AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Wir passen schon auf! Nur verstehen wir nur Bahnhof.
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GruÃ? Thomas -
AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Mal noch eine andere Frage...
Der Lüfter von den Pyros soll ja sehr effektiv sein... Meine Theorie (yep, ich hab auch eine "Theorie"
) ist jetzt die, dass der Lüfter wie sau saugt und das dann zu Resonanzen führt, wenn die Nuten "verstopft" sind.
Könnte das so passen, oder tritt das Pfeifen auch auf, wenn die Nuten nicht so stark gefüllt sind?
Weiß schon, dass die Resonanzbereiche durch den Anti-Pfeif-Ring oder durch die eingedrehte Fase nur noch ganz klein sind...Kommentar
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Hab doch noch eine Frage: verstehe ich das richtig, dass ich mit dem Drive Calc nur den generellen Kurvenverlauf bewerten kann? Ob Sie flacher sind, oder früher ansteigen oder so? Aber nicht die absoluten Werte, d.h. ob eine Kurve höher liegt als die andere?Zitat von Holle Beitrag anzeigenKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Hi Oli
Alle Motoren aller Hersteller pfeifen drehzahlabhängig, auch die ohne Lüfter. die einen lauter, die anderen leiser. Es ist die Resonanzfrequenz der Glocke (exakt derselbe Ton, als wenn man sie ausgebaut "anschlägt"). Die Wicklung spielt bei dieser Sache gar keine Rolle.
Es gibt noch das PWM-Pfeifen (Drahtsingen), das kann man recht leicht auseinanderhalten; man nimmt einen Regler mit verstellbarer PWM-Frequenz, und verstellt sie. 8kHz hört man ganz klasse, die 16kHz hören wir Altrocker wahrscheinlich schon nicht mehr, 32kHz liegt auserhalb des menschlichem Hörvermögen.
Um das ein wenig einzuordnen, heir einfach mal das gehörte miteinander vergleichen:
Gehr Lautsprecher - online check!
Nichts anderes ist b.t.w. das Piepsen beim anstecken, hier wird einfach ne Frequenz auf den Motor gegeben, und der Motor als "Laustprecher" übelst missbraucht.
Dann gibt es noch so eine Geschichte mit harten Megnetkanten/radien, die aber irgendwie konfus ist, mit irgendwechen Zwischenfrequenzen.
Lautstärke ist auch eine Helisache, wird das Chassis und Haube zur Membran, kann aus leise auch sehr laut werden.
Gruß HolleDer Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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Hi Oli (nochmals)
Der Absolutwert ist mit Vorsicht zu genießen, die Datenaufnahme im DriveCalc (nach der Modellierungstheorie von Helmut Schenk = Pflichtlektüre) ist denkbar einfach, man braucht keinen großen Teststand, eine Leerlaufmessung, ein paar Lastdaten, und schon ist der Motor in der Kiste.
Das hat natürlich auch eine Kehrseite, das Programm baut sehr stark auf den Leerlaufdaten auf.
Wie in einem vorigem Beitrag geschrieben, ändert sich die KV durchs Regler-tIming bis zu 10% (man verdreht sozusagen den Kollektor beim Bürstenmotor), unterschiedliches Timing ergibt einen anderen Motor. Beim automatischem (last-abhängigem) Timing wird es ganz verrückt, der Leerlauf wird mit geringem Timing vermessen, unter Last mit hohem. Die Messungen mit aut. TIming sehen darum immer etwas besser aus.
Messungen am Akku fallen minimal besser aus, als am Netzteil, da die Spannung stetig sinkt, ist ein wenig Schwungmassenspericher in den Daten.
Die übliche Messgerätetoleranz beträgt meist 2%, in der Praxis an den Modellbautypischen Geräten ist es teilweise noch schlimmer.
Dann kommen noch die Umweltbedingungen hinzu, evtl. Kreisströme im Leerlauf fliesen mit ein, die im Betrieb irrrelevant sind u.s.w.
ßber zwei Messtische hinweg traue ich keinen qualitativem Vergleich, bei gleicher Datenaufnahme (die meisten Motoren sind von Gerd Giese vermessen) nur sehr grobe Unterschiede.
Das Programm wurde primär für Abstimmzwecke geschrieben, was es auch wunderbar macht. Es reicht um Gurken von Gut unterscheiden zu können, Für einen hochqualitativen Vergleich kommt man aber einen Drehmomentprüfstand kaum herum.
Gruß HolleDer Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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Gefällt mir und wird mich eine Weile beschäftigen. Danke für den HinweisZitat von Holle Beitrag anzeigen
Gilt das auch für die Motoren, die unter "www.elektromodellflug.de" vom Gerd Giese eingepflegt sind? Oder kann die Motoren vom Gerd Giese auch hinsichtlich dem absoluten Kurvernverlauf vergleichen?Zitat von Holle Beitrag anzeigen
Noch eine andere Frage zur "optimalen" Zellenzahl bei den Akkus:
- motorseitig dürfte ja eine Erhöhung der Zellenzahl weder am Wirkungsgrad noch an der maximal möglichen Leistung was ändern, wenn man die gleiche Motortype verwendet und die Wicklung anpasst
- die ßbergangswiderstände sind ja mit ~0,15mOhm recht gering und daher wohl vernachlässigbar
Bleiben:
- der Innenwiderstand im Regler: da wirkt sich eine Erhöhung der Zellenzahl positiv aus
* wie hoch ist den der Innenwiderstand z.B. bei nem Jive 80 HV und bei nem Jive 120 HV
- die Verluste im BEC
* entstehen da mehr Verluste, wenn die Eingangsspannung steigt?
Kann man abschätzen, wie sich eine Erhöhung der Versorgungsspannung bei gleichbleibender Leistungsabgabe (Motor auf entsprechend niedrigere kV gewickelt) auf die Gesamtverluste im Regler auswirken?
Grüße und wie immer danke
OliKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Moin Holle,
also ich muss sagen, dass es mir zwar leid tut, wie hier versucht wird (hoffentlich wurde) dich mE als nebulöser Motivation heraus "anzuschiessen" aber soviel, wie ich im Laufe dieses Threads über Motoren gelernt habe, hätte ich wohlmöglich nie anders in Erfahrung bringen können.
Klasse - und Dank !!
Ich hoffe dich damit weiter motivieren zu können, hier mit gesundem Halbwissen einiger Weniger auf zu räumen, damit ich weiter lernen kann
In diesem schönes WE!
Bleib wie du bist und mach das was du besser als manch anderer kannst -
Motoren tunen und weiter über die Technik/Physik aufklären!
In diesem Sinne,
Gerolf aus Bremen
Helimanie | Wir sind Helimanisten Na und?Beste Grü�e Gerolf
Mein Equipment auf * helimanie.de *Kommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Moin Oli
Wenn man sich nicht in das letzte Prozentchen verliert, halte ich die Motoren vom Gerd als ausreichend untereinander vergleichbar. (wenn er vom "gewohnten" abschweift, schreibt er das dazu, z.B. Timing am YGE o.ä.). Aber auch Motoren haben Toleranzen, auf die Gerd kein Einfluss hat, es gibt immer wieder "Ausreiser".
Die Verluste an den Innenwiderständen sind rein vom Strom abhängig, darum ist hohe Spannung/geringer Strom immer die bessere Alternative.
Am getakteten BEC soll es wohl keinen(kaum) Unterschied machen, beim Linear-BEC schon (bin weniger der Elektroniker), am Motor gleichen sich die Verhältnisse nach Anpassung der KV kmpl. wieder aus.
Die Regler-Ri kene ich leider nicht, gehe immer von 1-2mOhm aus, gravierender dürften die Schaltverluste sein.
Gruß HolleDer Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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Liebe Gemeinschaft, da ich momentan keine Aussichten habe in absehbarer Zeit einen Termin am Prüfstand zu bekommen, werde ich meine Streufeld Theorie jetzt bekannt geben.
Folgende Erklärung versucht so einfach wie möglich qualitativ zu erklären. Hierzu wird es erforderlich eine vereinfachte Momentaufnahme der Feldzustände im Motor heranzuziehen. Zwecks überschaubare Darstellung, verweise ich auf etliche Quelle für mehr Hintergrund.
Induktivitätsmessungen ergaben bereits, daß die Mehrlagenwicklung mehr Streuung verursacht als die Einlagenwicklung. Gegenprobe: werden die jeweiligen Ankerpaare mittels Schalenmagnet magnetisch kurzgeschlossen, ist kein oder kaum ein Unterschied bei der Induktivitätsmessung zu erkennen. Daraus ergibt sich die schlüssige Beweiskette. Ich hatte diese Messungen vor knapp 20 Monaten oft wiederholt und möchte daher zunächst meinen eigenen Messungen vertrauen.
Als ich vor einigen Wochen den Motor von Homer abwickelte befanden sich sehr viele Verletzungen an der Wicklung. Diese Verletungen führten zwar nicht zu einem Windungs oder Statorschluß, allerdings hat Homer von einem Motorstottern (Kommutierungsfehler) berichtet. Die Steigerung der Flugzeit von 40% und mehr steht möglicherweise hiermit in Zusammenhang. Es sah zwar aus wie eine original Werkswicklung, ich vermute das war es jedoch eher nicht. Aber auch der Herr aus ßsterreich und alle anderen berichten mir mehr Performance, weniger Stromverbrauch etc. in Verbindung mit der 1-Lagen Wicklung und im unmittelbaren Vergleich zur Werkswicklung. Das ist selbstverständlich kein Vergleich zu einem anderen Tuning Motor und wurde von mir so auch nie behauptet.
Leider fehlt bis heute eine objektive Vergleichsmessung zwischen 2 vergleicbaren Motoren. Bei solch einem Vergleich erwarte ich natürlich keine 40% Unterschied sondern allenfalls im Bereich zwischen 7 und 14% und etwas kühlerm Lauf.
Nun zur Theorie:
Um das Verhalten von Magnetfeldern in unserem BLDC Motor verständlich zu machen, müßen zunächst ein paar grundlegende Verhaltensweisen von Magnetfeldern geklärt werden. Zunächst will ich unterscheiden zwischen einem offenen und einem geschlossenen Magnetkreis. Als geschlossenen Magnetkreis möchte ich das Beispiel von einem Ringkerntrafo heranziehen.
Ringkerntransformator - Wikipedia
In so einem geschlossenen Magnetkreis wie bei einem Rinkerntrafo ist von aussen keinerlei magnetische Polarisation festzustellen, zumal sich alle Magnetfelder geschlossen in der homogenen Kermnasse befinden. Die magnetische Leitfähigkeit in dem Ringkern ist an jeder stelle gleich, der Magnetfluss also ungestört. Eine Polarisierung ist lediglich innen drin, sub mikroskopisch an den sogenannten Weisschen Bezirken erkennbar.
Weiss-Bezirk - Wikipedia
Als offenen Magnetkreis möchte ich wieder den Eisenkern, diesmal mit Luftspalt als Beispiel heranziehen.
Magnetischer Widerstand - Wikipedia Dieser Magnetkreis besteht aus zwei Medien mit einer sehr unterschiedlichen magnetischen Leitfähigkeit. Luft und Eisen.
Diese magnetische Leitfähigkeit wird mit der Permeabilität zum Ausdruck gebracht.
Permeabilität (Magnetismus) - Wikipedia
Luft bzw. Vakuum wird mit 1 bezeichnet. Im Vergleich dazu haben ferromagnetische Materialien oder auch die Weicheisen unserer Motorbleche das 150.000 Fache und mehr an magnetischer Leitfähigkeit gegenüber Luft.
An den Grenzflächen dieser offenen Magnetkreise findet jetzt eine nach außen gerichtete Polarisierung statt. Für uns jetzt einfach mit einem Kompass als Nord und Südpol feststellbar. Die magnetische Feldstärke muß ansteigen, damit die Feldlinien den hohen "Luftwiderstand" überwinden können.
ßhnliche vergleichbare Bedingungen haben wir auch im BLDC Motor. Zwischen den Hammerköpfen vom Blechpaket und der Magnetglock befindet sich ein Luftspalt. Durch den zwingend erforderlichen Luftspalte entsteht diese nach außen gerichtete Differenzierung der Polarität. Sobald die Feldlinien das hoch permeable Eisen verlassen und an die Luft dringen, steigt die Magnetische Feldstärke enorm an, daß alle Feldlinien auch die Luft überwinden können.......und somit sind Tür und Tor offen für Streufelder.
Unterhalb der Sättigungsgrenze vom Blechstapel können die Feldlinien nur von Eisen zu Eisen streuen. Eine Streuung von Wicklung zu Eisen ist zunächst nicht möglich. Dies bedingt sich durch Wickelsinn und Stromrichtung (Feldausrichtung), daß alle Feldlinien zunächst nahezu vollständig den Eisenkernen zugeordnet sind.
Eine exakte Erklärung für den Anstieg der Streuung bei Mehrlagenbewicklung konnte ich jedoch bislang nicht finden. Ich vermute jedoch, daß es sich um eine Wechselwirkung der Domänenstrukturen am ßbergang vom gleichmäßig geformten Anker zum ungleichmäßig geformten Hammerkopf im Blechschnitt handelt.
Dabei sind die äußeren Einflußfaktoren der Blechschnitt und die Geometrie der Wicklung. In unserem Fall bleibt der Blechschnitt gleich und es verändert sich nur die Geometrie der Wicklung.
Ich vermute, daß der Hammerkopf Blechschnitt und die spezifische Festkörper Physik des weich magnetischen Blechwerkstoff ausschlaggebend für diese Streuanfälligkeit ist. Ich kann aber hierzu genauso wenig die Frage beantworten, warum die Streuung mit der 1-Lagen Wicklung am geringsten ist. Das war immer nur eine Feststellung meinerseits über die ursprünglichen Induktivitätsmessungen.
Nun schauen wir uns die beiden Bilder der Wicklungen an. Links die 1-Lagige Wicklung welche sich gleichmäßig über das Anker- Material verteilt. Rechst die Mehrlagenwicklung mit 2 Windungen "oben drauf" bei jedem 2ten Anker.
Hier eine kurze Spezifikation: links eine P850 5+5YY mit 1,4mm Draht und 445KV gemessen am Kosmik. Rechts eine P850 4+6YY mit 1,7mm Draht und 475KV gemessen am Kosmik.
Die Windungen oben drauf verstärken den magnetischen Fluß in der Nähe der Hammerköpfe und bieten einen Vorteil bei der Leistungsentfaltung. Die ungleichmäßige Wicklungs- Geometrie verursacht jedoch Anstieg der Streuverluste. Möglicherweise kann uns ein Festkörper Physiker erklären warum.
D.h. ein gewisser Teil der Feldlinien geht nicht mehr durch den Hauptmagnetkreis sondern Streut direkt zwischen den Hammerköpfen nach drüben ein, ohne mechanische Arbeit an der Magnetglocke zu verrichten. Diese Streufelder werden in die Spulen zurück- induziert und verpuffen als Wärme. Es bildet sich also ein zweiter Magnetkreis, der parallel zum Hauptmagnetkreis liegt.
Dieser Verlust von einem Teil des Magnetkreises an der Glocke erhöht die Impedanz des Motors.
Impedanz - Wikipedia
Wegen der PWM Ansteuerung dürfen wir den Innenwiderstand des Motors nicht mehr alleine nur unter Gleichstrombedingungen betrachten. Wir mußen hier die Wechselstrombedingunen einbeziehen. Und damit ist der Gleichstrom Ri vom Motor nur ein Anhaltspunkt.
Der tatsächliche Innenwiderstand eines Motors setzt sich aus dem Wirkwiderstand (Ri in Ohm) und dem Phasenverschiebungswinkel zwischen Strom und Spannung an der Motorinduktivität zusammen.
Je geringer dieser Winkel (je weniger der Strom der Spannung nacheilt) desto niedriger ist die Impedanz. Die 1-Lagen Wicklung hat daher Vorteile, weil die Impedanz niedriger ist. Die dem Motor zugeführte Energie in Form von gepulstem Gleichstrom mit einer Frequenz von bis zu 32KHz kann bei niedriger Impedanz mit weniger Verlusten verarbeitet werden.
Das 1-Lagen konzept profitiert also 2-fach.
1) mehr Feldlinien gehen über die Hammerköpfe um Arbeit an der Magnetglocke zu verrichten.
2) die Impedanz des Motors sinkt und mehr Strom kann mit weniger Verlust verarbeitet werden.
Dies macht sich insbesondere bei dem 14-Poler bemerkbar, zumal beim 14_poler nebst Eisenverluste auch die Streuverluste um 40% steigen. Im Umkehrschluß kann man daraus folgern, daß die Mehrlagen Tunings beim 10-Poler besser funktionieren als beim 14-Poler.
Die Impedanz Z welche auch in Ohm zum Ausdruck kommt, ist also immer größer als der rein Ohmsche Innenwiderstand. Wenn also der Blindanteil reduziert wird, darf der Wirkwiderstand durchaus etwas höher liegen (dünnerer Draht) um auf die gleiche Impedanz zu kommen wie eine Mehrlagenwicklung aus dickerem Draht.
Ende der Theorie.
Ein erster Beweis für diese Theorie kann nur über eine objektive Prüfstandmessung erfolgen. Da jeder Prüfstand auch Messfehler hat, kann eine objektive Prüfstandmessung nur durch eine Vergleichsmessung erfolgen. Tatsache bleibt, daß ich bisher von den Piloten nur positives feedback bekommen hatte.
Hier noch eine interessante weiterführende Lektüre zur Einführung in die Gleichstrom- Motoren:
Abschließend möchte ich mich bei Christian Lukas bedanken für die anregenden Heinweise. Es gab meinerseits noch ein Denkfehler hinsichtlich dem Verlauf der Streufelder.
Sicherlich bietet meine Darstellung eine Fülle von Ansätzen zur Kritik. Das läßt sich bei solch einem extrem Themenkomplex nicht ausschließen. Ich bitte jedoch alle Beteiligten jetzt eine Kritik sachlich fundiert vorzutragen.Zuletzt geändert von Gast; 12.10.2014, 15:11.Kommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Auf das Wikizitierte gehe ich gar nicht erst ein, allein um mich nicht aufregen zu müssen.
Und fasse Deine Streufeldtheorie zusammen:
Die Streuverluste betragen bei einer Mehrlagenwicklung 7-14% Differenz im Gesammteta, und gehen von Hammerkopfspitze zu Hammerkopfspitze. (Rote Pfeile auf Deinen Bild).
Richtig ?Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Sehr gute Frage!Zitat von Holle Beitrag anzeigen
leider kann ich diese Frage ohne Prüfstandmessung und ohne FEM Streufeldverteilung quantitativ nicht beantworten. Ich sagete "allenfalls 7-14%" welches auch impliziert, daß es weniger sein kann. Der rote Pfeil ist auch nur qualitativ zu betrachten und trifft keine Aussage darüber welchen Teil des Hammerkopf es betrifft. Das steht aber ganz zu Anfang in meinem Text drin, daß ich nur qualitativ beschreiben kann. Wir könnten das abkürzen, wenn zeitnahe eine objektive Vergleichsmessung zustande kommt. Nur mit solch einer Messung können wir Deine Frage exakt beantworten.
Gruß, PhilKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Das beantwortet meine Frage ausreichend, und ich ändere meine Zusammenfassung deiner Streufeldthorie entsprechend ab;
Die Streuverluste betragen bei einer Mehrlagenwicklung bis zu 7-14% Differenz im Gesammteta, und gehen von Hammerkopf zu Hammerkopf. (Rote Pfeile auf Deinen Bild).
So richtig ?Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Was verstehst Du unter Gesamteta? Bei Eta Max sichlich keine 7%Zitat von Holle Beitrag anzeigen
Da würde ich jetzt von gefühlten 1-2% ausgehen. Wie gesagt ohne Messung kann
ich das nicht beantworten.
Die Hammerkopf zu Hammerkopf Darstellung ist wie gesagt sehr vereinfacht. Für eine vollständige Streufeld Verteilung müßte natürlich die Magnetglocke in die Betrachtung hinzugezogen werden. Hierzu hast Du sicherlich mehr Möglichkeiten als ich.
Wir waren uns doch inzwischen darüber einig, daß die Bewicklung bei gleich bleibender
KV Zahl keinen nennenswerten Einfluß auf die Eisenverluste hat. Daher bleiben uns nur
noch die Streuverluste. Es geht für mich daher jetzt nur noch um die Fage ob Streuverluste
durch die Bewicklung beeinflußt weden kann, ja oder nein? Am vergangenen Freitag waren
wir uns doch bereits darüber einig, daß diese Frage nur mit einer vergleichenden Messung beantwortet werden kann. Oder hab ich da etwas falsch verstanden?
Gruß, PhilKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Hallo Phillon
Die 40% bezogen sich ja auf die Flugzeit !
Was für ein Unterschied ist mit den 7-14% denn sonst genau gemeint ?Bei solch einem Vergleich erwarte ich natürlich keine 40% Unterschied sondern allenfalls im Bereich zwischen 7 und 14% und etwas kühlerm Lauf.
Was ist mit den 1-2% genau gemeint ?
Bitte vervollständige meinen Zusammenstellung so, das sie richtig ist, wenn sie falsch sein sollte.
Das die Magnetglocke in Deiner Darstellung fehlte, hast Du inzwisschen ja selber gemerkt, jetzt fehlt sie nur noch in Deiner Theorie
, da gerade hier die essenzielle Dinge passieren.
Gruß HolleDer Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis grö�er als in der TheorieKommentar
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AW: Brushless-Motoren, Diagramme und Wirkungen
Daß die Magnetglocke in der Betrachtung fehlt war von mir bewusst um die Darstellung einfach zu halten und weil ich keine Möglichkeiten habe solche Dinge exakt quantitativ zu beziffern. Damit würde ich mich nur auf Glatteis begeben. Darauf hatte ich in meinem Text mehrfach hingewiesen, daß ich nur qualitativ darstellen kann. Selbstverständlich spielt die Musik nur mit der Glocke.Zitat von Holle Beitrag anzeigenDas die Magnetglocke in Deiner Darstellung fehlte, hast Du inzwisschen ja selber gemerkt, jetzt fehlt sie nur noch in Deiner Theorie, da gerade hier die essenzielle Dinge passieren.
Gruß Holle
Unsere Fragen zum Wirkungsgrad, welche mich genauso brennend interessiert wie Dich, kann nur über die vergleichende Messung erfolgen. Alles andere wäre reine Spekulation.
Es wäre also schön wenn mit Deiner Inititive solch eine vergleichende Messung zustande kommt. Das würde vieles objektiv beantworten. Darauf aufbauend können wir dann alle beurteilen ob und wie diese 1-Lagen Bewicklung beim Tuning seine Berechtigung hat.
Ich bin mit Dir und allen anderen einverstanden, daß die subjektive Meinung der Piloten nicht ausreicht um das zu klären. Insofern bleibt uns wirklich nur die Messung um weiter zu kommen.
LG PhilonKommentar
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