MotCalc V8.3

Hallo,

mein Berechnungsprogramm MotCalc steht wieder als Download zur Verfügung. Neu ist die Berechnung für GM Klappluftschrauben. Die Kennlinien für APC (E) Propeller sowie die der Aeronaut CAM Carbon (ACC) wurden etwas angepasst.

MotCalc_V83.jpg


Bei den GM Klappluftschrauben bezieht sich die Durchmesserangabe auf ein 32 mm Mittelstück, bei den Aeronaut sind es 42 mm.
Wenn möglich sollte immer der Genau n100-Wert vom Propeller im MotCalc angegeben werden. Leider ist APC der einzige Hersteller, der seine
Propellerkennwerte zur Verfügung stellt.

Die Einstellung der Spannung (Leerlaufspannung) erfolgt über den Akkutyp. Setzt man den Akku Zellenwiderstand "Ri/Cell" auf Null, dann
entspricht die Leerlaufspannung der Eingangspannung Uk am Eingang vom Drehzahlsteller. Mit der Einstellung "LiIo" erhält man so die LiPo Nennspannung.

if {($Accu == "LiPo_Full")} {set ucell 4.1}
if {($Accu == "LiPo")} {set ucell 3.8}
if {($Accu == "LiIo")} {set ucell 3.70}
if {($Accu == "LiFePo")} {set ucell 3.2}
if {($Accu == "NiXX")} {set ucell 1.2}

Im Anhang hat es eine kurze Beschreibung der DC-Motor Grundlagen sowie Propellerkennlinien welche in meinem Programm zur Anwendung kommen.
Auch sind noch ein paar Links zu Motor-und Propellerdaten sowie zu Theorieseiten beigefügt.

Motor:

Propeller:

Theorie Propeller:
mh-aerotools

Zum Download vom MotCalc V8.3:
PWD: MotCalc_V83_RCN

Gruss
Micha
 

Anhänge

  • BLDC_Grundlagen.pdf
    421,7 KB · Aufrufe: 833
  • luftschraubenvergleichswerte.xls
    30 KB · Aufrufe: 574
Hallo,

ein kleines Matlab Script zur Berechnung vom n100 einer Klappluftschraube bei einem abweichenden Standard-Mittelstück oder einer Flugplatzhöhe höher 0 m AMSL. Das Script kann z.B. mit FreeMat oder Octave ausgeführt werden, beides sind Open Source Matlab Clones. Mit kleinen Änderungen kann es auch mit Scilab ausgeführt werden.

Code:
clc;
INCH = 25.4;
MS_ACC_Standard = 42; % Aeronaut CAM Carbon Mittelstück [mm]
% MS_GM_Standard = 32; % GM CFK Prop Mittelstück [mm]

%-------------- Propeller ---------------------------------------
MS_Standard = MS_ACC_Standard; % Aeronaut CAM Carbon
% MS_Standard = MS_GM_Standard; % GM CFK Prop

ALT = 0; % Höhe AMSL [m]

D = 15; % Durchmesser Zoll
H = 8; % Steigung Zoll
n100 = 4140; % N100 bei D @ 0 m AMSL
MS = 47; % Mittelstück [mm]
%-------------- Berechnung --------------------------------------
n100 = n100*((1+(ALT/10000))^0.333);

D1 = D+((MS-MS_Standard)/INCH);
n100_D1 = (D/D1)^(5/3)*n100; % N100 bei D1
H1 = H*D1/D; % Steigung @ D1

fprintf('\n')
fprintf('n100 = '),fprintf('%3.0f',n100_D1);
fprintf(' rpm\n')
fprintf('\n')
fprintf('D1 =    '),fprintf('%3.1f',D1);
fprintf(' Zoll\n')
fprintf('H1 =    '),fprintf('%3.1f',H1);
fprintf(' Zoll\n')

Ergebnis für eine Aeronaut CAM Carbon mit einem 47 mm Mittelstück:
n100 = 4051 rpm
D1 = 15.2 Zoll
H1 = 8.1 Zoll

Im MotCalc muss dann neben dem neuen n100 auch H1 und D1 für die Schub-und Vpitch Berechnung eingegeben werden.

Grundlagen zum Script:
Die Aufnahmeleistung vom Propeller ändert sich mit dem Durchmesser D hoch 5, bei konstantem Verhältnis H/D. Die Drehzahl als auch das n100
geht mit der dritten Potenz in die Aufnahmeleistung vom Propeller ein.

Die Steigung H wird normalerweise bei 75 % vom Durchmesser angegeben. Bei einem größeren Mittelstück nimmt die Steigung daher zu.
Sie ändert sich im Idealfall linear mit der Durchmesseränderung. Daher bleibt das Verhältnis H/D konstant.
Das n100 ändert sich daher mit der Durchmesseränderung D/D1 hoch (5/3).

Luftdichte und Leistung:
Die Luftdichte [kg/m^3] geht linear in die Aufnahmeleistung vom Propeller ein, sie ändert sich näherungsweise alle +100 m um ca. -1 %.
Bei einer Flugplatzhöhe von z. B. 600 m AMSL sind das ca. 6 % weniger an Leistung. Das n100 vom Propeller
nimmt daher um ca. 2 % (1.06 hoch 1/3) zu.

Luftdichte und Luftdruckänderungen:
Der Luftdruck kann über den Tag/Monat erheblich schwanken. Die Spannweite kann durchaus einen Wert von 90 mbar erreichen.
Umgerechnet auf die Luftdichte bedeutet das eine Spannweite von ca. 10 %. Der Einfluss der Luftdruckschwankungen auf die Wiederholbarkeit einer
Strommessung ist daher nicht unerheblich.

Luftdichte-Rechner: https://wind-data.ch/tools/luftdichte.php

Noch etwas zu den Exemplarstreuungen der Motoren:
Ich besitze 6 Kontronik Innenläufer, der älteste ist von 1999, ein KBM 42-30, 3,7:1. Die max. Abweichung
liegt bei meinem Kira 480-34 vor, mit +5.3 % beim KV. Bei den Kontronik Innenläufer verwende ich jeweils 0° bzw. Low als Timing.

Beispiele für große Abweichungen in meiner Motorensammlung:
NTM 28-26 1000KV (vom Hobby König) hat gemessen 869 rpm/V, Timing 12°.
TGY D2836-1000KV (vom Hobby König) hat gemessen 1292 rpm/V, Timing 12°.
Multiplex Permax BL480/6G 4.4:1 hat nominell ein KV von 4180 rpm/V, gemessen 4969 rpm/V, Timing Low.

Die Abweichungen im KV zusammen mit dem verwendeten Drehzahlsteller können gerade bei Low Cost Motoren teilweise die Marke von 10 % weit überschreiten. Daher messe ich bei einem neuen Motor erst die Kennwerte KV, R und Io, dann kommt die Propellerauslegung an die Reihe.
Die berechneten Abweichungen vom Motorstrom verglichen zu den Messungen liegen typisch im Bereich von +/- 6 %.

Gruss
Micha
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

kann den Link folgend das Programm nicht downloaden. Trotz Eingabe meines Passwortes bei Magenta Clud kommt der Hinweiß "falsches Passwort".

Was soll ich machen?

Roland
 
Hallo,

es gibt eine neue Version von meinem MotCalc. Jetzt wird eine zweites Fenster geöffnet, für die direkte Eingabe von der Klemmenspannung (Terminal Voltage) am Drehzahlstellereingang, sowie der Mittelstückgröße [25 mm, 62 mm] und einem Versatzwinkel [-2.5°, +5°] zur Verstellung der Steigung. Auch die Höhe über Meereshöhe kann eingegeben werden.

1637061915201.png


Wird eine Terminal Voltage größer Null in das Feld eingetragen, dann wird mit diesem Wert gerechnet. Ist das Feld leer, dann wird mit den Akkuparametern und dem Akku Ri gerechnet.

"LiPo_100%" entspricht 4.1 Volt pro Zelle, der LiPo ist praktisch voll.
"LiPo_50%" entspricht 3.8 Volt pro Zelle, entspricht einem Ladezustand (DoD) von ca. 50% beim LiPo.
"LiIo_50%" entspricht 3.7 Volt pro Zelle, entspricht einem Ladezustand (DoD) von ca. 50% beim LiIo.
"LiFePo" entspricht 3.2 Volt pro Zelle
"NiXX" entspricht 1.2 Volt pro Zelle

Bei dem Propellertyp GM_32 wird intern mit 32 mm als Basis für das Mittelstück gerechnet, 42 mm als Basis für die Aeronaut Cam Carbon (ACC). Bei einer abweichenden Mittelstückgröße wird so automatisch die Steigung und der Durchmesser angepasst. Daher immer den Durchmesser & Steigung vom Propeller [Zoll] ins Programm eingeben, sowie das verwendete Mittelstück.

Eine detailliertere Beschreibung und Info zum Download steht im Anhang MotCalc_V85.

Gruss
Micha
 

Anhänge

  • MotCalc_V85.pdf
    310,1 KB · Aufrufe: 215
  • BLDC_Grundlagen_v2.pdf
    170,2 KB · Aufrufe: 161
Zuletzt bearbeitet:
Super, Danke Micha

Funktioniert auch bestens auch unter Linux mit Wine :)
 

ICEMAN

User
Hallo Kollegen,
ich würde gerne das Programm von der Cloud downloaden.
Wenn ich auf den Magentacloud-Link weiter oben klicke, dann soll ich beim Login immer zuerst einen Benutzernamen eintragen, den ich natürlich nicht weiß.
Erst im zweiten Schritt soll dann das Passwort eingegeben werden.
Kann mir jemand auf die Sprünge helfen, was mach ich falsch?

Gruß
Gerd
 

ICEMAN

User
Hallo Kollegen,
noch eine Frage.
Wo bekommt ihr die Kenngrößen wie Ri und I0 vom Motor her.
Bei mir geht es um einen HK2221-7 Scorpion Motor mit 5:1 Getriebe.

Gruß
Gerd
 

aue

User
Moin Gerd,
das Internet ist dein Freund:

Scorpion: HK-2221-7T
Stator Durchmesser: 22.0 mm
Stator Stärke: 21.0 mm
Stator Arme: 9
Pole: 6
Windungen: 7 Turn Delta
Draht: 20-Strand 0.21 mm
U/min/V: 3900
Leerlauf (Io): 2.72 A @ 10 V
Widerstand (Rm): 0.014 Ohm
Belastbarkeit: 50A
Max Leistung: 500 W
Gewicht: 79g
Durchmesser: 27.9 mm
Welle: 3.17 mm
Motorlänge: 38.3 mm
Wellenlänge: 58.7 mm
Max. Lipo Zellen: 3S
 
das Internet ist dein Freund:

Hallo Andreas & Gerd,

die Daten passen nicht zu den Herstellerdaten von Scorpion.

Der HK2221-7 wir einem Scorpion HKII-2221-6 (HKII-2221-8) jedoch mit 7 Turns entsprechen.

Das KV ist indirekt proportional zu der Anzahl der Turns (Leiterlänge). Der Widerstand ist proportional zu den Turns. Damit bei einem identischen Motor eine Wicklung mit mehr Turns noch rein geht, muss daher der Drahtquerschnitt entsprechend geändert werden. Der Ri verhält sich daher wie die KV's zum Quadrat.

Ri = 0.016 [Ohm] *(4400/3900)^2 = 20 mOhm.

Der Leerlaufstrom verhält sich näherungsweise wie die KV's. Je höher die Drehzahl (KV), desto höher sind die drehzahlabhängigen Eisenverluste.

Io @ 10 V = 2.89 [A] *(3900/4400) = 2.6 A

Siehe auch in den BLDC Grundlagen den Io für eine andere Spannung.


Specification HKII-2221-6:
Magnet Poles 6
Motor Wind 6 Turn Delta
Motor Kv 4400 RPM / Volt
No-Load Current (Io) 2.89 Amps @ 10 volts
Motor Resistance (Rm) 0.016 Ohms
Max Continuous Current 52 Amps

Gruss
Micha
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

noch ein DC-Motorrechner. Er berechnet die Abgabeleistung, Drehzahl, Drehmoment und Wirkungsgrad abhängig von dem Kennwerten KV, Leerlaufstrom Io und Wicklungswiderstand R. Die Temperatur der Kupferwicklung (Copper Temp.) entspricht der Statortemperatur. Als Standardwert im E-Flugbetrieb kann eine Temperatur von 60 °C für die Motorwicklung im Stator angenommen werden.

Die Berechnung mit dem Haken bei BLDC berechnet die Motordaten zusammen mit dem Motor R, Drehzahlsteller Ri und den Steckerwiderständen für Batterie-Drehzahlsteller und Drehzahlsteller-Motor Terminals. Vereinfacht wird hier ein Anschlusswiderstand von 1.5 * R angenommen, der Faktor 1.5 ist ein Mittelwert aus Messungen verschiedener BLDC Motoren mit Regler aus der Fachzeitschrift elktroModell sowie von eigenen Messungen im Zusammenhang mit meinem MotCalc. Der Faktor 1.5 entspricht einer Wirkungsgradeinbuße im Bereich von 2 % - 4 % gegenüber einem idealen Drehzahlsteller ohne Stecker, der Wert ist natürlich Stromabhängig.

Ohne den Haken bei BLDC wird nur mit den Motorkennwerten gerechnet, der Drehzahlsteller wird als ideal angenommen. Bei den alten Bürstenmotoren ist Einfluß vom Drehzahlsteller sehr gering, die Transistoren sind bei Vollgas andauernd durchgeschaltet, die Kommutierung übernimmt der Kollektor zusammen mit den Kohlebürsten. Daher kann bei Bürstenmotoren die Berechnung ohne den gesetzten Haken BLDC erfolgen.

Unter Propeller wird das entsprechende n100 für den jeweiligen Motorstrom berechnet, und für APC Propeller ein
Propellerdurchmesser abhängig von einer gewählten Steigung bestimmt. Aus softwaretechnischen Gründen weicht die Propellerkenlinie von der APC-E Kennlinie wie im MotCalc V8.5 verwendet, etwas ab. Es steht nur das n100 und die Steigung zur Verfügung, es muss daher aus einer Kennlinie der Durchmesser berechnet werden. Für einen Vergleich wie im folgenden Beispiel jedoch ausreichend.

Als Beispiel im Bild die Daten von einem Joker J5050-8 V3, identisch mit dem Dualsky ECO4120C-V2 500KV.

1640096081668.png



Download:

Gruss und schöne Weihnachten
Micha
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Moin Micha, darf ich mal was äußern und sehe es mir nach - aber - die Vorgängerversion empfand ich als deutlich anwenderfreundlicher.
Sie hat zudem dem Vorteil der Propvorgabe und man sieht alles wichtige zum Antrieb auf einem Blick. ... siehe:
calc-old.png
Ich werde mit dieser Version noch weiter arbeiten ...
 
Moin Micha, darf ich mal was äußern und sehe es mir nach - aber - die Vorgängerversion empfand ich als deutlich anwenderfreundlicher.

Hallo Gerd,

das Programm DC-Motor ist keine Nachfolgerversion vom MotCalc, es ist ein eigenständiges Programm zum Vergleich verschiedener DC-Motoren, unabhängig von einem Propeller. Manch einer benötigt z. B. einen Bürsten DC-Motor für einen Anlasser für einen größeren Verbrenner wie einen DLE 130. Da ist dann das Drehmoment etc. interessant. Das man für einen vorgegebenen Motorstrom noch das passende N100 bzw. einen APC-Propeller bestimmt kann, ist ein Feature.

Den MotCalc werde ich natürlich weiter pflegen. :D

Gruss
Micha
 
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