Umlöten von Motoren auf niedrigere KV Zahl für große Propeller, funktioniert das?

Julez

User
Moin zusammen,

ich habe die folgende Frage schon bei der FPV Community gestellt, aber da konnte mir keiner helfen.
Wäre nett wenn hier mal jemand drübergucken könnte:

Nachdem ich ein kleineres Quad gebaut habe welches ganz hervorragend fliegt, wollte ich mich nun an einen etwas größeren Oktokopter wagen.

Komponenten:

3s2200er LiPos bzw 4s A123 Zellen in beliebiger Menge parallel, wahrscheinlich 4 oder so.

30er HK Regler mit Simonk drauf.

Diese Motoren mit 650kV:

http://www.rctimer.com/product_709.html

Bislang geplant: 12" Props APC MR

Allerdings, so dachte ich mir, ist es der Flugzeit bestimmt zuträglich, weniger kV und dafür größere Propeller zu haben.

Die genannten Motoren sind im Dreieck verschaltet.

Würde ich sie auf Stern umlöten, käme ich bei 375kV raus. Propeller müsste ich nochmal ausrechnen, aber größer als 14" wahrscheinlich.

Die Frage ist, würde dies generell funktionieren, oder gibt es irgendwas, das den Erfolg verhindert?

Als Max-Strom peile ich so 10A pro Motor an,d enn 80A insgesamt sind schon ne gute Menge.

Danke,

Julian

[Antwort die ich für nicht ganz schlüssig halte]

Hallo xxx,

danke für deine Antwort!

Allerdings bin ich mir ziemlich sicher, dass Stern- und Dreiecksschaltung im Normalfall keine prinzipiellen Wirkungsgradunterschiede haben.
Angenommen, man hat 2 bis auf die Wickelungen identisch aufgebaute Motoren:

1) Sternschaltung, n Wickelungen, x Drahtquerschnitt.

2) Dreiecksschaltung, n * 1,73 Wickelungen, x / 1,73 Drahtquerschnitt.

Diese Motoren hätten die gleiche kV-Zahl, und den gleichen Wirkungsgrad, wenn man von Kleinigkeiten wie Wickelköpfen, Wirbelströmen im Draht und Kreisströmen in der Wickelung absieht.

Meine Frage zielte also nicht auf die Unterschiede zwischen den Wickelungsarten ab, sorry, wenn ich das nicht klar genug herausgestellt habe.
Vielmehr wollte ich herausfinden, ob es eine generelle Drehzahluntergrenze gibt, in deren Nähe ein jeder Motor anfängt, ineffizient zu arbeiten, egal wie er verschaltet ist.

Leistung ist ja Drehzahl * Drehmoment. Senkt man die Drehzahl, muss das Drehmoment für gleiche Leistung steigen. Stärkeres Drehmoment bekommt man nur durch stärkere tangentiale Magnetkräfte, welche die Statorzähne auf die Rotormagneten ausüben. Ab einen bestimmten Punkt allerdings sind die Eisenbleche magnetisch gesättigt, und mehr Strom macht kein größeres Magnetfeld. Dieser Punkt ist nach meinem Verständnis der Punkt, wo der Motor überlastet wird und der Wirkungsgrad rapide abfällt.

Kann man abschätzen, wo dieser Punkt ungefähr liegt?

Und könnte es sein, dass in diesem Grenzbereich die Sternschaltung mit mehr gleichzeitig durchstromten Spulen Vorteile hat, da die erforderliche Magnetkraft so von mehr Zähnen aufgebracht wird, und somit die Gefahr der magnetischen Sättigung weniger groß ist?

Hm, mir fällt gerade auf, dass ich meine Frage villeicht schon selbst beantwortet habe:

Angenommen, man postuliert, dass der abfallende Wirkungsgrad bei geringen Drehzahlen durch magnetische Sättigung der Statorzähne hervorgerufen wird.
Man bestromt den Motor mit 10A in der Dreiecksschaltung bei normalem Wirkungsgrad.
Jede Spule sieht also 10A Strom, und ist magnetisch nicht gesättigt.
Schaltet man den Motor jetzt auf Stern um, und bestromt ihn wiederum mit 10A, sieht jede Spule wieder 10A, genau wie vorher. Und da sie vorher nicht magnetisch gesättigt war, düfte sie es jetzt auch nicht sein.
Dementsprechend sollte man nun einen Motor mit identischem Wirkungsgrad im gleichen Leistungsbereich haben, aber mit einer um den Faktor 1 / 1,73 reduzierten spezifischen Drehzahl (kV).
Kann das so stimmen?

Danke,

Julian
 

Dix

User
**EDIT: Nee, war Quatsch. Meine grauen Zellen haben sich grad gemeldet und gesagt, dass der Wirkungsgrad etwas steigt (natürlich werden die Heizwärmeverluste kleiner!) aber die Abgabeleistung abnimmt. Dein Postulat, dass der Strom der gleiche bleibt ist bestenfalls theoretisch.***

Und ja, rechne damit, dass der Prop riesig wird. (Damals hab ich ne Chipsledde an 2S mit 9*4,7 geflogen! Mann ist das lange her.)
 
Zuletzt bearbeitet:

Julez

User
Hi Dirk,

danke für die Antwort.

Ich hatte mit vorgestellt, dass ich den Strom durch die Größe der Luftschraube "einstelle".

Vorher zieht der Motor mit, sagen wir, einer 12" Luftschraube 10A. (650kV).

Nachher zieht der Motor mit, sagen wir, einer 14" Luftschraube 10A. (375kV).

Bei gleicher Eingangsleistung hat natürlich die 14" Luftschraube etwas mehr Standschub.

Mir geht es nun darum, dass ich den erhöhten Wirkungsgrad der 14" Luftschraube nicht erkaufen muss durch einen drastisch verringerten Wirkungsgrad des Motors, und so unterm Strich einen Verlust habe.

Grüße,

Julian
 

FamZim

User
Hallo Julian

Jeder Motor kann durch Statordurchmesser und dessen Länge, mit den Magneten ein max Drehmoment erzeugen.
Das ist von der Wicklung erstmal unabhängig.
Wenn nun die Drehzahl gesenkt wird, egal wo durch, sinkt auch die Motorleistung.
Ein stehender Motor leistet ja nichts, hat er trotzdem das Drehmoment, sind auch alle CU Verluste vorhanden, wie bei den hohen Drehzahlen, ausser der Ummagnetisierung.
Bei D Schaltung sind auch 2 Spulen an der Phase ausgefürt und im Y nur einer.
Also sinkt der verträgliche Strom um den Faktor 1,73 .
Es steht also nur das gleiche Drehmoment zur verfügung wie vorher.
Bei gleicher Propsteigung ist dieser dann aber wesentlich besser im Eta.

Gruß Aloys.
 

Erdie

User
Hallo Julian

Jeder Motor kann durch Statordurchmesser und dessen Länge, mit den Magneten ein max Drehmoment erzeugen.
Das ist von der Wicklung erstmal unabhängig.
...
Gruß Aloys.

Das max Drehmoment kann keine fixe Größe sein, es läßt sich unter Akzeptanz höherer Wirkungsgradverluste weiter steigern. Ab einem bestimmten Punkt wird der Wirkungsgrad extrem schlecht. Unter Annahme einer minimal akzeptablen Wirkungsgraduntergrenze ist Deine Aussage dann korrekt.
 
Das max Drehmoment kann keine fixe Größe sein, es läßt sich unter Akzeptanz höherer Wirkungsgradverluste weiter steigern. Ab einem bestimmten Punkt wird der Wirkungsgrad extrem schlecht. Unter Annahme einer minimal akzeptablen Wirkungsgraduntergrenze ist Deine Aussage dann korrekt.

Das kann ich so auch nicht ganz "bejaen" ... Du meinst die willkürliche Festlegung der Stromgrenze oder?
Deiner Aussage zur Folge könnte ich, wenn der Motor nicht durchbrennen könnte von jedem beliebig kleinen Motor jedes beliebige Drehmoment abverlangen?!?!?
Dennoch gibt es einen Punkt an dem ein Motor aufgrund der oben genannten Faktoren kein weiteres Drehmoment liefern kann. Das dürfte dann das Blockiermoment sein...

Grüße

Andrej
 

Erdie

User
Das kann ich so auch nicht ganz "bejaen" ... Du meinst die willkürliche Festlegung der Stromgrenze oder?
Deiner Aussage zur Folge könnte ich, wenn der Motor nicht durchbrennen könnte von jedem beliebig kleinen Motor jedes beliebige Drehmoment abverlangen?!?!?
Dennoch gibt es einen Punkt an dem ein Motor aufgrund der oben genannten Faktoren kein weiteres Drehmoment liefern kann. Das dürfte dann das Blockiermoment sein...

Grüße

Andrej

So meinte ich das nicht. Ich meine, das Drehmoment läßt sich bei einem Motor beliebig bis zum Durchbrennen der Spulenwicklungen steigern. Allerdings ist der Punkt, an dem der Wirkungsgrad furchtbar schlecht wird, schon deutlich früher erreicht. Das wäre dann der Punkt, an dem pragmatischer Weise das max Drehmoment bestimmt wird. Es gibt keine harte Grenze, mehr möchte ich nicht sagen.
 
So meinte ich das nicht. Ich meine, das Drehmoment läßt sich bei einem Motor beliebig bis zum Durchbrennen der Spulenwicklungen steigern. Allerdings ist der Punkt, an dem der Wirkungsgrad furchtbar schlecht wird, schon deutlich früher erreicht. Das wäre dann der Punkt, an dem pragmatischer Weise das max Drehmoment bestimmt wird. Es gibt keine harte Grenze, mehr möchte ich nicht sagen.

Dann ist deine Grenze halt erreicht wenn dein Motor versucht über Rauchzeichen mit dir in Kontakt zu treten :p
Die Durchbrenngrenze ist dann halt von Faktoren wie temperaturbeständigkeit des Lackdrahtes , Wärmeleitfähigkeit der Materialien, Konvektion, Strahlung etc abhängig....
Wenn dein Motor nicht durchbrennt dann stößt du trotzdem irgendwann ans Blockiermoment und da ist dann Feierabend , kannste noch so viel Strom rein Pumpen.
Und ja ich weiß dass das Blockiermoment nur ein theoretischer Wert ist.

Aber darüber könnte man sich Stundenlang bei nem Bier unterhalten :)
 

rkopka

User
So schlecht kann aber das Dreickeck->Stern nicht sein. Ältere (neuere auch ?) Lehner Motoren hatten hinten eine Platine, wo man das einfach umlöten konnte. Im einem der letzten rotor gabe es einen Heli Motor, der durch unterschiedliche Beschaltung für unterschiedliche Helis tauglich ist (war das auch nur D->S ?).

RK
 
So schlecht kann aber das Dreickeck->Stern nicht sein. Ältere (neuere auch ?) Lehner Motoren hatten hinten eine Platine, wo man das einfach umlöten konnte. Im einem der letzten rotor gabe es einen Heli Motor, der durch unterschiedliche Beschaltung für unterschiedliche Helis tauglich ist (war das auch nur D->S ?).

RK

Ja das hab ich auch in der Rotor gesehen, es gibt sogar einen Onlineshop der dir deinen Motor so umbaut. Und ja, die schalten einfach nur von Y nach D und umekehrt.
Im Dreieck hast du halt drei mal so große Leistung als im Stern. Dafür hast du in Stern geringere Anlaufströme ( weshalb du bei richtig dicken Motoren zum Anlaufen fast immer in Stern schaltest)
 

FamZim

User
Hallöchen

Es ist auch ein Unterschied ob es sich um eine Stern-Dreieck-Schaltung handelt, oder um einen fest verdrateten Motor.
Die erstere wird eingesetzt bei Motoren an Spannungen mit fixer Frequenz , 50 Hz oder 60 Hz,um den Anlaufstrom dieser, einfach an die volle Spannung geschalteter Moren, zu begrenzen.
Die Einschaltstöme sind da sonst schon mal das 10 fache des Nennstroms.

Bei den BL Motoren ist die Frequenz, wie auch die Drehzahl aber nicht fix.
So können diese, bei gleicher Betriebsspannung um den Faktor 1,73 geändert werden.
Man kann natürlich auch die Betriebsspannung ändern, das ist aber wohl zu einfach :)
Die max Leistung ist ja auch durch die Drehzahl begrenzt, auch wenn es manche nicht wirklich begreifen.
Außerdem bringt eine niedrigere Drehzahl bei gleichem Drehmoment die gleichen CU Verluste in Watt, nicht in Prozent.
Soll das zur Leistungserhaltung mit 1,73 fachem Strom in der Wicklung ausgeglichen werden, steigen die CU Verluste auf das 3 fache.
Das Kühlproblem steigt natürlich auch durch weniger Lüftung.

Einen Unterschied gibt es aber noch zwischen D und Y Schaltung, (das war mir auch noch nicht so klaar gewesen).
Bei D Schaltung sind immer alle drei Spulen bestromt, eine direckt, und die andern beiden erst in reie und dann parallel zur ersten.
Bei Y Schaltung immer 2 in reie und die andere ohne Anschluß ?
Das ist im normalen Stromnetz nicht so, dort wird der dritte Anschluß auch durch die Sinusspannung mit bestromt.
Ich denke das ist so richtig erklärt, und Plus und Minus, bei den BL Motoren immer nur jeweils an einem Anschluß von den dreien.

Eine D Wicklung ist auch einfacher und schneller (billiger) zu wickeln, da keine Lötstelle IM Motor gemacht werden muß, sondern alle Wicklungsenden ausgefürt werden.

Soll also ein größerer Kopter gebaut werden sind stärkere Motore (größerer Durchmesser) die bessere Wahl, oder ein paar Motoren mehr :)

Gruß Aloys.
 

pem

User
Lieber Julian

zurück zu deiner Ausgangsfrage: Du wirst durch den höheren Innenwiderstand der
Motoren nicht so viel draufzahlen, dass die Vorteile der größeren Luftschraube
das nicht ausgleichen würden. Die umgelöteten Motoren haben bei geringerer
Drehzahl ein höheres Drehmoment und da es auf das Produkt der beiden Größen
ankommt.... . Mach es - es ist ja erstmal eine schnelle und korrekte Lösung.

Ob es optimal ist wird sich dann zeigen wenn andere Fragen ins Spiel kommen:
Leistungsreserve (weil der umgelötete eine schmalere Spitze bei der Wirkungsgrad-
kurve haben dürfte), Ansprechverhalten etc. Dann (!) müßte man die gleiche Frage
aber auch erstmal den Motoren wie sie heute sind stellen ...

Viele Grüße

pem
 

pem

User
eins noch: Nach dem Umlöten könntest du natürlich auch auf eine
größere Zellenzahl gehen. (Statt größerer Luftschraube oder mit
nur wenig vergrößerter.)

Peter Maul
 
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