Elektroantriebe für Modellflugzeuge

Elektroantriebe für ModellflugzeugeWolfgang Korosec, Modellflugverein Arbon-Roggwil

1Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Praktische Hilfe

Passenden Propeller montieren Optimalen Motor auswählen Zuverlässigen Regler verwenden Richtigen Akku einbauen Geeigneten Lader kaufen Berechnungsprogramm verwenden

2Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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 !!!

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3Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Was kommt nicht ?

Viel Theorie Anleitungen zum Selberbauen Helis Impeller

4Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

„System“ Flugzeug

5Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

AntriebssystemAkku

Die richtige Mischung machts !!!

6Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Luftschraube

(Rankine, Foude ca. 1880 !)

Beiwerttheorie, ca .1920

(Blattelement - Theorie, ca .1940)

Strahltheorie

Wellenleistung >>> Vortriebsleistung

Heute: CFD, Navier-Stokes, Windkanal7Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Durchmesser / Steigung

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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

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10Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Motoren

BürstenmotorBürstenloser Motor

AussenläuferInnenläufer

11Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Grundprinzip - Magnetismus

12Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Bürstenmotor (brushed)

Gleichstrom Einfacher Aufbau Billig Ineffizient Verschleiss

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Bürstenlos (brushless)

Drehfeld / Drehstrom Innenläufer / Aussenläufer Hoher Wirkungsgrad Kein/Wenig Verschleiss

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Innenläufer

15Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Merkmale Innenläufer

Hoher Wirkungsgrad (> 80 %) Hohe Drehzahl – Impeller, Speedmodelle Getriebe (teuer, Verschleiss, eta) -

Segler Kühlung problematisch Schlanker Aufbau Aufwendige Herstellung Teuer

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Aussenläufer

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Umlaufendes Magnetfeld

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Magnetfluss

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Eigenschaften Aussenläufer

Hoher Wirkungsgrad (65 - 85 %) Niedrige Drehzahl Hohes Drehmoment Kühlung gut Braucht mehr Platz (Durchmesser) als

Innenläufer Einfache Herstellung (Selbstbau

möglich) Preisgünstig

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Motorcharakteristik

21Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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

22Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Tipps

Qualitätsmerkmale beachten Prop-Grösse und Zellenzahl beachten Für Kühlung sorgen (bei 80°C „sterben“

billige Magnete“) Von Metallspänen fernhalten Gute (=teure) Stecker verwenden oder

Regler- und Motoranschlüsse verlöten Leistungsbedarf: 100W/kg gemütlich,

200W/kg flott, 300W/kg senkrecht

23Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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

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Wege zum „Selbstgebauten“ Eigenkonstruktion

Benötigt CNC Drehbank / Fräse Problem: Statorbleche

Bausatz Kleine Indoormotor mit CD-ROM

Statoren Scorpion Motors (sehr hochwertig)

„Tuning“ von Chinamotoren

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26Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Regler

Computer (Mikroprozessor, meist ATMEL 8Bit)

Leistungselektronik Software Programmierung BEC

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BEC

„Battery Extinguisher Circuit“ Versorgt Empfänger und Servos mit

Strom getaktet / nicht getaktet

28Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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

29Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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Akkus

• (Elektrische) Energie wird chemisch gespeichert

• Umkehrbarer Vorgang

Bleiakku1859 , Gaston Planté

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Leistung und Energie

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Lithium-(Ionen/Polymer) Akku

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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

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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

35Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

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

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37Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Ladesystem

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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)

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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

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42Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Mess-Systeme

Multimeter Zangenamperemeter Infrarotthermometer Spezialmessgeräte Messdatenerfassungssysteme Drehzahlmesser

Optisch Phasen

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Aktuelle Geräte

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45Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 3. April 2009

Simulationsprogramme

Mathematisches Modell eines Motors „Was wäre wenn“ Optimum finden

Spart Geld und Nerven

DriveCalc, E-Flight(www.drivecalc.de, www.eflight.ch)

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DriveCalc

Kostenlos Windows, Mac, Linux Grosse Datenbank Update via Internet

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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

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3. April 2009Wolfgang Korosec / MFV Arbon-Roggwil 50

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Linksammlung www.eflight.ch

www.powercroco.de

www.elektromodellflug.de/

www.drivecalc.de

www.scorpionsystem.com/

www.hobbycity.com/

www.innov8tivedesigns.com/

www.cnc-modellsport.de/

www.a123systems.com/

www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=587606

www.powercroco.de/Propeller-Grundlagen.pdf

www.elektromodellflug.de/Projekte/iCharge/icharger-1.htm

www.jan-chappi.de/akkueinstieg.htm

www.standschub.de/

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