlast-Skala auf 0g steht)
* Lipo-Strom (untere Skala) bei entsprechender Zuladung
* BL-Ctrl-Strom (obere Skala) bei entsprechender Zuladung


Der begrenzende Faktor ist immer noch ein geeigneter Propeller, wenn man wirklich mehr Schub bräuchte.
Mal davon abgesehen, dass die APC-Propeller vom Gefahrenpotenzial ja eine ganz andere Klasse sind, als die EPPs

Gruss,
Holger
« Bearbeitet von HolgerB am 06.01.2010 18:50. »
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Hallo Holger,
und das schreit nach treibern auf den bl ctrls. Mit widerstand und transistor ist man ja doch recht begrenzt vom spannungsfenster.
GRuß Boris
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Also bis 6s geht die normal BL-Ctrl problemlos.
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HolgerB meinte
.... ..
Dabei komme ich immer wieder an den Punkt, dass die 20A bzw. 10A der BL-Ctrl ausreicht und die langsam begrenzende Strombegrenzung optimal ist.
Ich habe noch keine sinnvolle Motor-Propeller-Kombination gefunden, die nach mehr Strom verlangt.
.....

dann sind wir ja, seit 2 jahren einer meinung. ;)

zumindestens sollte 5S noch kein problem darstellen.

wer dicke ströme braucht, verheizt sie meist nur sinnlos, durch fehlerhafte anpassung.


;)
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Hallo Holger, ist das schon langzeit getestet? Habe bei 0,7W verlust in einem 0,1w widerstand einfach bedenken.
Klar schaltet der transistor an und aus, .... 1206 wäre mir lieber.
Gruß Boris
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Hallo zusammen,

schön dass es jetzt ein Antriebstheorie-Wiki gibt.

Da finde ich: Die mechanische Leistung des Motors ist P = Drehzahl * Drehmoment
Kann das jemand korrigieren?

Da steht auch: Die elektrischen Verluste sind bei höherem Strom grösser. Das hängt zum einen mit dem ohmschen Widerstand der Motoren zusammen.

Simmt das so wirklich?
Eine Folgerung wäre etwa : verdoppeln wir die Spannung, um den Strom zu halbieren, um dann nur 1/4 der Verluste zu haben. (U*I*I)
Ist es nicht leider so dass die Anpassung eines Motors an die verdoppelte Spannung eine Verdopplung der Windungszahl nach sich zieht. Bei gleichbleibender Durchflutung, sprich Füllgrad, zu einem 4-fachen der Spulenwiderstands führt.
M.a.W. - doppelte Leiterlänge bei halbem Querschnitt.
Ergo , an der Front gewinnt man nichts.

Was ich noch gern wüsste, ist wie es um die reinen Reglerverluste bestellt ist, in Abhängigkeit des Impuls/Pausenverhältnisses bei dem er arbeitet.
Welcher Teil des Designs ist dafür verantwortlich, dass manche Regler im Teillastbereich besser als andere abschneiden?

Schöne Grüße,
Georg
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K__4 meinte
Da finde ich: Die mechanische Leistung des Motors ist P = Drehzahl * Drehmoment
Kann das jemand korrigieren?

Die Leistung wird bei der Rotation angegeben in P= M*w
also Leistung ist gleich dem Drehmoment (welches die Drehung verursacht) mal der Winkelgeschwindigkeit des Körpers.

Stimmt doch so...?
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K__4 meinte
Da finde ich: Die mechanische Leistung des Motors ist P = Drehzahl * Drehmoment
Kann das jemand korrigieren?


wie mabominko schon sagt: was soll korrigiert werden? Drehzahl=Winkelgeschwindigkeit, die Einheit ist normalerweise 1/s. Stimmt alles soweit (EDIT: bis auf die Konstante 2*Pi)

K__4 meinte
Da steht auch: Die elektrischen Verluste sind bei höherem Strom grösser. Das hängt zum einen mit dem ohmschen Widerstand der Motoren zusammen.

Simmt das so wirklich?


JA

K__4 meinte
Eine Folgerung wäre etwa : verdoppeln wir die Spannung, um den Strom zu halbieren, um dann nur 1/4 der Verluste zu haben. (U*I*I)
Ist es nicht leider so dass die Anpassung eines Motors an die verdoppelte Spannung eine Verdopplung der Windungszahl nach sich zieht. Bei gleichbleibender Durchflutung, sprich Füllgrad, zu einem 4-fachen der Spulenwiderstands führt.
M.a.W. - doppelte Leiterlänge bei halbem Querschnitt.
Ergo , an der Front gewinnt man nichts.

jein...die Aussagen von Holger und Mabinko beziehen sich ja nicht auf die Motorenoptimierung/entwicklung sondern auf einen Motor der vor dir auf dem Tisch liegt (und wo du nicht mal eben die Wicklungszahl/Füllgrade änderst). Und in der Tat sinken bei einem gegebenen Motor bei höheren Spannungen die elektrischen Verluste weil die elektrische Verlustleistung proportional zu R*I² ist (schreibt Holger im Wiki auch, daher sind 4S effizienter als 3S...wegen der höheren Spannung, die kleinere Ströme unter der Annahme gleicher Leistung bedingt).

K__4 meinte
Was ich noch gern wüsste, ist wie es um die reinen Reglerverluste bestellt ist, in Abhängigkeit des Impuls/Pausenverhältnisses bei dem er arbeitet.
Welcher Teil des Designs ist dafür verantwortlich, dass manche Regler im Teillastbereich besser als andere abschneiden?


DAS wüsste ich auch gern :)
« Bearbeitet von Al_Bert am 06.01.2010 23:35. »
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Al_Bert meinte
Welcher Teil des Designs ist dafür verantwortlich, dass manche Regler im Teillastbereich besser als andere abschneiden? ...

DAS wüsste ich auch gern :)

da ist ja schon viel geschrieben worden im forum. ;)
bei den heutigen guten FET ist wohl das letzte geheimnis die software, der "aktive Freilauf".

der verhindert, das die motorrückströme an den freilaufdioden mit ca. 1V verheizt werden. ?


;)
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K__4 meinte
Da finde ich: Die mechanische Leistung des Motors ist P = Drehzahl * Drehmoment
Kann das jemand korrigieren?



Hallo.........

K__4 hat schon Recht.

mit:
P: Leistung in Watt
M: Drehmoment In Newtonmeter
OMEGA: Winkelgeschwindigkeit in Radiant / Sekunde

gilt:
P = M * OMEGA

Also entweder so, oder mit

N: Drehzahl in Umdrehungen / Sekunde

gilt:
OMEGA = 2 * Pi * N


Demzufolge ist auch diese Formel gültig:
P = M * 2 * Pi * N


Das sollte man im Wiki richtigstellen, da die Aussage Leistung ist Drehmoment mal Drehzahl schlicht und ergreifend falsch ist.

Das aber nur am Rande. Wenn man wirklich wissen will, ob für eine spezifische Motorisierung mit Regler, Motor und je nach Spannung passendem Prop der Betrieb an welcher Spannung am besten wäre, müsste man den Schub über der elektrischen Eingangsleistung auftragen. Dann kann man direkt vergleichen und sich die beste Kennlinie aussuchen. Der Durchmesser des Propellers spielt ja auch noch mit rein, da gilt ja, was den Wirkungsgrad angeht, immer noch: Bigger is Better. Das Gewicht der Batterie hängt ja im wesentlichen nur von Speichervermögen ab, und das kann man ja für Vergleichszwecke mit 7 oder 8 Gramm pro Wattstunde annehmen.

Gruß
Mike
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Hallo,

ja, bei P = Drehzahl * Drehmoment fehlt eine Konstante.
Es ging mir mehr um das Verständnis, als um die Einheiten und Zahlenwerte.
Der Vollständigkeit halber sollte man das hinzufügen.

JUERGEN_ meinte
bei den heutigen guten FET ist wohl das letzte geheimnis die software, der "aktive Freilauf".
der verhindert, das die motorrückströme an den freilaufdioden mit ca. 1V verheizt werden. ?

Kennst Du einen Regler, der das wirklich macht?
Ich habe mir extra einen teuren YGE-80 V3 gekauft, der wegen angeblichen aktiven Freilauf teillastfest sein soll. Unter dem Oszilloskop stellte sich dann heraus, das der keinen aktiven Freilauf macht...
Keine Ahnung warum das so ist.

Gruss,
Holger
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sorry evtl. etwas OT: Holger -- der Regler den Du da nennst soll eine EMK Bremse haben, hast Du das mal getestet und "gemerkt"? Ist das wirklich so das die den Motor so abbremst das der Akku quasi wieder geladen wird, wie bei den modernen Hybridautos? Wenn ja: ist diese Regelung schnell genug das man die ausnutzen könnte um auf länger Flugzeiten zu kommen? Oder ist die EMK evtl. mit dem angesprochenen Freilauf identisch? Sorry ich kann mir da wenig drunter vorstellen.
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Al_Bert meinte
Oder ist die EMK evtl. mit dem angesprochenen Freilauf identisch?

Nein, das ist etwas anderes.
Wenn beim Bremsen zurückgespeist wird, muss lediglich der Polradwinkel negativ werden.
Bei BL-Motoren mit Sensoren (z.B. bei Autos) ist das total einfach zu realisieren.
Bei unseren sensorlosen Motoren habe ich das noch nicht getestet.

Unter aktiven Freilauf verstehen wir, dass der Strom bei ausgeschaltetem -FET nicht durch die Freilaufdiode des +FETs geführt wird, sondern durch den eingeschalteten +FET. (oder andersherum)
Das Problem ist, dass das 100% genau synchronisiert werden muss.
Ausserdem fliesst der Strom dann "rückwärts" durch den FET.
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HolgerB meinte
Also bis 6s geht die normal BL-Ctrl problemlos.

Sicher? Mal von den 470Ohm an 26V mal abgesehen: Hast du schonmal nach 2 minuten den 7805 angefasst? Der mag 26V Eingangsspannung überhaupt nicht. Schließlich muss er 21V bei 50mA also 1W vernichten...
MK-Betatester
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jast meinte
HolgerB meinte
Also bis 6s geht die normal BL-Ctrl problemlos.

Sicher? Mal von den 470Ohm an 26V mal abgesehen: Hast du schonmal nach 2 minuten den 7805 angefasst? Der mag 26V Eingangsspannung überhaupt nicht. Schließlich muss er 21V bei 50mA also 1W vernichten...

Wie man auf dem Test-Setup sieht, wird der Regler Luxusmässig gekühlt ;-)
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Gruss Martin
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Mit dem Quax4428 hatte ich wegen der Treiber der High-Side-FETs endlich mal die Gelegenheit, den aktiven Freilauf zu implementieren und zu testen. Die bisherigen Erfahrungen besagen, dass die Ausgangsleistung geringfügig steigt und die Temperatur des BLC geringer bleibt. Ersteres war auch zu erwarten, weil der aktive Freilauf die Verlustleistung auf dem BLC bei Teillast verringern soll und das ist kein so großer Happen im Vergleich zur Gesamtleistung. Zweiteres zeigt, dass im Teillastbereich größere Ströme möglich sind.

Soweit die Theorie.

Um das wirklich mal konsequent auszumessen, bin ich gerade dabei, die Motorleistung (nicht den Schub) messbar zu machen. Ich möchte gern diesen Dingen auf den Grund gehen, u.a. auch das Timing in seinen Auswirkungen prüfen.

Wunder sind allerdings nicht zu erwarten. Da möchte ich erst gar keine hochgestochenen Erwartungen wecken. Das ist mehr persönliches Interesse an Details. Ich gebe Holger unbedingt recht, dass ein abgestimmtes Set den Erfolg ausmacht und keine Super-Einzel-Komponenten.

( Allerdings wäre ich bei 6S etwas zurückhaltender bei diesem Design ... )
« Bearbeitet von Quax am 07.01.2010 00:36. »
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Ich fliege mit den Quax4428 und habe vorher mit den Regler von Holger geflogen.
Mein Rahmen ist ein geschlossenes GFK-Gehäuse. Der Schwebestrom liegt bei 11,5A
bei 3S. Bei dem Regler von Holger, musste ich Kühlkörper drauf machen.
Der Quax 4428 bleibt unter 40 Grad.

Quax, kann man das Timing, so ohne weiteres in deiner Software verändern.

Als Motor kommt ein Eigenbau zum Einsatz
Startor 34,5 x 11mm 12N 14P
13 Windungen 0,67 Draht im Dreieck.
« Bearbeitet von Martin-T am 07.01.2010 10:40. »
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Martin-T meinte
Als Motor kommt ein Eigenbau zum Einsatz
Startor 34,5 x 11mm 12N 14P
13 Windungen 0,67 Draht im Dreieck.


?? 13Wdg. scheinen mir für dreieck allerdings sehr wenig. was hast du für luftschrauben drauf?


;)
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13 Windungen, das ist schon OK. Der Startor hat ja eine Höhe von 11mm.
Mit zunehmender Startorhöhe nimmt die Drehzahl ab, bei gleicher Wicklung.
Der Motor hat nur 650 rpm, dreht aber eine APC 12x3,8 mit 6300 U/min an 3S
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Martin-T meinte
Der Quax 4428 bleibt unter 40 Grad.


mit der QUAX...88_r06 oder schon der QUAX...88_r02 ??


;)
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Ort: 27404 Zeven
ne, mit der bl-4428_I2C_r08
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HolgerB meinte
Also bis 6s geht die normal BL-Ctrl problemlos.


Was sagt eigentlich der 5V Spannungsregler auf der BL-Ctrl zu den 6s?
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Dracos-Carazza meinte
HolgerB meinte
Also bis 6s geht die normal BL-Ctrl problemlos.

Was sagt eigentlich der 5V Spannungsregler auf der BL-Ctrl zu den 6s?

Der TA78L08F ist mit 35V und 0,5W angegeben.
Gerade nachgemessen: Durch den Spannungsregler gehen 21mA; da setzt der also 0,4W um bei 24V

Gruss,
Holger
MK-Betatester
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Ort: zu Hause!
HolgerB meinte
Der TA78L08F ist mit 35V und 0,5W angegeben.

Du meinst sicherlich den 78L05.

D.h.: "Geht gerade so" oder "ohne Probleme"? (Auch unter ungünstigen Bedingungen, z.B. im Hochsommer.)
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Der ist theoretisch bis 50°C Umgebungstemp. innerhalb der abs. max. ratings (bei 0.4W).
« Bearbeitet von player am 07.01.2010 14:57. »

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