n100-Werte, Wirkungsgradberechnung

Hallo zusammen,
kann mir jemand sagen, ob die recht einfache Formel...

n = n100 * (P/100W)^(1/3)

n = zu berechnende Drehzahl
P = Leistung am Propeller

auch für Leistungen gilt, die deutlich von 100 Watt abweichen? Oder handelt es sich hierbei um eine "Näherungsformel", die nur grob stimmt?
n kann man nämlich messen und n100 ist bekannt, also läßt sich die Wellenleistung ermitteln und bei gemessener Eingangsleistung läßt sich der Wirkungsgrad von Motor+Steller bestimmen, oder liege ich falsch?

Gruß
Heiko

Hallo Heiko
Für die Wellenleistungen P1, P2 bei den Drehzahlen n1 , n2 gilt:

P1/P2 = (n1/n2)^3
angewendet n2 = n100 und P2 = 100W
und umgestellt, ergibt deine Formel. Damit kann man die Abgabeleistung ausrechnen. Über Strom und Spannung läßt sich die P auf = U*I berechnen.
Daraus ergibt sich der Wirkungsgrad.

Hi Leute,

die "n100w-Methode" verwendet man in Regel, um ungefähr eine passende Motor/Propellerkombination zu bestimmen.

Für die Bestimmung des Motor- und Stellerwirkungsgrads ist sie viel zu ungenau. Seht mal z.B. hier:

http://www.rclineforum.de/cgi-bin/YaBB.pl?board=elektro&action=display&num=19661

Grüße,
Helmut

[ 10. Oktober 2002, 23:58: Beitrag editiert von: haschenk ]

Danke Helmut, ich habe Deine Beiträge bzgl. Luftschraubenwirkungsgrad (Verhältnis Steigung/Durchmesser) auch schon mit großem Interesse verfolgt
An einer einfachen Idee, den Wirkungsgrad zu bestimmen, wäre ich natürlich interessiert. Was für mich aber zur Zeit wichtig ist: Auch wenn die n100-Methode mit Fehlern im Meßaufbau (Tischkante) und anderen Fehlern behaftet ist, so kann ich doch wenigstens erkennen, wann der Wirkungsgrad bei einer Luftschraube am größten ist, oder? Nehmen wir an, ich liege absolut gesehen etwa 10-15% neben der Eta-Angabe des Herstellers, dann liegt doch meine gesamte Kurve 10-15% daneben, oder? Wenn also die Kurvenform erhalten bleibt, dann reicht mir das eigentlich schon aus, um das Eta-Max zu bestimmen... liege ich damit richtig? Oder ist die Kurve aufgrund der Fehler auch noch "verzerrt"?

Gruß und Dank
Heiko

Original erstellt von Kebmo:

auch für Leistungen gilt, die deutlich von 100 Watt abweichen?

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Hi !

Das 100W steht im Nenner deshalb um die Leistung im Zähler auf 100er zu normieren. Dadurch kann der Kennwert n100 dann als Faktor auftreten. n100 ist halt die Drehzahl, die eine gegebene Luftschraube bei 100 W am "Propellereingang" dreht. Das W als Einheitszeichen steht deshalb dabei, damit hinterher die Einheiten wieder stimmen - wird halt nicht immer konsequent durchgezogen. Als grobe Abschätzung kann man die Gleichung also immer nehmen - nicht nur bei 100W.

Wie hschenk schreibt kann man die Methode zur Bestimmung der LS/Motor Anpassung benutzen. Was meiner Meinung nach für die Abschätzung eines Antreibs viel interessanter wäre, ist erstmal eine Funktion über D und H. Also z.B. f(D,H)=n100 oder sowas. Dann müsste ich nicht immer die doofen Tabellen rauskramen und könnte es im Kopf berechnen

Zur Wirkungsgradabschätzung einer gegebenen Steller Motorkombination würde ich:

a) Wirkungsgrad des Stellers messen (U + I am Ein- und Ausgang)
b) vom Motor ein paar Daten besorgen, die elektrische Verlustleistung rechnen und die mechanische Verlustleistung schätzen (max. 10%)

Was meinen die E-Profis dazu ? Sollte doch für eine untere ( Eta(min) )Wirkungsgradabschätzung reichen ?

Wenn Du Dir mal überlegst, dass u.U. Herstellerangaben von Steigungen auf Luftschrauben garnicht stimmen oder dass diese theoretischen Berechnungen halt nur für einen (den optimalen) Betriebspunkt gelten und die fliegerische Praxis sich nicht immer (nie ?) dort
abspielt oder dass Luftdruck, Lufttemperatur usw. einen Einfluss drauf haben dann ist m.E. die Frage der zum Modell passenden Antriebsauslegung die Entscheidende. Da schreibt w. Geck in seinem Buch einiges und gibt gute Hilfsmittel an die Hand.
Willst Du aber wirklich alles bis auf's Komma ausrechnen brauchst einen Prüfstand - evtl. auch zur Drehmomentmessung.

Grüße Helmut

...so, ich hab' mal einen Antrieb XY vermessen mit 5 verschiedenen CamCarbon-Klappluftschrauben. Bei jeder Klappluftschraube suche ich mir das mit obiger Formel errechnete Eta bei einer Eingangslesitung von etwa 120W:

1: 125W, 84%
2: 120W, 90%
3: 119W, 62%
4: 120W, 76%
5: 118W, 62%


Ich hätte auch bei einer anderen Eingangsleistung gucken können, die Unterschiede zwischen den verschiedenen Luftschrauben sind sehr groß, teilweise kommen für die gesamte Eta-Kurve Werte heraus, die zwar vom Verlauf so einigermaßen stimmen, aber partout nicht sein können. Kann mir jemand das Ergebnis erklären? Welches Eta hat der Antrieb denn nun in etwa bei 120W?
Noch etwas: ändere ich die Potenz von 2.9 auf 3.1 bewirkt dies eine Eta-Änderung von 5% bei 300W. Also daran kann's nicht liegen.

Gruß
Heiko

Original erstellt von Kebmo:
... Kann mir jemand das Ergebnis erklären?

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Hi !

Sieht schon sehr komisch aus, Deine Liste

Um da jetzt was zu sagen denke ich wäre es schön mehr über den optimalen Betriebspunkt Deines Motors zu erfahren. Vielleicht liegt der ja bei 200 Zellen und 100A also beo 20kW ( ) Dann müsste man sich nicht wundern, wenn Du bei 120 W so daneben liegst. Die Ausreisser allerdings ....

Ich bin auch nicht der Superprofi aber mir würden Antworten auf die Fragen:

Wieviele Zellen hattest Du denn dran ? Welchen Strom ? Wie ist die Nennspannung Deines Motors ?
Wie ist die Leerlaufspannung ? Ist der Innenwiderstand bekannt ? Was ist das eigentlich für ein Motor ? Innen/Aussenläufer ? LRK ? Was weiß ich ....

schon helfen etwas klarer zu sehen - denke ich.

Kannst ja mal was posten - vielleicht kann ich Dir helfen - versprechen tu ich jetzt mal nix

Grüße TurboSchroegi

Hallo TurboSchroegi,

der Motor ist ein Außenläufer der Größe 350-20-14. Ich habe am Wochenende sehr viele Messungen gemacht, alle an 10 Zellen RC2400 und einem Jeti-Regler 70A 3P Optp. Die Klappluftschrauben gingen von 9,5"x5" bis zur 16"x10". Ströme von 1A-55A.
Die Meßwerte wurden alle mit einer Digi-Cam aufgenommen, so daß keine Streuung durch Ablesen zu unterschiedlichen Zeiten entstehen konnte.

Mich interessiert eigentlich weniger der absolute Wirkungsgrad des Motors. Wenn ich alle Luftschrauben mit einer Eta-Kurve sagen wir mal von 50% steigend bis 70% und dann wieder fallend bekommen hätte, wäre ich sehr zufrieden gewesen. Nun ist es halt so, daß ich reproduzierbar eine Luftschraube vermessen kann und die Kurven einer Luftschrauben auch gut übereinander passen.
Gedacht hatte ich mir aber, daß ich nachher alle Eta-Werte im Bereich von 0-55A übereinanderlegen könnte und so die volle Kurve erhalte. Eigentlich müßte ich die schon bekommen, wenn ich nur den größten Prop vermesse, da dieser den vollen Leistungsbereich ausschöpft... Aber welche Kurve ist nun am dichtesten dran am Motor-Wirkungsgrad? Die eine ist deutlich zu hoch, eine andere "klingt" ganz gut und eine weitere ist deutlich zu niedrig...
Wie toll und wie genau ist diese Methode??

Gruß
Heiko

Hallo Wim,

Es gibt keinen motor der bei 200W immer denselben ETA hat , bei 200A/1v sieht's normalerweise viel slechter aus als bei 1A/200V

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..das hatte ich auch zunächst gedacht. Der Motor benötigt für eine größere Luftschraube ein höheres Drehmoment und dieses holt er sich aus dem Strom oder so.... also deshalb gibt's einen Unterschied zwischen den verschiedenen Luftschrauben. Aber der Strom lag bei 120W immer zwischen 10A und 11A. Daran kann's auch nicht liegen.
Ich gehe immer noch davon aus, daß an der Formel für die Ausgangsleistung (und damit für das Eta) irgendwas nicht stimmen kann.
Nachtrag:

Das Bild ist leider nicht besonders gut. Zur Erläuterung:
Y-Achse=Drehzahl[U/min]
X-Achse=Pein[W]
Kurven von oben nach unten: 9,5x5; 13x6,5; 13x8; 15x8; 16x10

Die Messkurven bestehen zum Teil sogar aus Messungen an 2 Tagen. Wenige Abweichungen/Ausreißer vom Kurvenverlauf zeigen, daß die Messungen an den unterschiedlichen Tagen ganz gut übereinstimmen. Mit diesen Kurven bin ich sehr zufrieden, aber die daraus ermittelten Eta-Kurven sind eben nicht gut.

Gruß
Heiko

[ 01. April 2003, 07:48: Beitrag editiert von: Kebmo ]

Original erstellt von Kebmo:
Aber der Strom lag bei 120W immer zwischen 10A und 11A.... Daran kann's auch nicht liegen....
: 9,5x5; 13x6,5; 13x8; 15x8; 16x10
Heiko

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Musst du mir erst mal erklaren wieso du mit denselben motor eine 9.5*5 und eine 16*10 bei denselben strom/Watt zu rotieren bringst????????????? Bei meinen motor nehmt sich den grosseren prop erheblich mehr strom??????(und auch watt)wenn du das mit ein steller macht ist es nicht verwunderlich das die ETA's sehr aueinander liegen.

Hallo Wim,
bei 120W Eingangsleistung kann ich beide Props zum Drehen bringen. Der kleine dreht dann natürlich deutlich höher als der große Propeller. Siehe auch das Diagramm.
Das Problem ist wohl folgendes: Die Ausgangsleistung, die zur Bestimmung von Eta benötigt wird, erhält man über die Drehzahl der Luftschrauben. Bei einer bestimmten Pein (nehmen wir an 120W), sollte die errechnete Ausgangsleistung bei jeder Luftschraube annähernd die gleiche sein. Nehmen wir Eta=0.7 an, dann sollten wir mit jeder Luftschraube und ihrem dazugehörigen n100-Wert bei einer berechneten Paus von etwa 84W landen.

Nehmen wir mal die Grafik zur Hand:
Luftschraube 16x10: Pein=120W, Nmeß=3100, n100=3460; berechnetes Paus: 72W; Eta=60%
Luftschraube 13x6.5: Pein=120W, Nmeß=5500, n100=5330; berechnetes Paus: 110W; Eta=92%

So richtig gut klappt das mit der Formel nicht?!

Gruß
Heiko

[ 15. Oktober 2002, 10:06: Beitrag editiert von: Kebmo ]

Original erstellt von TurboSchroegi:

Original erstellt von Kebmo:
... Kann mir jemand das Ergebnis erklären?

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Um da jetzt was zu sagen denke ich wäre es schön mehr über den optimalen Betriebspunkt Deines Motors zu erfahren. Vielleicht liegt der ja bei 200 Zellen und 100A also beo 20kW (

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Ich denke schon das ist es. Es gibt keinen motor der bei 200W immer denselben ETA hat , bei 200A/1v sieht's normalerweise viel slechter aus als bei 1A/200V.

Original erstellt von Kebmo:

So richtig gut klappt das mit der Formel nicht?!
Gruß
Heiko

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In Rc-line thread hatten wir schon uber das "reglerproblem" gesprochen, du sollst nur "vollastmessungen" verwenden. Dennoch: bei grossen propellern gibts relativ kleine RPM, diese misst du offensichtlich nur auf 100RPM genau. Bei 3000 RPM sind 100 RPM mehr oder weniger schon ein "ganzen haufen wirkungsgrad"

[ 19. Oktober 2002, 07:26: Beitrag editiert von: Wim ]

Danke Wim,
ich denke, jetzt hab' ich es verstanden. Es ist dann natürlich nicht besonders einfach, einen Motor zu vermessen (woher die ganzen Luftschrauben nehmen?).
Für die Praxis erscheint mir eine reine Vollaststrommessung eh nicht so gut, Bei Seglern fliegt man in der Regel nur mit Vollast, aber bei Motormaschinen ist das eher selten der Fall.
Dann wird's wohl dabei bleiben, daß meine Messungen lediglich dabei helfen, den richtigen Prop zu finden, was ja auch schonmal viel wert ist.

Gruß
Heiko