Drive Calculator 3.4 ist fertig

lastdownxxl · 30. März 2024

Ruedi Schmid schrieb:
Nun aber zum Rätsel (Meine Messdaten kommen vom Datenlogger Unitest 2):
GeGie 2018: Propeller nicht registriert, h= 0m.

Meine Messung: Mit Propellerangaben, h= 650m

Weitere Versuche haben bestätigt, dass es keine Rolle spielt, ob bei der Datenübertragung die Propeller registriert sind oder nicht: Die Wirkungsgradkurve bleibt identisch (s. Bild oben).
Auch scheinen die "Höhe" und "Temp" nur informative Werte zu sein. Die Luftdichte- Unterschiede (s. Info von Micha: Luftdichte-Rechner) zwischen Lübeck und meinem Wohnort sind doch beträchtlich!

Ich bin ratlos!

Hallo Rüdi,

der Wirkungsgrad vom E-Motor kennt weder den Luftdruck, Luftdichte oder die Höhe, noch macht 1°C gemessene Differenz in der Umgebungstemperatur in der Praxis einen messbaren Unterschied im berechneten Ergebnis. Berechnung Motorwirkungsgrad siehe #134.
Alleine das Lastmoment [Nm] bzw. der dazu proportionale Motorstrom interessiert den E-Motor.

Ein weiterer großer Vorteil des Elektroantriebs ist, dass das Steigen auch in größerer Höhe nicht spürbar abnimmt, während Verbrenner-Motoren dort doch deutliche Leistungseinbußen hinnehmen müssen.

Zitat aus dem Link:

Die AS 33 wird zum elektrischen Eigenstarter! | ASSegelflug

Unter der Typenbezeichnung AS 33 Me wird unser neuester 18m-Segler mit elektrischem Antriebssystem ausgerüstet! Inzwischen können wir mit dem „Turboantrieb“ der ASG 32 El und dem Eigenstarter AS 34 Me schon zwei serienreife, elektrische Antriebssysteme vorweisen. Gleichzeitig steigt auch bei den...

www.alexander-schleicher.de

Im übrigen ist der Unterschied der Leistungsaufnahme vom Propeller in geringen Höhen (0- 650 m) bezüglich dem Messergebnis am E-Motor relativ gering, das geringere Lastmoment eine Funktion der Luftdichte vom Propeller wird durch einen besseren Gesamtwirkungsgrad (Batterie, Regler und Motor) teilweise wieder kompensiert. Der Antriebsstrang eines E-Antriebes ist ein stark rückgekoppeltes System. Im Anhang der E-Antrieb als dynamisches mathematisches Modell meines Starling Pro.

Gruss
Micha

lastdownxxl · 30. März 2024

Hallo,

noch einen Bemerkung zur Luftdichte. Die Luftdruckschwankungen an einem Tag können hohe Werte annehmen, daher auch die Schwankung
der Luftdichte als Eingangsfunktion der Propelleraufnahmeleistung.

Quelle: https://www.bodenseewetterstation.com/wetter/pages/station/climate.php?var=P

Gruss
Micha

Ruedi Schmid · 3. April 2024

Hallo Micha,
Deine Bemerkungen sind verständlich, beziehen sich aber vor allem auf den Einfluss der Luftdichte (Höhe, Luftdruck, Tempertatur). Diese Einflüsse sind für mich im Moment noch nebensächlich, kommen vielleicht später nochmal

Was mich hauptsächlich verwirrt ist die Motormessung am Kondor 25-55 von 2018 , deshalb die Fragen an Gerd Giese:

Warum zeigt die Tabelle (s. Grafik oben, #140) nicht registrierte Propeller?

a) Messungen erfolgten unter der Nutzung des Virtuellen Motorprüfstands
b) Propeller wurden versehentlich nicht eingetragen
c) Genutzte Propeller sind in der Datenbank nicht vorhanden
d) Propellerangaben haben nur informativen Charakter und sind für die Berechnung des Wirkungsgrades nicht relevant
e) anderer Grund?

Bisher ging ich davon aus, dass die in der Datenbank gespeicherten Leistungsdaten (s. Beispielgrafik unten) der bei der Motormessung eingesetzten Propeller zur Berechnug der Wirkungsgradkurve genutzt werden (Pmech = f (n)). Ist das nicht so?

Reisenauer Antriebe · 3. April 2024

Hallo Ruedi,

mit dem DC vergleiche ich div. Motoren.
Mein Tipp für effizienteres Arbeiten damit:
Niemals Autotiming einsetzen.
Sonst könntest Du auch die Leerlaufströme mit 0° Timing einsetzen
und die Lastströme mit Timing.
Beides schönt und verfälscht die eta Ergebnisse,
das heißt die ausgeworfenen Propdrehzahlen
können gar nicht erreicht werden.,
weil sie falschen eta Werten zu Grunde liegen.

Mein Vorschlag, der Einfachheit halber zum Vergleichen:

Innenläufer mit 6-8° Timing und
Aussenläufer mit 12° Timing vermessen.
Am Besten mit immer gleichem Regler Typ.

Motoren mit gleichem Prop,
lassen sich mit dem DC Simple Prop Calculator
hervorragend vergleichen,
aber nur bei gleichen Bedingungen (Luftdruck, Temperatur etc.).

Ferner:

Prüfstand Zug/Schubmessungen kpl. sparen.
Ist nur Zeitvergeudung.
Den höchsten Schub bringt ein Rotorblatt.
Umgelegt auf den Prop heißt das:
Möglichst großer Durchmesser, möglichst breit und wenig Steigung.
Genau das ist aber zum Fliegen am wenigsten effektiv.
Man muß durch Fliegen und Logs festellen,
welcher Prop für die eigenen Bedürfnisse das beste Ergebnis bringt.
Oder jemand fragen,
der das ,,seriös'' abschätzen kann.

Hier mal gut vergleichbare Daten, alle mit Festtiming:

Der 620 KV bringt dann schon 578W auf der Welle bei 73,9% mit 53 Amp.

Lieber Gruß
Andy Reisenauer

lastdownxxl · 4. April 2024

Ruedi Schmid schrieb:
Warum zeigt die Tabelle (s. Grafik oben, #140) nicht registrierte Propeller?

Hallo Ruedi,

zur Berechnung einer Wirkungsgradkurve vom jeweiligen Motor wird kein Propeller benötigt, der jeweilige Wirkungsgrad ist
eine Funktion vom jeweiligen Lastmoment (Motorstrom).

Mit dem DC kann man bei der Eingabe der gemessenen Motordaten eines neuen Motors auch den verwendeten Propeller mit anlegen.
Aus den gemessenen Motordaten wird ein mathematisches Motormodell angelegt. Unter der Verwendung der Propellerangabe wird
ausgehend vom jeweiligen Betriebspunkt U [V], n [rpm], I [A] die Abgabeleistung anhand des Motormodells berechnet.
DC kann mit dieser Methode ein Propellermodell berechnen .

DC berechnet dann aus den Messungen den Faktor c und den Exponenten d vom Propeller. Dazu wird natürlich die Höhe
und die Temperatur zur Normierung auf den Standardluftdruck ISA (0 m, 15°C) der Propellerparameter
c und d benötigt. Siehe dazu auch im Link.

Abgabeleistung = c*n^d (Propellermodell in DC)

Beispielberechnung Eta und Abgabeleistung in Freemat:

[CODE
clc
close
U = 14.8; % Uakku [V]
Rd = 89e-3; % [Ohm ]Motor Ri + ESC Ri
Io = 0.95 % Leerlaufstrom [A]
Imax = 60; % [A]
Imotor = Io:0.1:Imax;
Ib = U/Rd; % Blockierstrom
Eta = 1 + Io/Ib - Imotor./Ib - Io./Imotor;
Pout = (Imotor-Io).*(Ib-Imotor)*Rd;
subplot(2,1,1),plot(Imotor,Eta,'b'),axis([Io Imax 0 1]),
xlabel('Motorstrom [A]')
ylabel('Eta [-]')
title('Kontronik Kondor 25-55 @ 14.8 Volt');
grid;
subplot(2,1,2),plot(Imotor,Pout,'b'),axis([Io Imax 0 600]),
xlabel('Motorstrom [A]')
ylabel('Abgabeleistung [W]');
grid;
[/CODE]

Gruss
Micha

Aschi · 4. April 2024

Ruedi Schmid schrieb:
Warum zeigt die Tabelle (s. Grafik oben, #140) nicht registrierte Propeller?

a) Messungen erfolgten unter der Nutzung des Virtuellen Motorprüfstands
b) Propeller wurden versehentlich nicht eingetragen
c) Genutzte Propeller sind in der Datenbank nicht vorhanden
d) Propellerangaben haben nur informativen Charakter und sind für die Berechnung des Wirkungsgrades nicht relevant
e) anderer Grund?

Hi, wie Micha es schon geschrieben hat. Es ist vollkommen egal wie man für DC die Last darstellt /verbraucht.

Der eine macht das mit Propellern , Gerd mit einem Generator und einer einstellbaren Stromsenke hinten dran, andere gar mit einem Lederhandschuh , auch damit kann man einen Aussenläüfer belasten

Reisenauer Antriebe schrieb:
Ferner:

Prüfstand Zug/Schubmessungen kpl. sparen.
Ist nur Zeitvergeudung.

Ich meine das ist eine der wichtigsten Aussagen überhaupt, und es gehört eigentlich hier irgend wo Fest angepinnt.

Wie sagte Ralph immer : der Standschub ist kein Motorparameter. !

Das sollte die 8-Zoll Steigungs- Fraktion mit ihren dynamischen Hochleisungs- Segelfliegern auch mal verinnerlichen .

Reisenauer Antriebe schrieb:
Man muß durch Fliegen und Logs festellen,
welcher Prop für die eigenen Bedürfnisse das beste Ergebnis bringt.
Oder jemand fragen,
der das ,,seriös'' abschätzen kann.

Richtig , so ist es.

LG Thomas

Ruedi Schmid · Dienstag um 12:47

Vielen Dank an Andy, Micha und Thomas für eure Rückmeldungen!
Endlich habe ich kapiert, dass DC die Propellerleistungskurven nicht zur Berechnung des Motorwirkungsgrads nutzt. (Micha hatte es bisher vergeblich versucht, mir das klarzumachen

, merci Micha für Deine Geduld!)

Aschi schrieb:
Hi, wie Micha es schon geschrieben hat. Es ist vollkommen egal wie man für DC die Last darstellt /verbraucht.

Der eine macht das mit Propellern , Gerd mit einem Generator und einer einstellbaren Stromsenke hinten dran, andere gar mit einem Lederhandschuh , auch damit kann man einen Aussenläüfer belasten

Logisch: Gerd Giese bremst mit Generator, deshalb gibt er keinen Propeller an!

Meine Versuche haben auch bestätigt, dass Propellerangaben ohne Einfluss auf die eta-Kurve sind:
a) Propeller nicht registriert (Höhe und Lufttemperatur irrelevant)
b) Propeller richtig deklariert, mit korrekter Höhen- und Temperaturangabe
c) Falsche Propellerangaben, bei h= 4500m und T= 37°C
> DC errechnet immer die gleiche Wirkungsgradkurve!

Weshalb habe ich mir bloss immer die Mühe genommen, die verwendeten Propeller, Höhe und Temperatur einzutragen, und noch schlimmer - wieso habe ich überhaupt einen Prüfstand gebaut (... reine Zeitvergeudung gemäss Andy)?
Nun gut, ich will ja auch noch etwas mit Luftschrauben experimentieren ...

Auch ist mir jetzt klar, warum die Luftdichte (Höhe und Temperatur) trotz Propeller als Last keinen Einfluss auf die Wirkungsgradkurve hat; eine Vergleichsmessung auf dem Niesen (2362m) kann ich mir zum Glück sparen.

lastdownxxl schrieb:
DC berechnet dann aus den Messungen den Faktor c und den Exponenten d vom Propeller. Dazu wird natürlich die Höhe
und die Temperatur zur Normierung auf den Standardluftdruck ISA (0 m, 15°C) der Propellerparameter
c und d benötigt.

@Micha: Sehe ich das richtig:

Die Propellerparameter werden nur verwendet, um den Arbeitspunkt (.) des Propellers auf der Wirkungsgradkurve darzustellen!
Wie ich feststellte, wird übrigens hier Höhe und Temperatur des Messortes (gemäss Angabe im Hauptfenster) berücksichtigt; Schub und Leistungsaufnahme des Motors verändern sich bei Veränderung der Luftdichte.

Reisenauer Antriebe schrieb:
Motoren mit gleichem Prop, lassen sich mit dem DC Simple Prop Calculator hervorragend vergleichen,
aber nur bei gleichen Bedingungen (Luftdruck, Temperatur etc.).

Ich habe den Simple Prop Calculator ausprobiert mit DC 3.4 verglichen:
Im gleichen Arbeitspunkt liefert er einen höheren eta-Wert als DC. Der Schubwert ist fast identisch!

Frage an alle: Rechnet vielleicht der Simple Prop Calculator mit den Leistungskurven des angegebnen Propellers??

Es bleibt jedenfalls spannend!

lastdownxxl · Dienstag um 15:22

Ruedi Schmid schrieb:
Die Propellerparameter werden nur verwendet, um den Arbeitspunkt (.) des Propellers auf der Wirkungsgradkurve darzustellen!

Hallo Ruedi,

mit den Propellerparametern wird die Aufnahmeleistung vom Propeller berechnet.

Mit den Bestimmungsgleichungen vom Brushless oder des Bürstenmotors und der Propellergleichung kann man die Motordrehzahl, Wellenleistung und den Motorstrom berechnen. Anhand vom Motorstrom kann man wiederum den Motorwirkungsgrad bestimmen.

Die Wellenleistung muss mathematisch gleich der Propelleraufnahmeleistung sein, Schnittpunkt Propellerleistung und Motorleistung. Im Beispiel hab ich die grafische Lösung aus den Schnittpunkten der Wellenleistung (Parabel) und der APC12x6E Leistungskurve dargestellt.

Code:

clc;
close;
Uk = 14.8; % [V]
KV  = 573; % [rpm/V]
Rd = 89e-3; % [mOhm]
Io = 0.95; % [A]
Istall = Uk/Rd; % [A]
Imotor = Io:1:Istall;
Pmech = (Imotor-Io).*(Istall-Imotor)*Rd; % [W]
rpm = (Uk-Imotor*Rd)*KV;
P12x6E = 0.2537758e-10*(rpm.^3.350913); % [W] Drive Calc Propellergleichung APC 12x6E
plot(rpm,Pmech,rpm,P12x6E)
grid;
xlabel('rpm')
ylabel('Abgabeleistung [W]')
title('Kondor 25-55 @ 14.8 V');
legend('Kondor 25-55','12x6E','northeast')

Gruss
Micha

lastdownxxl · Gestern um 08:39

Hallo Ruedi,

noch eine Bemerkung zu den Daten in DC. Die Motor- und Propellermodelle in DC weisen teilweise große Abweichungen
zu realen Daten auf. Die APC 12x6E z. B. wurde von der UIUC im Windkanal (Volume 4) vermessen.

UIUC Propeller Data Site

https://m-selig.ae.illinois.edu/props/volume-4/data/apce_12x6_static_0629od.txt

Der Vergleich der statischen Leistungsaufnahme mit den DC Parametern der 12x6E versus dem UIUC Parameter Cpo
weist bei höheren Drehzahlen (> 5500 rpm) zunehmende Abweichungen auf. Exakt lassen sich die Propellerdaten
nur im Windkanal ermittel, Messungen an einem DIY Messaufbau sind oftmals nicht sehr genau.
Die in DC generierten Motor- oder Propellerparameter sind dann entsprechend fehlerbehaftet.

Code:

clc
close
% APC 12x6E
rpm = 0:10:9000;
% APC 12x6E 
D = 12*0.0254; % Diameter [m]
Cp0 = 0.033643; % Power coefficient APC-E UIUC   
n = rpm/60; % [rev/sec]
rho = 1.225; % ISA Standard (0 m, 15°C air temp.) [kg/m³]
P_UIUC = D^5*rho.*n.^3*Cp0 % [W]
Pdc = 0.2537758e-10*(rpm.^3.350913); % DC Propeller Parameter
plot(rpm,Pdc,rpm,P_UIUC);
grid
ylabel('Eingangsleistung [W]')
xlabel('rpm')
title('APC 12x6E Drive Calc vs. UIUC Windkanal Messung');
legend('12x6E DC','12x6E UIUC','northeast')

Gruss
Micha

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