wirkungsgrad bei teillast

[Gerd Giese]

Moin Gerd,
aber der Steller ist nun mal bei Brushless der Kollektor des Motors und gehört zum Motor ohne wenn und aber.Wenn du den Steller auf Vollgas stellst und nur die Eingangsspannung verstellst,gibt das nicht die Teillast bedingungen wieder wie sie sich dann im Betrieb darstellen.Wir haben die Messungen durchgeführt um den Teillastbetrieb zu Optimieren ,das geht aber nur auf einem Bremsprüfstand .
Man kann auch mit einem Bremsmotor der Drehzahlkonstant läuft verschiedene Drehzahlen anfahren und dann den Motor den man vermessen möchte bestromen und dabei die Daten aufnehmen.Dabei den Drehschub durch eine Stromregelung einstellen.Gibt so viel zum Messen.

Hi Christian,
genau da ist ja mein Ansatz, siehe auch Aloys! Er bohrt exakt so Richtung Wunde wie ich es mir vorstellen könnte.
Ich warte auf Aschis 2040 mit dem ich gekoppelt am Drehmomentaufnehmer mittels der DC-Last (U-I-P-R-konstant!) alle
möglichen Lastszenarien fahren kann!

Was mich jetzt noch interessiert ist wie Wolfgang den Strom erfasst hat - hier handelt es sich um Impulströme per Exzellenz
und keine Gleichströme! Einfach den arithmetischen Mittelwert nehmen ist zwar okay - machen die meisten Geräte - aber hier
zu wenig um Aussagen treffen zu können!
Was zu klären gilt: Werden hier die "echten" oder die (ca.) Effektivwert-Spitzen (leider abhängig vom Puls-Pausen Verhältnis
und Flankenanstiegsgeschwindigkeit) erfasst? ... jeder kennt das, solange alles sinusförmig ist wäre die Messwelt okay - aber
hier!
Was demnach fehlt, eine wahre Möglichkeit der Strom bzw. Leistungserfassung, was meines Wissens nur über diese
Möglichkeit > Wiki< (Integralrechnung) Realität wird.

... landen wir doch wieder beim Sinussteller als Referenz, welch heile Messwelt !?

 

[FamZim]

Leistungserfassung

Leistungserfassung

Moin

Noch eine Möglichkeit der Leistungserfassung ist die Arbeitserfassung
Ich stelle mir vor : ein dicker Lipo (~20 Ah) als Arbeitsspeicher .
Laden mit 1 C bis der Lader abregelt . (Temperatur immer gleich).

Dann EINEN Test fahren (30 sek) und nachladen mit 1 C bis zum Abregeln.
Arbeitsermitlung
Da die Lipos fast keine Verluste bei laden-endladen (Kapazität) haben, sollte es auch "ziemlich " genau werden, zumindest vergleichbar , und alles ohne rechnen (wie schöööön)

Gruß Aloys.

 

[GleitZeit]

Hallo Gerd,

die Messung ist einfach mit einem (EagleTree-) Datenlogger ausgeführt. Akku(s) angeschlossen und langsam Vollgas gegeben. Damit lässt sich nur eine Aussage machen, welche Leistung vom Akku geliefert wurde und wieviel davon an der Luftschraube (bzw. dem Impeller) angekommen ist. Eine Trennung in Regler/Motor ist so natürlich nicht möglich. Regler war übrigens ein Jazz 55.

Die unterschiedlichen Drehzahlen bei gleicher Eingangsleistung aber verschiedener Zellenzahl würde ich auf die Verluste bei Teillastbetrieb zurückführen. Bin aber kein Motoren- oder Reglerexperte. Wenn meine Interpretation falsch ist: ich lerne auch gern dazu.

Gruss, Wolfgang

 

[Gerd Giese]

Hi Wolfgang,

falsch auf keinen Fall - nur die Messmittel stoßen hier an die Grenzen.

Hier bedarf es "echter" Spitzenwert-Messgeräte und die sind für den Normalo
fast unbezahlbar! Bei mir muss ein elektr. Messwandler (LEM_SA50P) und Scope
dafür herhalten, habe vier am Vierkanalscope!

 

[Christian Persson]

Mir würde die schlichte Integration von Spannung und Strom mit passender Zeitkonstante genügen, um die eingehende Leistung zu ermitteln. Für die abgehende Leistung braucht es dann noch eine definierte Last. Das könnte ein hinreichend genau ausgemessener Propeller sein - am besten frisch gemessen bei gleicher Luftdichte.

 

[Christian Lucas]

Hi,
also bei dem Aloys seinen Fliegergrößen kann man ja einen Hamster mitfliegen lassen ,der abgerichtet auf ein Leuchtdiodensignal schnell die Akkus von 3 auf 4 Zellen umstöpselt.
Aber eine Praktische Methode ist das nicht.
Wie der Christian schon schreibt braucht es eine definierte Last ,die n100 Werte reichen dafür nicht .Schade es gab bei Multiplex ,der Helmut hat sie ja vielleicht sogar,einen Satz aus Alu gefräste Messpropeller .Die wollte ich mir immer zulegen und wie ich sie mir leisten konnte gab es sie nicht mehr.Für kleine Leistungen geht auch ein Glockenankermotor als Last von dem die Daten wie bei Faulhaber oder Maxon genau bekannt sind.

 

[FamZim]

"FRÜHER" war mein Hamster ein mini-Servo mit Mikroschaltern.
Das ging dann Aus ; Reie ; Parallel --- (Die Motoren).
Wobei reie kaum reichte um die höhe zu halten.
Auch in 5 Stufen, mit jeweils erst über einen vor Widerstand, hab ich in einer HE 219 geflogen.
Die Ströme waren nicht so groß und einen Steller hatte ich nicht .

Gedacht hab ich auch an 2/3 Spannung und volle Spannung.
Das ginge mit 2 dicken Akkus in reie, und 2 mit halber Kapazität .
Die kleinen können dann in reie geschaltet zu den grossen parallel für 2/3 Spannung,und beide parallel mit den grossen in reie, für 3/3 Spannung.

Ich hoffe mal das es verständlich ist

Gruß Aloys.

 

[haschenk]

Hallo,

ich hab mich in letzter Zeit ziemlich ausgiebig theoretisch mit dem Teillastverhalten (über PWM) unserer Mooren befasst. Es ist nur ein bescheidener Anfang, teilweise idealisiert und auf Bürstis beschränkt. Ganz so realiätsfremd ist das aber nicht, denn es gibt genug Modelle, die mit so einem Antrieb fliegen.
Die Geschichte wird recht schnell SEHR Mathe-lastig. Aber immerhin kann man damit jetzt ein paar Erscheinungen erklären, welche die Meisten (auch bei BLs) aus der Praxis kennen.

Im Prinzip bin ich dabei auch so vorgegangen, wie es Christian Lucas schon genannt hat: PWM-ED konstant gehalten (in Stufen, als Parameter), und dann wie gewohnt Kennlinien gemessen (hier:berechnet). Das Ergebnis sind dann Motordiagramme wie gewohnt, aber halt mit mehreren (idR nichtlinearen) Kennlinien, z.B. für das Drehmoment vs Drehzahl. Die bekannte (lineare) Kennlinie für 100% ED ist davon nur eine.

Diese Theorie steckt noch in den Kinderschuhen, und ich werde sie deshalb nicht weiterverbreiten (es sei denn, daß jemand daran mitarbeiten will; ein Mathe-Programm auf dem Computer ist dazu notwendig).


Im Moment sehe ich keinen anderen Weg, als sich der Aufgabe experimentell/messtechnisch zu nähern. Dabei würde ich dringend raten, nach der von Christian beschriebenen Methode vorzugehen. Ein richtiger Bremsstand ist notwendig oder erleichtert zumindest das Leben sehr (die Messmethode wie beim DC kann man nicht mehr anwenden, da die Kennlinien keine Geraden mehr sind). Durch systematische Variation von Motor/Steller-Kombinationen werden sich zumindest Hinweise auf Detaileigenschaften ergeben.


Zum Schluß wieder mal eine "Gretchenfrage" :

Wie definiert ihr "Regleröffnung" ?
Das scheint mir (mal wieder) so ein Begriff zu sein, unter dem sich jeder etwas anderes vorstellen kann.

Gruß,
Helmut

 

[haschenk]

Nachtrag

Nachtrag

Hallo,

ich möchte noch insbesondere darauf hinweisen:

Es ist nicht dasselbe, ob man einen Motor mit einer reduzierten Betriebsspannung betreibt, oder mit PWM.
Beispielsweise wird oft gesagt, halbe Betriebsspannung entspricht eine PWM-ED von 50%; d.h. die Betriebsspannung wird einfach mit der ED ("Tastverhältnis") heruntergerechnet.

Diese Umrechnung auf eine geringere "effektive" Spannung gilt nur für einen Teilbereich der Strom_vs_Drehzahl -Kennlinie. Ab einer gewissen Drehzahl (die man berechnen kann) wird das erheblich komplizierter. Man kann das sogar ziemlich einfach experimentell beweisen.

Die Ursache dafür ist die mit der Drehzahl steigende Generator-EMK im Motor (zusammen mit der kurzen On-Zeit), die verhindert, daß in der Motor-Induktivität genügend Energie gespeichert wird, um den Stromfluß auch im Off-Intervall der PWM aufrecht zu erhalten. Der Strom durch den Motor setzt dann für eine kurze Zeit völlig aus, er "lückt". Und in Folge davon ergeben sich "unerwartete" Eigenschaften. Beispielsweise ändert sich die Drehzahl- bzw. Drehmomentkonstante, der Motor hat eine andere Leerlaufdrehzahl, als man für die "heruntergerechnete" Spannung erwarten würde, usw.

Deshalb sind z.B. auch Leerlauf-Messungen bei einer durch die PWM "reduzierten" Spannung völlig daneben.


Gruß,
Helmut

 

[Max_Eff]

Genau..

Genau..

Hallo Aloys,

dann würde die Verlustleistung des Stellers messbar werden.
Genau.

Mir ging es aber ursprünglich so wie Gerd es gesagt hat, um den Wirkungsgrad des Motor im Teillastbereich.
Und als Teillastbereich meine ich alle Lasten außer die Volllast.

Klar könnte man sich in Matlab eine Funktion schreiben und das ganze mit AD Wandlerkarten zur Messung der Phasenströme koppeln.

Es gibt aber soviele Parameter......

Ich stehe lieber auf die experimentelle Ermittlung.

Das kann man für den Motor oder den Regler oder den gesamten Antriebsstrang machen - mit folgenden einfachen Unterschieden:

1.) Motor - Messung bei verschiedenen Spannungen mit Vollgas des Stellers
2.) Regler - Messung wie Aloys das beschrieben hat , so dass durch die Differenz die Reglerverluste berechnet werden können
3.) Für den Gesamtsystem - das geht aber nur mit aufwendiger Messtechnik.

Mich hat eigentlich im Ursprung nur das eta des Motors alleine interessiert, weil mir es um die Motorenauswahl ging (al+getr oder al).

Also eher um eine Grundsatzentscheidung, was bei viel Teillastflug besser ist.

Ich finde es unglücklich immer nur den Arbeitspunkt bei Vollast anzuschauen (für die, die nur Vollgas fliegen - ja O.K.) und daraus dann zu beurteilen, ob ein Antrieb gut oder schlecht ist.

Ein AL+Getr. mag ja bei großen Strömen gut sein - ich glaube aber dass ein richtig ausgelegter al im Teillastbereich besser abschneidet.
Darum ging's mir.
Und dann sind mir die 10% (hoch gegriffen) bei Vollast als Unterschied zw. al+getr und al. gross egal...

Grüße
Dirk

Hi

Ich will noch mal die Ide von Gerd auf greifen :

Den Motor an verschiedenen Spannungen bei Vollgas messen, in Eingangsleistung und Drehzahl.
Dann die Eingangsspannung erhöhen, und in Teillast die gleichen Drehzahlen anfahren.
Dabei wieder die Eingangsleistungen messen und mit der "Vollgas"-Leistung vergleichen.
Da sollte der Unterschied zu Tage kommen !

Gruß Aloys.

 

[FamZim]

Hi

Mal ein zweifelhaftes Beispiel:
Ein Motor läuft an niedriger Spannung von 10 V und braucht Vollgas 10 A.
Dann getaktet mit höherer Spannung für gleiche Wellenleistung.
Wird er nur die halbe Zeit dabei bestromt muß der Strom doch dann 20 A betragen?
Der Innenwiderstand bleibt aber gleich, also gibt es (wärend der halben Zeit) 4 mal soviel CU Verluste, und damit Sumasumarum doppelt soviel.
Das ist zwar nur "ein" Teil der Verluste im Motor, aber der hohe Strom geht ja zurück bis zu den Elkos vom Steller, also höhere Schaltströme auch in allen Zuleitungen.
Durch die hohe Taktfrequens wird der Strom nicht so hoch liegen, dafür wir aber pro Polwechsel min 2 mal (doppelt so oft) geschaltet.
Das kann auch ein Problem sein wenn der Steller ausgereitzt ist, (kein zusätzlicher Takt mehr möglich) .
Motor und Steller einzeln messen halte ich für sehr schwierig (teuer).

Gruß Aloys.