Allgemeine Fragen zu Brushlessantrieben

Bei der Auslegung des Antriebes für einen Segler sind mir so ein Paar Fragen gekommen. Ich stelle sie hier mal rein und hoffe auf Antworten oder erklärende Links.

Ich betreibe nen Brushlessaussenläufer über Regler und einem 4S 4000 mh Akku. Weil Segler, liegt die Steuerung auf nem Dreistufenschalter, der steuert 0%, 50% und 100%.

Toll - 50% von was ?

Welche Spannung liegt überhaupt am Motor an ?

Verbrauche ich dann auch nur 50% Energie und habe die doppelte Laufzeit von 100% ?

Ist Stellung 50% vergleichbar wie Betrieb mit einem 2s Akku ?

Und hat dann ein 4s 4000mh Akku die gleiche Energie wie 2 Akkus á 2s 4000mh ?

Im Drive Calculator werden ja immer Kombis Akku, Regler, Motor und Prop beschrieben. Durch variieren der Spannung kann man da schön die eta-Kurve entlang wandern. Im aktuellen Fall reduziert sich der Schub bei 50% von 0,35 kp auf ca. 0,11 kp was zum gemütlichen Höhegewinnen reicht und mich in den Bereich eines eta von 87% bringt.

Geht die Rechnung auf ?

Grüße
Claus

ck1 schrieb:

...Weil Segler, liegt die Steuerung auf nem Dreistufenschalter, der steuert 0%, 50% und 100%. Toll - 50% von was ?

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Damit ist 50% der Regleröffnung gemeint. Das ist nicht unbedingt gleichbedeutend mit 50% Leistung.

ck1 schrieb:

Welche Spannung liegt überhaupt am Motor an ?

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Die Spannung bleibt gleich, ein Brushless-Regler regelt keine Spannung, sondern kommutiert das Magnetfeld in einer bestimmten Frequenz und regelt somit die Drehzahl des Motors.

ck1 schrieb:

Verbrauche ich dann auch nur 50% Energie und habe die doppelte Laufzeit von 100% ?

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Nein, weil zum einem der Wirkungsgrad unterschiedlich ist und zum anderen bei 50% Drehzahl weniger als der halbe mechanische Widerstand auf die Luftschraube wirkt. Da kann also alles mögliche herauskommen. Grundsätzlich sind aber Brushlessmotoren und -regler im Teillastbereich weniger effektiv als bei Vollast, bezogen auf die erforderliche Energie für die abgegebene Leistung.

ck1 schrieb:

Ist Stellung 50% vergleichbar wie Betrieb mit einem 2s Akku ?

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Nein, siehe oben.

ck1 schrieb:

Und hat dann ein 4s 4000mh Akku die gleiche Energie wie 2 Akkus á 2s 4000mh ?

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Ja

Danke Uwe. Da muss man wohl je nach Konfiguration experimentieren und Ströme messen etc.

Gruß
Claus

Hallo,

Die Erklärung von Uwe ist nur zum Teil richtig. Der Zusammenhang zwischen Regleröffnung und Motorleistung hängt von der Kennlinie des Reglers ab. Ich denke schon, dass man grundsätzlich einen halbwegs linearen Zusammenhang anstrebt. Zur Not kann man das mit der Gaskurve korrigieren.

Die (effektive) Spannung am Motor ist nicht konstant. Der Regler moduliert die Spannung über das Tastverhältnis (PWM). Der Regler regelt auch keine Drehzahl sondern gibt über das Tastverhältnis eine Spannung vor. Der Motor "entscheidet" über seine Motorkonstante (Umdr/V) welche Leerlaufdrehzahl er einstellen möchte. Der Regler führt das Drehfeld entsprechend nach. Das kann man als das gleiche interpretieren. Der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung ist aber wichtig. (Im governor mode ist das anders, aber darum geht es hier nicht).

Sicher hängt der Wirkungsgrad vom Arbeitspunkt ab. Aber in erster Näherung (für eine Überschlagsrechnung) kann man diesen zwischen 50% und 100% (Volllast) als konstant annehmen. Bei halber Eingangsleistung (entsprechende Kennlinie des Reglers vorausgesetzt) verbraucht man auch nur die halbe Energie, somit doppelte Laufzeit.

Die Verwendung eines Akkus mit halber Spannung ist aber was ganz anderes. Halbe Spannung heißt halbe Leerlaufdrehzahl. Die Leistung am Propeller skaliert ungefähr mit n^3. Das wäre als nur 1/8 der Leistung. Im Drive-Calc kann man es genau ausrechnen.

Konkret kannst Du natürlich einfach die Leistungsaufnahme Deines Antriebs messen. Ich würde den Antrieb nicht so auslegen, dass Du generell mit 50% Regleröffnung fliegst. Der Regler wird im Teillastbetrieb ggf. sehr warm. Ich würde Akku und Propeller so wählen, dass Du mit Vollgas fliegen kannst. Daraus resultiert ja keine Leistungsvorgabe.

Stefan

Sorry, wenn ich korrigieren muss:

50% Regleröffnung sind eff. 50% Spannung an den Wicklungen = 50% Strom = 25% Leistung, da P = U*I !
Teile ich jetzt U und I durch 2, dann teilt sich die Leistung durch 4 !

Daraus ergibt sich übrigens dann ein Eingagnsstrom des Stellers von 25% des max.-Wertes, da es sich hier um eine Leistungsumsetzung handelt, und der Akku ja weiterhin die volle Spannung hat.

Die Beschreibung von Fireball was die Funktion des Stellers angeht trifft den Nagel auf den Kopf.
Über den Steuereingang gebe ich den sog. Duty-Cycle also das PWM-Verhältnis für den Steller vor.
Daraus stellt sich an den Phasen eine entspr. eff. Spannung ein. Der Motor setzt dann dies in eine Drehzahl entsprechend seinem KV-Wert um.
Die Umkommutierung des Reglers wird dann von dem µController des Stellers entsprechend angepasst.

Ein Regler Governour Mode arbeitet ganz anders.
Das ist etwas komplexer, da der Regler auch gemäß dem Motor eingelernt werden muss.

Hallo,

ich wiederhole es noch Mal. Es gibt keine Notwendigkeit, dass 50% Reglersignal 50% der maximalen Spannung (bzw. Leerlaufdrehzahl) entsprechen muss. Das kann sein, muss aber nicht.

Halbe Spannung heißt nicht 1/4 der Leistung. Ein Motor ist kein einfacher Widerstand. Das kann man mit Drive-Calc ganz einfach prüfen. Es geht um den Propeller. Dieser hat in der Regel eine n^3 Abhängigkeit.

Stefan

Eine Notwendigkeit gibt es dazu nicht, das ist richtig.
Aus meiner Erfahrung heraus allerdings haben fast alle Regler die ich bisher auf dem Tisch hatte (so ca. 40 verschiedene) jedesmal bei Neutral (1,5mS Servopuls) 50% PWM anliegen.

Zu dem Thema Motor gebe ich dir völlig recht, zumal mit Luftschraube nochmal deutlich anders.
Da sehe ich 25% meist deutlich unterschritten.
Ich gehe hier meist trotzdem von 25% aus, da ich dann auch bei der Laufzeitberechnung immer auf der sicheren Seite bin.
Das gilt dann auch noch wen du einen Regler hast der im Teillastbereich einen besch... Wirkungsgrad hat.

Alles in Allem kann man darüber viel theorisieren, aber die Praxis zeigt dann meist noch einige Stolperfallen.
Ist einfach wie bei vielen Dingen auch eine Sache der Auslegung.

Hm, jetzt mal konkret. Das gibt DC zu meiner Kombi aus :



Der Epsilon XL geht damit fast senkrecht, was mir zu heftig ist. Bei Reglerstellung 50% steigt er mit ca. 30 Grad was völlig ausreichend ist um hochzukommen oder Thermik zu suchen.

Wie setzte ich die Energie so ein, um eine möglichst lange Motorlaufzeit zu bekommen ? 3S Akku mit gleichem Gewicht und mehr Kapazität ?

Gruß
Claus

Da hast du genau die LS gefunden die in DC falsch gerechnet wird (zumindest bei mir).
Dein realer Strom dürfte bei fast 60A liegen.
Ich messe mit dieser LS bei 3S schon 42A (Motor mit ähnlicher Kennlinie und 900KV) !

k_wimmer schrieb:

Sorry, wenn ich korrigieren muss:

50% Regleröffnung sind eff. 50% Spannung an den Wicklungen = 50% Strom = 25% Leistung, da P = U*I !
Teile ich jetzt U und I durch 2, dann teilt sich die Leistung durch 4 !

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Bist Du sicher?

50% Regleröffnung:
zu 50% der Zeit liegt volle Spannung mit vollem Strom an, zu 50% der Zeit keine Spannung und kein Strom:

macht 50% Leistung vgl. mit 100% Regleröffnung (zumindest an einer ohmschen Last)

Bertram

Hallo,

Ja, ich bin mir sicher, da wir wie oben schon angemerkt KEINE Ohmsche Last haben.
Bei einem Motor sieht das Thema etwas anders aus.
Das wäre lediglich richtig, wenn wir den Motor mit einem konstanten Drehmoment belasten würden.
Da gibt es dann einen Zusammenhang zwischen Wellenleistung und Drehzahl.
Aber da wir hier kein konstantes Moment haben ......