Timing und Wirkungsgrad

[PlanB]

Bislang benutzte ich immer ein Timing von 18° bei 12N14P, weil ich irgendwann mal getestet habe, dass der Wirkungsgrad etwas besser ist als mit z.B. 25° und wenn genug Leistung da ist und keine haargenaue Anpassung erforderlich ist, warum nicht?
Beim letzten gewickelten Motor wurde mal 15° und 26,25° gemessen und der Unterschied betrug bei Volllast satte 2,8% im Wirkungsgrad. Trotz der gesunkenen Leerlauf Drehzahl war an der Schraube beinahe die gleiche Leistung.

Nun frage ich mich macht es Sinn das Timing noch viel weiter runter zu drehen und den Motor einfach etwas schärfer zu wickeln, um an einen noch besseren Wirkungsgrad und höhere Belastbarkeit zu kommen? Irgendwo muss doch da die Grenze sein, ab der es dann keinen Sinn mehr macht?

 

[Christian Lucas]

Hi,
ich beschreib dir mal den Vorgang wie man bei einem Motor mit Kohlebürsten den besten Timingwinkel einstellt und warum man das tut . Du wirst dann erkennen ,wie man auch bei einem Brushless Motor das Timing einstellen sollte .
Beim Bürstenmotor befestigt man einen Propeller oder eine Last die den Motor so belastet dass der Strom sich einstellt wie er später dann im Betrieb am Häufigsten gezogen wird.Anschliessend verstellt man die Kohlenbürstenträgerplatte so weit bis auf einem im Stromkreis eingeschleiften Amperemeter der mit der Belastung niedrigste Strom abzulesen ist.Für diesen Betriebszustand wird damit auch der hier beste Wirkungsgrad erreicht.Weshalb ? Die Spulen benötigen eine gewisse Zeit um einmal das in ihnen aufgebaute Feld und damit den es erzeugenden Strom abzubauen um danach in Umgepolter bestromung das neue Feld aufzubauen. Je höher der Strom desto länger braucht es und auch je schneller sich der Anker dreht desto weiter hat er sich schon weiter gedreht. Bis also das neue Feld wirken kann steht der Anker schon nicht mehr genau in der Mitte des aktuellen Magneten sondern schon etwas weiter vorgerückt und kann nur noch für eine kürzere Wegstrecke Drehschub erzeugen.Auch läuft es noch mit dem nur noch wenig wirkung erzeugenden Feld in die Magnetmitte hinein,voll Bestromt würde der Elektromagnetpol sich dort festsetzen und nur noch dort verharren wollen. Es ist deshalb enorm wichtig ,dass das Feld zum richtigen Zeitpunkt passend in der Magnetmitte umgepolt wird und eben genau in der Magnetpolmitte kurzzeitig gar kein Feld hat und sich somit dort garnicht festsetzen kann.
Das Timing beim Brushless muss also genau den Punkt treffen bei dem Optimal Umgepolt werden kann. Da sich dieser Zeitpunkt aber je nach Strom und Drehzahl stark verändert muss eigentlich Jederzeit der genaue Zeitpunkt ermittelt werden und zum Polwechsel der Spule verwendet werden.Das machen Steller mit Autotiming eben Automatisch . Wer kein Autotiming nutzt muss eigentlich auf einem Prüfstand den bestmöglichsten Timingwinkel einstellen ,mit Last und Amperemeter.

 

[FamZim]

Hallo zusammen

Für interessierte möchte ich mal das Timing am Bürstenmotor genauer erklären .

Der Normalmotor hat nur 2 Pole, einen oben und den anderen unten. (Beispiel).
Dazwischen dreht sich der Anker mit meistens 12 Nuten.
Darin sind 12 Spulen, die aber rechts und links herum, parallel an den Kolektorlamellen angeschlossen sind.
Also 6 Spulen in reie, wenn die Bürsten nur auf einer Lamelle kontaktieren.
Sitzt sie grade auf 2 Lamellen sind nur 5 Spulen in reie.
Die "Schenkel" dieser Spulen, gehen zb oben unter dem Pol hin, und unten unter dem anderen wieder zurück.
Diese Elektromagnetspule sitzt als quer zwischen den Magneten.
Wird diese bestromt entsteht ein Drehmoment an den Magnetfeldern, welches das Feld, je nach Drehmoment zur Seite dreht.
Das Feld wird in Drehrichtung ausgedünnt, und gegen die Drehrichtung verstärkt.
Es ist also nicht mehr neutral und gleichmässig von oben nach unten .
Um den Motor wieder neutral laufen zu lassen, wird der Bürstenaparat wieder dort hin, also gegen die Drehrichtung getimet .
Es gibt Bürstis mit losem drehbarem Aussenrückschlußring, der etwas oval ist.
Dieser folgt mit dem dickeren Mittelteil der Feldstärke, so das man es aussen sehen kann.
Der haupt Arbeitspunkt, ist also genau zwischen den Magneten, wo das Elektromagnetfeld sich vom einen Pol abstöst und den anderen anzieht.
So ist es auch beim BL Motor.
Auch dort wird das Feld zu einer Seite beeinflußt, nur sind die Magnetflächen viel schmäler.
Prozentual bleibt es aber gleich, und die Umschaltung muß vorgezogen werden, je nach Drehmoment.
An sonsten Stimme ich Christian in den wichtigsten Punkten zu .
Nur mit dem langsamen Feldaufbau hab ich ein Problem .

Gruß Aloys.

 

[PlanB]

Hallo Christian und Aloys,
danke für die Erklärungen, auch wenn mir die Vorgänge nicht ganz unbekannt waren, kann man anhand der Ausführung sehr schön das Resümee ziehen, dass es für jeden Betriebszustand nur ein richtiges Timing geben kann. Natürlich bezogen auf den Wirkungsgrad und nicht auf höhere Leistung.

Nun geht es mir darum, es praktisch umzusetzen. Zum Beispiel werden Scorpion 14poler und sogar 20poler mit einem Timing von 5° angegeben, was auf die Scorpion Regler bezogen sein soll. Fraglich ob die Abweichungen zwischen den Reglern derart groß ist, dass andere Hersteller für ihre 14poler, meistens Werte zwischen 15° und 25° angeben. Das lässt die Vermutung zu, dass ein Timing von nur 5° durchaus sinnvoll sein kann.

Mir wäre es ja lieb gewesen wenn es so eine art Faustformel geben würde. Als Beispiel: Bei mittelgroßen 14poler kann mit dem Timing bis 10° runter, bis der Wirkungsgrad wieder abnimmt.
Aber wenn es so etwas nicht gibt, werde ich einfach mal eine Versuchsreihe machen.

Das wird dann etwa so aussehen, nur mit entsprechend mehr unterschiedlichen Timingstufen.
Hier ist der Motor, der mich überhaupt zu der Frage veranlasste.



Gut zu sehen, dass der ermittelte Wirkungsgrad fast durchgehend etwas besser ist bei 15°, nur im mittleren Lastbereich tangieren die Kurven beinahe.

 

[FamZim]

Hallo Falko

Ja eine Faustformel wäre gut.
Die heist aber nicht Ankerdurchmesser = X und Pohlzahl = Y
Darin unterscheiden sich die Motoren nur äusserlich, es sind nicht die wahren Gründe, obwohl sie starken Einfluß nehmen.

Wie ich oben schrieb, beeinflußt das Elektromagnetfeld das Feld der Magneten, und konzentriert es mehr gegen die Drehrichtung.
Wie sehr sich das ausweitet hängt von den Magneten, dem Luftspallt, das Breitenverhältnis von Magnet zu Hammerkopf, dessen Breite, der Stegbreite und der Feldstärke die sich durch all das im Steg ergibt ab !

So wird ein Motor mit starken (dicken) Magneten, einem sehr kleinen Luftspallt, ausreichende Hammerkopf-und-Stegbreite ein sehr Starkes, starres Feld haben, welches sich nicht so weit dem E Feld beugen wird .
Dagegen ein Motor mit Ferittmagnet oder Großem Luftspallt, lassen da schon mehr zu.
Selbst ein 10 Poler und ein 14 Poler mit gleich breiten Magneten, haben den Unterschied das die Magnetabstände zwischen Ihnen einfluß nehmen auf die Magnetisierung und das verbiegen der Feldlinien durch das E Feld.
Einfachste Lösung sind Tests, auch mit unterschiedlichen Luftspalten, bei sonst gleichen Bauteilen.
Ändert man auch nur ein Bauteil, sind wieder andere Verhältnisse geschaffen, zb: wird X besser aber Y schlechter .
Da ist immer obtimieren angesagt.

Gruß Aloys.

 

[PlanB]

Hallo Aloys,

So wird ein Motor mit starken (dicken) Magneten, einem sehr kleinen Luftspallt, ausreichende Hammerkopf-und-Stegbreite ein sehr Starkes, starres Feld haben, welches sich nicht so weit dem E Feld beugen wird .

wenn ich das richtig interpretier würde dieses Magnetfeld dann weniger „Frühzündung“ brauchen und käme mit einem niedrigen Timing zurecht?
Magnetstärke, Luftspalt, Stegbreite und die Form der Hammerköpfe lassen sich ja bereits optisch erfassen, sodass man zwar auch nicht um Tests herum kommt, aber zumindest schon einmal weiß in welche Richtung es geht?