magnetische Gangschaltung im BL-Motor -> Effizientes Modellauto

Wie schalten?

Wie schalten?

danke GC, ist natürlich kein Gleichstrom, der zu schalten ist. mea culpa.

Der Großteil der Energie wird bei Strömen (Vor dem Regler) von 4 bis 9A in den Motor geschickt. Ich bin davon ausgegangen, dass hierfür 5A-Relais an den Motorphasen zu schwach wären bzw. hatte auch auf einen niedrigeren Kontaktwiderstand von Relais mit höherer Stromfestigkeit gehofft.

danke für den Link. habe FINDER zu beginn angeschaut, dann aber aus den Augen verloren. Hab das Doc jetzt durchforstet und im Prinzip kommen nur 62.33 bzw 62.83 in Frage.

Leider fehlt mir die Erfahrung beim Schalten solcher Lasten daher habe ich folgende Bedenken:

• Unsere 7V Versorgungsspannung unterschreiten die 10V Mindest-Schaltspannung der beiden Relais.
• Leider finde ich keine Gewichtsangaben. unser Fahrzeug wiegt knapp 1 kg, da wären 50g schon extrem (regler wiegt 25g.
• Leider steht auch nichts über den Kontaktwiderstand drinnen. Wenn ich die "Wärmeabgabe an die Umgebung bei Dauerstrom" als Quelle hernehme und die ohmschen Verluste berechne 4,3W=16A^2*Rrelais = 17mOhm -> wäre akzeptabel, wenn das so stimmt. Davon kann ich dann 1/3 pro Phase für die veränderte Motorkennlinie hernehmen, denke ich.
• Die Relais sind nicht bistabil. Für die DC Spule sind bei 6V 214mA fürs schließen notwendig. Unsere Energiequelle liefert etwa 7V bei etwa 4A, daher würden wir ganze 5% der Antriebsenergie nur für das Schließen des Relais verschwenden. definitiv zu viel.
• Was spricht dagegen 3 Stück 1xUM zu verwenden. Ganz synchron werden sie nicht umschalten, das steht außer Frage.

Die Ansteuerung kann unser Onboard Energiemanagement [inkl µC] übernehmen, das entweder logische 5V ausgeben kann oder aber via Transistor aus der Versorgungsspannung 6,5V bereitstellen kann.

Danke jedenfalls für den Link, denn durch deinen Tipp habe ich ein neues Suchwort/Abkürzung gefunden, mitdem/r ich weitersuchen kann. "3pdt" steht wohl für 3 Wechsler (=3xUM)

mechanischer Schalter

mechanischer Schalter

Ein Freund hat mir gerade geraten, einfach einen mechanischen 3xUM-Schalter zu nehmen und ein Servo dran zu kleben. "quick and dirty" meinte er.

loudspeaker schrieb:

Ein Freund hat mir gerade geraten, einfach einen mechanischen 3xUM-Schalter zu nehmen und ein Servo dran zu kleben. "quick and dirty" meinte er.

Zum Vergrößern anklicken....

Igitt So was haben wir schon zu Anfang des Elektroflugs verachtet: Zu groß zu schwer und nicht elegant.

Noch ein Suchwort, falls Du es noch nicht kennen solltest: Flip-flop Relais ist bistabil.

Bei bistabilen Relais mußt Du Dir übrigens merken, welchen Gang Du gerade eingelegt hast: 1mal drücken: 2.Gang. Noch einmal drücken: 1. Gang. Noch einmal 2.gang etc...

Nehme doch einmal Deinen Motor mit einer mittleren oder mit der scharfen Anzapfung und steure mit einem Kontronik Jazz-Regler (evtl mit Tango Motor und ohne Gangschaltung) und miss das ganze mal durch. Hiermit habe ich sehr gute Erfahrungen mit meinem Dauerflugsegler gemacht. Es reduziert, das Gewicht und die Komplexität. Auch kannst Du Dich nicht verschalten, was im Stress des Wettbewerbs nicht auszuschließen ist.

loudspeaker schrieb:

danke GC, ist natürlich kein Gleichstrom, der zu schalten ist. mea culpa.

Zum Vergrößern anklicken....

Das kam von mir, nicht von GC.

Ich habe noch einen Einwand, so ein Relais schaltet ja nicht verzögerungsfrei um sondern benötigt
gewollt eine gewisse Zeitspanne zwischen dem Öffnen des einen Kontakts (11-12) und dem Schließen
des anderen Kontakts (11-14).

In dieser Zeit bekommt der Regler keine Rückmeldung vom Motor, ich nehme mal an, daß dadurch die
Kommutierung aus dem Takt gerät und der Regler entweder abschaltet oder völligen Unsinn macht.
Beides dürfte für das gewünschte Ergebniß nicht gerade förderlich sein.

heikop schrieb:

Das kam von mir, nicht von GC.

Ich habe noch einen Einwand, so ein Relais schaltet ja nicht verzögerungsfrei um sondern benötigt
gewollt eine gewisse Zeitspanne zwischen dem Öffnen des einen Kontakts (11-12) und dem Schließen
des anderen Kontakts (11-14).

In dieser Zeit bekommt der Regler keine Rückmeldung vom Motor, ich nehme mal an, daß dadurch die
Kommutierung aus dem Takt gerät und der Regler entweder abschaltet oder völligen Unsinn macht.
Beides dürfte für das gewünschte Ergebniß nicht gerade förderlich sein.

Zum Vergrößern anklicken....

Heiko,

ich habe das Lob nicht eingehamst und leite es an Dich mit Verstärkung weiter.

Deine Meinunung bezgl. der Unterbrechung hat eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit. Dies kann man leicht herausfinden mittels eines mechanischen Schalters. Einzige Alternative wäre ein sehr schnelles Halbleiter-Relais, wovon ich aber dennoch abraten würde.

Also spricht doch einiges für einen guten Motor mit einer hohen und flachen Wirkungsgradkurve in dem zu nutzenden Bereich zwischen ca 3 (6/1,3^2) und 6A (möglichst über 85% in diesem Bereich, was man wohl finden könnte) und einen entsprechend guten Regler.

Ich habe mal in meinen Unterlagen geblättert und über den Daumen gepeilt.: Ein Tango 45-04 dürfte bei 2S in diesem Bereich einen sehr guten wirkungsgrad haben. Sollte aber mit Drivecalc verifiziert werden.

Nachtrag: Tango 45-06 bei 2S zwischen 2,5 und 10A ist eta über 90%

Verwechslung und Glockenverschiebung

Verwechslung und Glockenverschiebung

Heiko, entschuldige die Verwechslung. Verwirrend, diese Foren.

Zu groß zu schwer und nicht elegant

Zum Vergrößern anklicken....

also wenn ich mir die bisherigen Varianten (3 1xUM oder FINDER Relais) ansehe, dann ist die Servo+Schalter-Methode leichter und zuverlässiger. Und: kann direkt aus einem Empfängerkanal (oder simuliert via µC) angesteuert werden etc ....

Es stimmt, GC, dass man beim bistabilen Relais merken muss, welcher Gang gerade drinnen ist. Weil der Pilot genug beschäftigt mit dem Lenken und Aufpassen auf andere ist, wird der Gangwechsel automatisch vom µC in Abhängigkeit der Drehzahl vorgenommen. Bei Bedarf baue ich eine Override-Funktion ein, sodass der Pilot via 3-Stufen-Schalter vom Sender aus eingreifen kann. Dies ist dann interessant, wenn man aufgrund von Bewölkung o.ä. in eine energiesparende Fahrweise wechseln möchte.

In dieser Zeit bekommt der Regler keine Rückmeldung vom Motor, ich nehme mal an, daß dadurch die
Kommutierung aus dem Takt gerät und der Regler entweder abschaltet oder völligen Unsinn macht.

Zum Vergrößern anklicken....

Die Bedenken mit dem Umschalten und kurzfristiger Signallosigkeit hatte ich auch schon, Heiko. Wird heute Abend noch getestet mit mechanischem 3xUM-Schalter, morgen sind wir schlauer.

noch ein Kommentar zu vorher:
Gert's erste Erwähnung zur Glockenverschiebung an einem Außenläufer hing mir noch im Kopf. Unten ein Diagramm eines Außenläufers unbekannten Fabrikates. etwa AußenDM 45mm Statorlänge ~25mm
Gelb: Vollast an einem 7"x3.5" Prop
Rosa: Vollast mit kontinuierlichem Verschieben der Glocke um 7mm
Türkis: Vollast Leerlauf
Lila: Vollast Leerlauf mit kontinuierlichem Verschieben der Glocke um 7mm



Erkennbar ist, dass die lila Leerlauflinie eine Gerade ergibt, die verlängert durch den Nullpunkt läuft. Mit etwa 200 mA/1000rpm Steigung. Sieht ok für mich aus, denn weniger Steigung als diese geht gar nicht, wenn der türkise Punkt der Normal-Leerlauf ist. Also Erkenntnis1: Leerlaufstrom steigt mit verschobener Glocke proportional zur Drehzahl im selben Verhältnis wie der Normal-Leerlaufstrom.

Um zu wissen, ob der Motor im verschobenen Zustand überproportional Strom für die Last zieht bräuchte ich den notwendigen Drehmoment bzw. die el. Leistung einer 7"x3.5" in Abhängigkeit der Drehzahl. Wenn ich diese dann von der rosa Linie subtrahiere und mit dem Leerlaufstrom (lila) vergleiche, so sollte ich erkennen können, ob bei Belastung des Motors zusätzliche - wesentliche - Verluste auftreten.
Hat jemand die Drehmomente für eine 7"x3.5" (alternativ auch die mech. Leistung an der Welle) in Abhängigkeit der Drehzahl? Ich habe bei Propcalc und Drivecalc nachgesehen und in den Propdaten gewühlt, dort aber die gewünschten Werte nicht gefunden.

Den Tango habe ich nicht unter den Tisch fallen gelassen, da muss ich mir die Werte noch zusammensuchen und in unsere Simulation reinschmeißen. Diese Werte hab ich mal schnell online für den Tango 45-04 gefunden:
Ri Kv I0
Ohm rpm/V A
0,053 650 0,56


Blau Tango 45-06,
Rot LRP X12 21.5T
bei beiden 0,1Ohm für Innenwiderstand Quelle, Regler, Kabel, etc. hinzugefügt.
Drehzahlen und Momente normiert um den Vergleich zu erleichtern. (ein virtuelles Getriebe sozusagen)



Wie man merkt steigt der Spitzenwirkungsgrad merkbar an. - hauptsächlich aufgrund des niedrigeren Leerlaufstromes von ~0,5A des Tango.
Im Drehzahlbereich rund um 6.000 merkt man einen merkbaren Einbruch des Wirkungsgrades. Dieser ist nur entfernbar, wenn man in den Teillastbetrieb geht und so die Ströme reduziert. Damit sinkt aber auch die Ausgangsleistung und man schöpft nicht das maximum aus. Eine höhere Leistung wäre nur mit einem kleineren Kv des Motors möglich -> Anzapfung.

Loudspeaker,

mit welchem Motor hast Du denn gerechnet? Über dem Diagramm steht Tango 45-06, im Diagramm oben Tango 45-04 mit 650KV. Ich vermute mal, dies ist eine Tippfehler und es muß Tango 45-06 mit 650KV heißen; dieser hatte nämlich die 650KV.

Früher gab es noch einen Tango 45-04 mit 450KV, den ich in meinem Dauerflieger habe. Der dürfte noch besser passen, ist aber nicht in (meinem) Drivecalc. Diesen Motor kann man noch gelegentlich ergattern. Er dürfte noch ein deutlich besseres eta bringen.

Spitzenwirkungsgrad

Spitzenwirkungsgrad

Ja, ist tatsächlich ein Tippfehler im Diagramm. Es ist immer der Tango 45-06 gemeint.

Also spricht doch einiges für einen guten Motor mit einer hohen und flachen Wirkungsgradkurve in dem zu nutzenden Bereich zwischen ca 3 (6/1,3^2) und 6A (möglichst über 85% in diesem Bereich, was man wohl finden könnte) und einen entsprechend guten Regler.

Zum Vergrößern anklicken....

Der Tango 45-04 ist sogar hier im Forum äußerst günstig: Kontrinik Tango 45-04 neu Verp. 1 mal zum Test gelaufen
ABER ACHTUNG: du meinst "flach" im Sinne von "nicht stark mit hoheren Strömen abfallend" oder? Ich bräuchte einen Motor, der eine "flache Wirkungsgradkurve" im Sinne von "nicht stark mit der Drehzahl abfallend" (ohne Leistungsverzicht durch elektrischen Teillastbetrieb = Halbgas) hat. Diesen gibt es aber nicht mit fixem Kv, wie uns das Physikbuch lehrt.

nunja. Der Tango hat fast das doppelte Gewicht von meinem Motor (viel mehr Kupfer) also muss der Innenwiderstand geringer sein, somit ist auch ein höherer Spitzenwirkungsgrad möglich.

nochmal: der Spitzenwirkungsgrad gilt ja bei einer Spannung und einer Drehzahl sowie Moment.
für diese 3 Werte kann ich mir den besten Motor aussuchen, bei einer anderen Drehzahl und Strömen (z.B. beim Beschleunigen) wird er aber immer einen schlechteren Wirkungsgrad haben, als ein Motor, der für die andere Drehzahl&Strom gewickelt ist.

jedenfalls habe ich heute die Variante "mechanischer Schalter" ausprobiert und es funktioniert erstaunlich gut. Hab die Messdaten noch nicht ausgewertet, konnte aber keine Defekte bemerken (keine Vibrationen/Funken/Stromspitzen/Cogging/"Verlust des Drehfeldes" oder ähnliches.)

Wie es das Schicksal so will hatte ich keinen 3xUM daheim, sondern nur 3 1xUM. Und siehe da, selbst der Billige Reely-Regler (mein Dummy-Regler fürs ganz Grobe ) merkt nicht mal irgendetwas vom Umschalten und kommutiert munter weiter.
so sieht die Variante "quick and dirty" also aus:

irgendwie habe ich das Gefühl, ich betrete hier Modellbau-Neuland. Das ist insofern interessant, da mit einem so optimierten Motor das Elektrocar praktisch ein magnetisches Getriebe bekommt und wesentlich länger mit einem Akku fahren könnte, bzw. die Hitzeprobleme bei zu geringer Drehzahl und zu hohen Stromen der Vergangenheit angehören würden. ....

mehr dann, sobald die Messdaten von der Variante "mechanischer Schalter" aufbereitet sind.

Verdeutlichung

Verdeutlichung

so inetwa soll der modifizierte Motor funktionieren:

in Rot: der Normalo-BL-Motor mit
Ri Kv U0 I0
Ohm rpm/V V A
0,150 2314 6,9 1

in Blau derselbe Motor mit Wicklungsanzapfung bei ~70% (~Faktor 1,3 für die Kv) der Wicklung:
langsamer Motor:
Ri Kv U0 I0
Ohm rpm/V V A
0,150 1780 6,9 1
schneller Motor:
Ri Kv U0 I0
Ohm rpm/V V A
0,13 2314 6,9 1,3

in schwarzblau: Verlustleistung (gesamt)

Hi Loudspeaker,

Klar betrittst Du hier Neuland und das macht die Sache auch so interessant und spannend!

Erst mal Glückwunsch, dass Dein Umschalten einwandfrei funktioniert! Das freut mich.

Aber es kann immer etwas Doofes dazwischen kommen und ich drücke Dir die Daumen, dass sowas nicht bei Dir passiert.

Bei mir hat sich mal auf dem Dauerflugwettbewerb der Prozessor im Regler nach 15 Minuten aufgehängt. Ich konnte bei ziemlich vollen Akku nicht mehr einschalten. Nach der Landung Akku ab und wieder dran und alles ging wieder. Ist mir bis jetzt noch nie passiert. Der Regler wurde von mir im Schraubstock therapiert.

Hier unterscheidet sich der Dauerflug vom Autofahren ganz entscheidend. Bei Euch wird sehr oft beschleunigt, während wir mit mehr oder weniger konstanten Drehzahl fliegen.

Was mir noch unklar ist: Du fährt Dein Auto mit Solarzellen? Gepuffert oder ungepuffert und falls gepuffert mit was für Akkus?

Hallo

Wenn der Normalmotor 2314 kv macht braucht man für den "Langsamen" aber mehr Windungen, die kommen dazu !!!

Gruß Aloys.

FamZim schrieb:

Hallo

Wenn der Normalmotor 2314 kv macht braucht man für den "Langsamen" aber mehr Windungen, die kommen dazu !!!

Gruß Aloys.

Zum Vergrößern anklicken....

stimmt. Es sollte heißen:
in Rot: der Normalo-BL-Motor mit
Ri Kv U0 I0
Ohm rpm/V V A
0,150 1780 6,9 1

Ich sitze grad an den Messdaten und verspreche in Zukunft besser auf die Zuordnung Motordaten<->Diagramm zu achten. ist verwirrend, wenn da Fehler passieren.

Frisch aus dem Logger

Frisch aus dem Logger

sieht schon mal nicht schlecht aus.

zum Diagramm:
Dummy-Motor mit 2 Wicklungen:
langsam ~0,21 Ohm, ~1300 kV, 0,7A
schnell ~0,15 Ohm, ~1800 kV, 1,1A
an einer 7"x3.5" und 2S Lipo (Logger sagt 7,6 bis 7,3V unter Last)
Überblick:
1. Teil: Teillast ~30%, Wicklungen: langsam, schnell, langsam
2. Teil: Teillast ~60%, Wicklungen: langsam, schnell, langsam
3. Teil: Volllast, Wicklungen: langsam, schnell, langsam, langsam+1Wicklung schnell, langsam+2Wicklungen schnell, schnell, langsam+2Wicklungen schnell, langsam+1Wicklung schnell, langsam. off.

Zusammenfassung:
Knüppel Wicklung rpm I
~30% langsam 2860 0,3
~30% schnell 3248 0,37
~60% langsam 4720 0,8
~60% schnell 5740 0,37
100% langsam 7350 2,4
100% langsam + 1 schnell 7690 2,6
100% langsam + 2 schnell 8150 3,23
100% schnell 8720 4,15



nachdem das Umschalten - sogar unter Last - so problemlos geklappt hat:
bevor ich mich jetzt auf die Suche nach seltenen, passenden Relais mit Lieferzeiten und versandkosten mache versuche ich, ob sich ein einfacher, mechanischer 3xUM bewährt. Dieser, plus ein Servo müsste wesentlich leichter als die Relaisvarianten sein ... (exkl. SolidStateRelais)

Du fährt Dein Auto mit Solarzellen? Gepuffert oder ungepuffert und falls gepuffert mit was für Akkus?

Zum Vergrößern anklicken....

Hm. so ausführlich darf ich das - noch - nicht beantworten (nach dem Rennen ist alles anders)
Dem Reglement entsprechend darf die Antriebsenergie aus einem Solarpanel und einem elektrischen Speicher bezogen werden. Beides werden wir nutzen. Für den elektrischen Speicher benutzen wir SuperKondensatoren und Lithium-Zellen.


im dritten Teil des Diagramms seht ihr, dass man unter Last auch eine oder zwei Phasen des Motors umschalten kann und so eigentlich insgesamt vier verschiedene "Getriebestufen" realisieren. Wie schätzt ihr den Einfluss auf den Wirkungsgrad ein?
Klar ist, dass der Anschluss mit der "scharfen" Wicklung mehr Strom zieht als die anderen beiden.

Moin

...Hat jemand die Drehmomente für eine 7"x3.5" (alternativ auch die mech. Leistung an der Welle) in Abhängigkeit der Drehzahl? Ich habe bei Propcalc und Drivecalc nachgesehen und in den Propdaten gewühlt, dort aber die gewünschten Werte nicht gefunden. ...

Zum Vergrößern anklicken....

Ich denke, die folgenden Daten werden Dir weiterhelfen, auch wenn nicht genau Dein 7x3.5 dabei ist:
https://www.apcprop.com/v/downloads/PERFILES_WEB/listDatafiles.asp

Müsstest die Messung halt wiederholen.


Grüsse

Axel

Glockenverschiebung Effizienz

Glockenverschiebung Effizienz

axgi schrieb:

Ich denke, die folgenden Daten werden Dir weiterhelfen,

Zum Vergrößern anklicken....

Großes Danke, Axel! Du hast def. richtig gedacht. habe den Mittelwert der 7x3 und 7x4 bei v=0 herangezogen.
Habe den linear ansteigenden Leerlaufstrom berücksichtigt und die Kennlinie (in Blau) auf meine Vollast (gelb, 7000 rpm, 3,3A) eingepasst.



man sieht schön, wie der Strom beim Verschieben der Glocke leicht überproportional (vermutlich aufgrund der von Christian erwähnten Eisenverluste) steigt, aber nicht extrem. Bei 9500 rpm benötigt der Motor nun 6,4A zum drehen der Luftschraube statt 6A aus der Kennlinie der Luftschraube.

nochmal Danke,
das macht die Glockenverschiebung zum Plan B, sollte die Umschaltung der Wicklung ausscheiden.

Gerne !

Eine Frage hätte ich aber, da ich mit Deiner Legende nicht so ganz klarkomme:
Entsprechen die lila Messwerte und die rosa Messwerte dem Bereich, in dem von 0mm bis 7mm verschoben wurde?
Heißt 100% "Gas"stellung?

Grüsse

Axel

Legende

Legende

alles richtig verstanden, Axel.
Es ist die Legende wie ein paar Antworten vorher, daher nicht extra beschrieben.

Gelb: Vollast an einem 7"x3.5" Prop
Rosa: Vollast an einem 7"x3.5" Prop mit kontinuierlichem Verschieben der Glocke um 7mm
Türkis: Vollast Leerlauf
Lila: Vollast Leerlauf mit kontinuierlichem Verschieben der Glocke um 7mm

Zum Vergrößern anklicken....

Ja, die Prozentangaben sind die Knüppelstellung, also praktisch die "Gasstellung".
hab leider keine Möglichkeit, die PWM zu messen.