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

[Julez]

Moin zusammen!

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

 

[Pete]

Funktionieren würde das schon ... nur das halt eine Dreieckschaltung bei der Propellergröße wesentlich effizienter ist als die Sternschaltung, heißt der Motor bei gleichen Schub dann wesentlich weniger Ampere zieht. Ideallösung wäre dann wohl den Motor neu mit zusätzlichen Windungen zu wickeln bis die gewünschte KV erreicht ist und dann im Dreieck verschalten ... nur das man dann halt dünneren Draht benötigt was wiederum den zulässigen Max Strom senkt.

 

[Julez]

Hallo Pete,

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 abnehmende 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

 

[Pete]

Ich hab mir damals die Mühe gemacht und meine China Motörchen neu zuwickeln um die bestmögliche Wicklung und Schaltung für einen 8" Propeller zu finden (nur um 2 Wochen später wieder alles für einen 10" umzuwickeln, aber das ist ne andere Geschichte ). Habe damals den Motor mit allen möglichen Wicklungszahlen und im Stern- und Dreieckschaltung getestet. Im Ergebnis das die Dreieckschaltung der Sternschaltung was den Stromverbrauch angeht deutlich überlegen, heißt die Dreieckschaltung zog deutlich weniger Ampere als der Stern. Kann sich aber halt bei kleineren Propeller und andere Motorkonstruktion auch wieder richtig der Sternschaltung verschieben. Eine Dreiecksschaltung wird ja meistens da eingesetzt wo man ein hohes Drehmoment benötigt, also halt bei größeren Propellern.

Das Drehmoment vom Motor ist von der Konstruktion, also was den Durchmesser, Magnete, Hebelwirkung etc.. angeht schon mehr oder weniger vorgegeben. Das einzige was man ändern kann ist die Drehzahl durch die Wicklungen oder halt anders Verschalten.

Wenn man jetzt also einen Motor der für 8" Propeller gebaut ist einen 10" verpasst und jetzt ein paar Wicklungen mehr draufgibt passiert folgendes: Der Motor wird mit zunehmender Wicklungszahl immer weniger A bei gleichen Schub verbrauchen, es sinkt aber auch der Maximalschub. Das geht solange bis die Bauartbedingte Grenze das Motors erreicht ist. Dann sinkt der Stromverbrauch nicht mehr, sondern nur noch der Maximalschub (Praktische Erfahrung). Im extremsten Fall würde man soviel auf den Motor wickeln das er dann so langsam läuft das der Schub nicht mehr ausreichen würde um noch zu fliegen.

Was also im schlechtesten Fall passieren würde wenn man eine Dreieckschaltung auf Stern umschaltet ist dass die Drehzahl zu sehr abnimmt und der Propeller nicht mehr ausreichend Schub erzeugen kann um noch gut zu fliegen. Der Motor ist dann quasi unterfordert. Passieren wird dem Motor dabei nichts, ist halt so als wenn man den Gasweg auf Halbgas beschränkt hat. Der Wirkungsgrad lässt bei einer Unterforderung nicht nach. Dass man den Motor so langsam verschaltet das er gar nicht mehr anläuft wird in der Praxis wohl nie vorkommen.

 

[m@rkus]

Naja die Drehzahl ändert sich bei gleicher Wicklung von Dreieck auf Stern nur unwesentlich. (im Leerlauf)

Leistung wird er nur noch ca 1/3 haben demnach auch 1/3 weniger Stromaufnahme.

Wenn du dann einen noch größern Propeller montierst,, würgst" du den Motor ab.


Deswegen, lass den Motor wie er ist oder Kauf dir ein Satz neue