Wicklungsvergleich

Hallo Wickelfans,
ich konnte es natürlich nicht abwarten, bis ich den großen Stator von Andreas habe. Aus diesem Grund wollte ich mal nachvollziehen, was dran ist an den beiden vieldiskutierten Wicklungsarten. Ich hoffe ich greife dem nächsten Aufwind nicht gar zu vor. (Verzeih mir Philipp, aber ich denke das Thema ist spannend genug um auf jeden Fall in entsprechender Aufmachung auch auf Papier gelesen zu werden.)

Ich habe aus meiner Vorserie LRK 290-05 zwei Motoren erstellt, die sich einzig und allein dadurch unterscheiden, daß die Wicklungen auf alle Zähne verteilt sind. Dabei wurde jede Wicklung zu 50% auf einen Nachbarzahn in umgekehrtem Wickelsinn gewickelt.
Bewickelt wurde mit 32 Windungen (pro Zahn, also 64 Windungen pro Stang), 0,65mm im Stern verschaltet. Bei der verteilten Wicklung kommen also 16 Windungen pro Zahn zum liegen.
Nach dem Wickeln viel zuerst einmal auf, daß man für die verteilte Wicklung etwas weniger Kupferdraht bedingt, bedingt durch die kleineren Wickelköpfe.

Auf beiden Wicklungen hat es noch ein klein wenig Platz. Ich habe noch einen mit 28 Windungen 2x0,5mm bewickelt. Der ist wirklich Rand voll. Diese Wicklung hab ich auf einem Zahn nicht untergebracht!

Nun zu den Messungen:
Es sollte nur eine vergleichende Messung sein. Aus diesem Grund erspart mir bitte die leidige Eta- Diskussion. Strom und Spannung stammten vom Netzgerät und die Drehzahl wurde mit einem Conrad Drehzahlmesser bestimmt. Die Messungen sind aber jederzeit reproduzierbar und wenn jemand nachmessen will, kann er sich bei mir melden.

Zum, Ergebnis:
Um es vorwegzunehmen: Die Verteilte Wicklung hat meiner Ansicht nach 2 Vorteile. Zum einen tut sich der Regler wesentlich leichter mit der Komutierung, zum zweiten wird deutlich, daß durch die kleineren Wickelköpfe weniger Kupfer bei gleicher Windungszahl notwendig ist. Das Drehzahlniveau liegt etwas höher als bei der Ur- LRK Wicklung. Dies dürfte sich aber an die geforderten U/V nahezu anpassen lassen.
Der nächste Schritt wäre dann einen Motor mit verteilter Wicklung zu wickeln, der die gleichen U/V liefert, wie die Ur-LRK Wicklung. Das heißt noch ein paar Wicklungen drauf und das sind dann genau die 10cm Kupferdraht, die ich im Vergleich zu Ur- LRK Wicklungslänge von 120cm abgezwickt habe!
So, nun viel Spaß beim Tabellen und Kennlinien studieren!

V1mfly.xls (excel file)

Schöne Grüße, Michael

Fragen zu den Motoren bitte an meine e-mail Adresse: michael.schoettner@t-online.de

[ 21. Oktober 2002, 11:40: Beitrag editiert von: Michael Schöttner ]

Hi Michael!

Danke für die tolle Arbeit. Ich hab mir die Tabelle angesehen. Die Unterschiede zwischen Strom und Drehzahl kann ich für mich bewerten. Wäre schön, wenn Du mir/uns (?) evtl. bzgl. Drehmoment weiterhelfen könntest. Kannst Du darüber auch Aussagen machen ?
Ich bin hier als LRK Frischling überfordert

Danke + Grüße TurboSchroegi

Hallo Turbo,

leider hab ich noch keinen Prüfstand. Aber ich geh davon aus, daß bei gleicher Luftschraube und gleicher Drehzahl das gleiche Drehmoment vorhanden sein muß. Außerdem kann ich nicht genau sagen zu wie viel Prozent Meßfehler vorhanden sind. Aber es ist auf jeden Fall gewährleistet, daß man vergleichen kann.
Wer die passenden n100W Werte der Luftschrauben hat, kann sich das Drehmoment errechenn. Aber bitte nicht noch Eta und dann wieder...

Schöne Grüße,
Michael

Hallo Michael

danke fuer die Arbeit. Deine Ergebnisse decken sich mit meinen Messugen Gut dass jetz jemand anders, als ich es gemessen hat.

Ich habe einiges ueber Mischphasen erzaehlt, dass sie es verursachen, dass der Motor langsamer dreht. Ich denke keiner wollte mir glauben zB in:

http://www.rc-network.de/cgi-bin/ubb/ultimatebb.cgi?ubb=get_topic;f=12;t=000166

Dagegen ist die Wicklung 1-2-8-7, um xx% schneller drehend, als ob man xx% der Windungen geklaut haette (die %-Zahl kann groesser oder kleiner werden, je nach Zahnkopf), was auch leicht nachvollziehbar ist, da man keine Mischphasen hat. Bekannterweise um so mehr Phasen (frueher hat man 4 ud 5 Phasen Motoren gebaut) desto gleichmaessiger dreht der Motor

Zum Vergrößern anklicken....

Damals in Maerz bei der Messung einer 12Zahn Bewicklung und 6Zahn Bewicklung und anschliessenden Praesentation in rcoline, kam ich auf das selbe Ergebniss wie Du heute kommst: der 12Zahn Bewickelte Motor dreht wessentlich schneller als der klassische SPS (ueberigens 12 Zahn ist kein SPS mehr - "Sector Phase Seperator", da er keine Phasenseperatoren mehr hat).

Das bedeutet, dass man auf dem 12Zahn Stator um diesen Betrag mehr Windungen drauf tun muss, um dieselbe niedrige Drehzahl zu bekommen.

Bei Deinem Motor habe ich die Drehzahl pro Volt (nach Abzug der Spannung ueber Ri) fuer jeden von Dir gemessenen Arbeitspunkt auf folgenden Graph eingetragen.

SPS 6 Zahn - blaue Punkte
12 Zahn Bew - magenta Punkte

Nehmen wie die Drehzahl bei 8A, 700upm/V fuer 12 Zahn und ca 610upm/V fuer SPS.



ich hoffe jetzt sieht man das auch.

[ 21. Oktober 2002, 17:15: Beitrag editiert von: Peter Rother ]

Hallo Peter,
danke für "Deine Arbeit", aber das wesentliche, das ich dem Experiment abgewinnen konnte, ist die Tatsache, dass der Regler mit der SPS- Wicklung sehr früh nicht mehr klar kommt.
Ein wesentlicher Vorteil der verteilten Wicklug ist, daß man keine so großen Wickelköpfe benötigt, was wiederum Baulänge und, bei so kleinen Motoren wichtig, Gewicht spart.
Wenn ich die 10cm weniger Draht der verteilten Wicklung in dünneren Draht und/oder mehr Windungen investiere, bin ich wieder bei der gleichen spezifischen Drehzahl! Ich würde mir zutrauen den Motor so zu wickeln, daß er exakt die gleiche U/V hat, wie der SPS Motor. Sollten die Betriebseigenschaften exakt die selben sein, so habe ich immer noch den Vorteil, daß mein Regler nicht so früh aussteigt.Man kann auch nicht grundsätzlich sagen, dass ein Motor umso besser ist, je niedriger seine spezifische Drehzal liegt. Das hängt ja wieder mal vom Anwendungsfall ab.
Übrigens, zu Wickeln waren die beiden ungefähr gleich schwer. Hab für jeden etwa eine 3/4 Stunde und 2 Blasen investiert!

Schöne Grüße,
Michael

hallo michael,
-schöne bilder + gute arbeit.
könnte es sein daß die selbe drehzahl bei
beiden motoren währe,wenn du nichts abgeschnitten
hättest.--dieses reststück sozusagen noch draufgewickelt hättest(1-2 wicklungen mehr)?
denn bei der "standart"-wicklung mußt du über die 1te lage dann über die 2te lage,und somit braucht
man dann in der zb.3ten lage für eine windung
10mm mehr draht,wie in der ersten lage.
-mein fazit x%weniger draht = x%höhere drehzahl.-
kann man das so stehen lassen????????
mfg.:andreas

HAllo Andreas,
das könnte schon so sein und das entspräche dann meinen Ausführungen, die ich sonst immer vertrete: "Die gleiche Mengen Eisen und die gleiche Mengen Kupfer lassen immer den gleichguten Motor entstehen"
Ein Messpunkt zeigt jedoch die Tragweite des Versuchs:
Der SPS gewickelte braucht 94,16W um eine 9x6 mit 5700 1/min zu drehen, der mit den verteilten Wicklungen nur 87,16W!

Schöne Grüße, Michael

Mich würde dazu ja auch mal der Vergleich zu anderen Statoren (insbesondere 9-nutig) mit anderen Glocken (für den 9-nuter 10 oder 12 Polig) interessieren.
Gibt es überhaupt solche Bleche zu kaufen?

ok.
daswürde aber heißen wnn man max 40wd~0,6
(nur ein rechenbeispiel)auf einen fuß/zahn
bekommt-so hast du 2x20 wd .
und da du zb 2x2lagen hast,so hast du in
der länge dadurch auch weniger cu!
(was bei der einzelzahnmethode in der 3.
+4.lage durch den gößeren radius anfällt.)
--du hast dadurch eine höhere drehzahl+etwas weniger drehmoment(%mäsig gleich)und kannst
kompakter bauen da die wicklungen in der länge
nicht so rausstehen.
--nachteil hiervon max drehmoment währe dann natürlich nicht möglich/nur durch verlängern
des stators auf max länge.bzw dünneren draht
öffters wickeln.-somit bekommt man bei der eizelzahnmethode mehr cu unter!
------------------------------------
aber warum tut sich hier der regler leichter?
kann das hiermit zusammenhängen,daß die wicklungen
bei eizelzahn zu sehr über die magneten rausstehen(in der länge)?

mfg.:andreas

[ 21. Oktober 2002, 21:49: Beitrag editiert von: elo-gustel ]

Hi Michael,
Sehr schöne Arbeit.Zu denken gibt der Leistungsvergleich da der Motor mit verteilter wicklung auch noch bei Kleinerer Spannung und höheren Strom arbeitet.Muss mal nachrechnen ob da der reine Ri unterschied hir zum tragen kommt oder der Unterschied darin liegt das bei Verteilt die Windungen insgesammt gesehen enger am Eisen anliegen.Bei SPS kommen die Äusseren lagen nicht so nahe an den Zahn des Nachbarzahnes.Bei Original SPS Blechschnitten werden Vorgefertigte Wicklungspackete in den Stator eingesetzt und die Nut dadurch vollständig gefüllt.Das ist auch der Grund das sehr vollgewickelte Motoren besser sind.
So ist es bei der SPS wie wenn quasi die Wicklung mit abstand zum Eisen gelegt wird.
So ist es auf jeden Fall ein schöner Vergleich bei dem keine Äpfel mit Birnen verglichen werden.
Besser zurecht kommen die Steller weil sie immer warten müssen bis die EMK abgebaut ist und das geht bei der verteilten,weil "Sinusangenäherter" schneller,ist zum Ende der Phase schon zum teil mit Wicklung aus dem Erregerfeld heraus.Dazu muss der Steller nicht mehr mit soviel Frühzündung eingestellt werden.

[ 21. Oktober 2002, 22:28: Beitrag editiert von: Christian Lucas ]

Hi Allerseits,
dieser Tread zeigt das wir uns auf ein paar Angaben einigen sollten die es dann auch vereinfachen die Motoren untereinander zu vergleichen.Am besten wäre es wenn sich jeder einen Faulhaber Katalog irgendwie ergattern könnte,den darin sind alle Technischen informationen für BL Motoren enthalten.
Wichtige angaben wären:
kM Drehmomentkonstante Nm/A ist die Motorkonstante die das Verhältnis von Motordrehmoment zum aufgenommenen Strom beschreibt.
kn Drehzahlkonstante min^-1/V ist die Motorkonstante die das Verhältnis von Drehzahländerung zu Spannungsänderung unter konstanter Belastung beschreibt.
Steigung der n-M Kennlinie delta n/delta M beschreibt die Drehzahländerung bei Änderung des Drehmoments.Je kleiner dieser Wert ,desto leistungsfähiger ist der Motor
ki A/Nm ist die Motorkonstante die das Verhältnis von Motorstrom zum Drehmoment beschreibt.
Zum Motoren Vergleichen ist es auch sehr hilfreich die Drehmomentkonstante / Quadretwurzel von Ri zu errechnen.Je größer diese Zahl und je kleiner die Motormasse desto besser ist ein Motor.

Noch etwas zum nachmessen.
Zum beispiel mit einem Netzteil einen konstanten Strom einstellen und dann mit einem Drehmomentschlüssel mit schleppzeiger den Rotor langsam durchdrehen.Drehmoment /Ampere
Oder Motor fremdantreiben und die Anschlüsse des zu vermessenden Motors Kurzschließen.
Drehzahl auf x antragen und Kurzschlußstrom auf y.
Die enstehende Kurve steigt erst an und wird dann immer flacher.Daraus läst sich einfach ersehen wie das Eisen der Motoren in die Sättigung gefahren wird.

[ 22. Oktober 2002, 10:21: Beitrag editiert von: Christian Lucas ]

hey christian:was machen die leute die dies interresiert und nicht den faulhaberkatalog
zur hand haben,bzw nicht dieses fachspeziefische
wissen haben.welches teilweise berufsbedingt
einige haben.
??????
mir ging es nun erst mal darum warum man bei der einen wickelmethode mehr cu mit "gleicher" windungszahl(2x10/1X20)benötigt.
(somit ist einzahn-methode automatisch der
cu anteil etwas höher wie bei der
zweizahnwickelmethode.)
und so einfach wie möglich sollte erklärt werden
weshalb sich regler leichter/schwerer tun.
--es geht mir nicht um %!!!----
die verschenkt man meißt an :schlechte LS,
verkehrt zum modell angepaßt,
zu dünne/lange kabel,(ich nehme ab 8z/20amp 4qmm)
schlechte accus,..........und vieles mehr!
(und die meißten E-piloten fliegen noch motoren
mit 60-70%wirkungsgrad ohne sich daran zu stören.)
mfg.:andreas

Hallo Andreas,

also, ich schließe mich da der Meinung von Christian zu 100% an. Die Kennwerte könnte man noch um das Verlustmoment ergänzen (darüber wäre noch zureden, ist nicht so ganz einfach).

Die Dinge immer nur "verbal" zu beschreiben und darüber zu diskutieren ist zwar besser als garnichts. Aber früher oder später kommt immer der Zeitpunkt, wo man sie umsetzen und konkret werden muß. Dann geht es nicht mehr ohne die Kennwerte, die den Motor beschreiben.

Das Problem der "Weniger-Fachleute" könnte man z.B. durch ein kleines Computer-Programm lösen, das nach Eingabe der Kennwerte und der Spannung die Motordiagramme erstellt.

Wer dann damit nicht zurechtkommt, der sollte m.E. zuerst mal Fachliteratur lesen oder die Finger vom Selbstbau lassen.

Grüße,
Helmut

Hallo Andreas,
zuerst muss ich etwas korigieren das ich in meiner vorletzten Antwort geschrieben habe,und zwar das der Unterschied möglicherweise darin besteht das bei der Verteilten Wicklung mehr Leiter näher am Statorzahn zum liegen kommen.
Dies ist wohl wie ich nachgeforscht habe hier nicht so richtig da es sich bei Motoren um geschlossene Magnetische Kreise handelt und darin werden alle Feldlinien vom Eisen erfast,also auch die von nicht ganz dicht am Eisen liegende.
Zu Deiner Antwort daß das schon ehr zuviel aus der Motorenbestimmung sei.Ich glaube nicht das es
Überfordert,es ist meiner meinung nach ehr so das wenn alle Motorenhersteller,diese im Allgemeinen Üblichen Daten,für Ihre Motoren angeben würden und dazu in den Katalogen eine Seite zur bestimmung und anwendung der oft einfachen Formeln
verwenden würden,könnte man einfacher den für den
Anwendungsfall geeigneten Motor finden.
All diese Daten habe ich bis Dato nur bei der Firma Aveox auf deren HP gefunden.Dazu gibt es auch noch die Artikel von Matthew Orme aus Sailplane and Electric Modeler "Rating Elecrical Motors".Da stimmt alles und es zeigt das auch der ganz normale Mensch mit diesen Daten umgehen kann,ohne gleich E-Technik studiert zu haben.
Ich habe auch über die Zwei Wicklungsmethoden mit ein paar Leuten gesprochen die davon Ahnung haben und deren einhellige Antwort war,das bei der Original SPS die Unbewickelten Zähne nur tote nichtaktive Zähne sind und die Bewicklung aller Zähne,deshalb weil eben nun alle Zähne aktiv bewickelt sind,diese Motoren besser sind.
Also schön wäre es wenn sich die Motorenhersteller zu mehr Motordatenherausgabe entschliessen könnten.Vielleicht liest der Motor Mike von Kontronik ja mit.

[ 22. Oktober 2002, 20:57: Beitrag editiert von: Christian Lucas ]

die davon Ahnung haben! und deren einhellige Antwort war,das bei der Original SPS die Unbewickelten Zähne nur tote nichtaktive Zähne sind

Zum Vergrößern anklicken....

was heisst "tote nichtaktive" oder anders ausgedruckt

womit unterscheidet sich der "aktive nicht tote" Zahn von dem "toten nicht aktiven" ?

Sind alle Zaehne dazu beruffen magnetlinien zu leiten? mindestens in dem Bild sehe ich, das auch unbewickelten Zaehne ganz schoen viel Feldlinien fuehren



aus http://www.torcman.de/peterslrk/Simulation/Magnetic_field.html

Am Rande bemerkt, paßt so gut!

@Armin und ALL:

... das propagiere ich schon seit über einem Jahr
und ernte nur die totale Ignoranz ???

... aber Lehner, Plettenberg, Actro und TM(Exelsheet) haben's begriffen, dass "wir" fähig sind unsere Motoren nach deren Daten auszusuchen!!!

Gruß
Gerd

Hallo Freunde der Kennlinien,
ihr vergeßt, daß es nur maximal 2% der Kunden schaffen eine Kennlinie zu lesen, geschweige denn, zu interpretieren.
Ihr bekommt ja auch keine Kennlinie des Zerknalltreiblings, der Euer Auto antreibt!
Es wäre aber richtig, den Insidern die Kennlinie zumindest zum download bereitzustellen.

Würde mich jetzt aber freuen, wenn Ihr weiter die Wicklungen diskutiert. Ich hab noch keine fundierte Erklärung, wieso der mit der Verteilten Wicklung höher dreht und dabei noch mehr Drehmoment liefert, als der SPS gewickelte. MeineVermutung geht auch in die Richtung, daß durch den geringeren Ri ein höherer Strom fließen kann und dadurch mehr Drehmomnet und in Folge auch mehr Drehzahl vorhanden ist.
Was passiert denn, wenn man bei einem Ringkerntrafo die Wicklungen nicht gleichmäßig am Umfang verteilt?

Gruß, Michael

@-michael:könnte es sein daß,dies vom
regler ausgeht????-da er sich ja bei dieser
wicklung"leichter" tut.
und somit das gesammtergebniss verbessert.
------
@-christian:damit dann alle die einheiten
richtig deuten könntest du nicht ne liste
von diesen und deren bedeutung hier reinstellen.
-somit kann man sich diese zb. ausdrucken
und bei bedarf nachschauen um die zusammenhänge
nachvollziehen zu können.
sonnige grüße:
andreas

Also schön wäre es wenn sich die Motorenhersteller zu mehr Motordatenherausgabe entschliessen könnten. Vielleicht liest der Motor Mike von Kontronik [und nicht nur der] ja mit.

Zum Vergrößern anklicken....

Ja, wenn das erstmal alle begreifen würden. Bei Plettenberg ist das Standard (Kennlinie für jeden Motor bei mehreren Betriebsspannungen verfügbar), aber die meisten anderen haben offenbar ein Problem damit, konkrete Motordaten zu veröffentlichen. Warum eigentlich?

Armin

aus
http://www.torcman.com/eco/Motoren_Daten.html

was koennte man noch zu den Daten addieren?

Merke, dass sich hier um eine Uebersicht ueber 7 Motoren handelt.

Oder meint Ihr, dass jeder Motor folgedes braucht:

http://www.torcman.com/eco/tm350-20-14w-daten.html