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Elektroantriebe für Modellflugzeuge

Elektroantriebe für Modellflugzeuge. Wolfgang Korosec, Modellflugverein Arbon-Roggwil. Praktische Hilfe. Passenden Propeller montieren Optimalen Motor auswählen Zuverlässigen Regler verwenden Richtigen Akku einbauen Geeigneten Lader kaufen Berechnungsprogramm verwenden.

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Elektroantriebe für Modellflugzeuge

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Presentation Transcript

  1. Elektroantriebe für Modellflugzeuge Wolfgang Korosec, Modellflugverein Arbon-Roggwil Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  2. Praktische Hilfe • Passenden Propeller montieren • Optimalen Motor auswählen • Zuverlässigen Regler verwenden • Richtigen Akku einbauen • Geeigneten Lader kaufen • Berechnungsprogramm verwenden Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  3. Wünsche des E-Piloten • Lange Fliegen • Kurz am Boden bleiben (müssen) • Keine Unfälle • Optimiertes Antriebssystem • Optimierte Ladesystem • Optimierte Sicherheit * * * Warnung: die letzten Prozente sind die härtesten !!! Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  4. Was kommt nicht ? • Viel Theorie • Anleitungen zum Selberbauen • Helis • Impeller Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  5. „System“ Flugzeug Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  6. Antriebssystem Akku Die richtige Mischung machts !!! Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  7. Strahltheorie Luftschraube Wellenleistung >>> Vortriebsleistung (Rankine, Foude ca. 1880 !) (Blattelement - Theorie, ca .1940) Beiwerttheorie, ca .1920 Heute: CFD, Navier-Stokes, Windkanal Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  8. Durchmesser / Steigung Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  9. Tipps: Luftschraube • Propeller + E-Motor = GEFÄHRLICH !!! • Zu grosser Prop kann E-Motor ruinieren • Durchmesser hat grössten Einfluss* • Realistischer Wirkungsgrad: 70-75% • opt. Wirkungsgrad: Steigung(H)/Durchm.(D) ca. 1 • Langsame Steigflugmodelle: H/D 0,4 – 0,6 • Normalmodelle. H/D 0,7 – 0,9 • Rennmodelle: H/D 0,9-1,4 • Glatte Oberfläche ist gut • DriveCalculator verwenden * Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  10. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  11. Motoren Bürstenloser Motor Bürstenmotor Aussenläufer Innenläufer Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  12. Grundprinzip - Magnetismus Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  13. Bürstenmotor (brushed) • Gleichstrom • Einfacher Aufbau • Billig • Ineffizient • Verschleiss Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  14. Bürstenlos (brushless) • Drehfeld / Drehstrom • Innenläufer / Aussenläufer • Hoher Wirkungsgrad • Kein/Wenig Verschleiss Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  15. Innenläufer Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  16. Merkmale Innenläufer • Hoher Wirkungsgrad (> 80 %) • Hohe Drehzahl – Impeller, Speedmodelle • Getriebe (teuer, Verschleiss, eta) - Segler • Kühlung problematisch • Schlanker Aufbau • Aufwendige Herstellung • Teuer Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  17. Aussenläufer Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  18. Umlaufendes Magnetfeld Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  19. Magnetfluss Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  20. Eigenschaften Aussenläufer • Hoher Wirkungsgrad (65 - 85 %) • Niedrige Drehzahl • Hohes Drehmoment • Kühlung gut • Braucht mehr Platz (Durchmesser) als Innenläufer • Einfache Herstellung (Selbstbau möglich) • Preisgünstig Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  21. Motorcharakteristik Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  22. Qualitätsmerkmale Aussenläufer • Wicklung: „unsauber“, dünne Drähte = schlecht • Lager: gross = gut • Dicke Welle = gut • Stirn- UND Heckmontage möglich = gut • Statorbleche: dünn = gut (02-0.3mm) • Hochtemperaturmagnete > 120°C = gut • Büroklammertest: darf nicht kleben bleiben • Flache Wirkungsgradkurve = gut Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  23. Tipps • Qualitätsmerkmale beachten • Prop-Grösse und Zellenzahl beachten • Für Kühlung sorgen (bei 80°C „sterben“ billige Magnete“) • Von Metallspänen fernhalten • Gute (=teure) Stecker verwenden oderRegler- und Motoranschlüsse verlöten • Leistungsbedarf: 100W/kg gemütlich, 200W/kg flott, 300W/kg senkrecht Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  24. Anmerkungen zum Selberbauen • Vor 5 Jahren einziger Weg zu gutem Motor zu kommen • Heute nur etwas für „Angefressene“ • Ermöglicht optimale Anpassung • Interessant bei „Zwischengrössen“ • Mit Bewicklung kann man Wirkungsgrad holen • Bauaufwand gross – die Freude, wenn Motor läuft auch • Geld kann man nicht damit einsparen Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  25. Wege zum „Selbstgebauten“ • Eigenkonstruktion • Benötigt CNC Drehbank / Fräse • Problem: Statorbleche • Bausatz • Kleine Indoormotor mit CD-ROM Statoren • Scorpion Motors (sehr hochwertig) • „Tuning“ von Chinamotoren Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  26. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  27. Regler • Computer (Mikroprozessor, meist ATMEL 8Bit) • Leistungselektronik • Software • Programmierung • BEC Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  28. BEC • „Battery Extinguisher Circuit“ • Versorgt Empfänger und Servos mit Strom • getaktet / nicht getaktet Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  29. Tipps • Regler mit Leistungsreserve kaufen • Gute Kühlung beachten • Teillastfestigkeit bei Kunstflugmaschinen wichtig • Programmierung soll einfach sein (Anleitung lesen) • Notfalls Programmiergerät mitbestellen • „Vorzündung“ beachten • Max. Anzahl von Servos beachten • Bei Bedarf zusätzlichen Stütz-Akku einbauen • Plus / Minus vertauschen kann Regler zerstören Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  30. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  31. Akkus • (Elektrische) Energie wird chemisch gespeichert • Umkehrbarer Vorgang Bleiakku 1859 , Gaston Planté Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  32. Leistung und Energie Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  33. Lithium-(Ionen/Polymer) Akku Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  34. Akkus für Modellflieger • Antrieb • Lithium-Polymer • + Hohe Energiedichte, grosse Auswahl • - Ladezeiten, Empfindlich, Lebensdauer • Lithium-Ionen (A123 - LiFePO4) • + Schnelladbar, robust, hohe Lebensdauer • - Gewicht, geringe Auswahl • Empfänger / Sender • NiMH - Neu: Eneloop, niedrige Selbstentladung • LiPo Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  35. Spannung / Kapazität Bsp: Eflight / ExtremePower EVO 1200mAh xS1P LiPos 35C Die neuen extrem belastbaren LiPos von ExtremePower extrem günstig! 35 C ergibt einen Nennstrom bis 38.5A, Burst 66A Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  36. Tipps • Akkus nicht Tiefentladen • Akkus regelmässig kontrollieren (=laden, entladen, laden – Kap. vergleichen) • Balancer verwenden (LiPo, LiIon) • Im Zweifelsfall Akku nicht mehr verwenden • Selbstentladung nicht vergessen • Halbgeladen lagern – aber viele Ansichten dazu • Vorsicht beim Löten Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  37. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  38. Ladesystem Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  39. Tipps • Alle Akkutypen abdecken • Möglichst mit Balancer • Einfache, logische Bedienung • Stabiler mechanischer Aufbau (Gehäuse, Taster) • Gute Einstellbarkeit (Strom, Zellenzahl) • Firmware-Update soll möglich sein • Kurzschluss- und Verpolungssicherung • Dicke Kabel verwenden • PC-Interface (USB) Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  40. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  41. Sicherheit • Funkstörungen vermeiden (Regler weit weg vom Empfänger, verdrillte Servokabel) • Verpolungsschutz auf Steckern • Buchsen dort „wo der Strom rauskommt“ • Keine blanken Stellen • Keine geknickten Kabel • Zeitreserven einplanen (Natel, Sender) • Geblähte / Beschädigte Akkus entsorgen Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  42. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  43. Mess-Systeme • Multimeter • Zangenamperemeter • Infrarotthermometer • Spezialmessgeräte • Messdatenerfassungssysteme • Drehzahlmesser • Optisch • Phasen Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  44. Aktuelle Geräte Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  45. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  46. Simulationsprogramme • Mathematisches Modell eines Motors • „Was wäre wenn“ • Optimum finden • Spart Geld und Nerven • DriveCalc, E-Flight(www.drivecalc.de, www.eflight.ch) Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  47. DriveCalc • Kostenlos • Windows, Mac, Linux • Grosse Datenbank • Update via Internet Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

  48. Beispiel: Sebart Angel 50 • Kunstflugmodell (klassisch) • 1.5m Spannweite • 2.3 kg -> 2.3kg x 300W/kg = 690 W • 7 A123 Zellen -> 7x3.6 = 25.2V • 250 Watt Lader -> 25.2V * 10A = 252W • Regler für 6 Zellen LiPo 6x4.2=25.2V Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

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  50. Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil

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