Vergleichstest Motoren

[73bm73]

@ Waldmensch:
Sieh dir mal alte elektrische Maschinen an, die mit Starkstrom/Drehstrom arbeiten.
Die haben alle eine Stern-Dreieck-Schaltung.
Die Sternschaltung nur zum Anlaufen, und die Dreieckschaltung dann für Leistung.
Unsere Brushlessmotoren sind von Natur aus auf Dreieck beschaltet - also auf Leistung.

Wenn man bei so einer alten Maschine (Gebläse, Kreissäge, Häcksler, wasweißich,...) die Leistung schon bei der Sternschaltung abrufen will, brennt dir unweigerlich der Motor ab weil der Motor dabei nur rund 1/3 der Leistung bringen kann. Dafür bringt die Sternschaltung einen sanften Anlauf ohne extreme Stromspitzen.

Fazit: die schwache Leistung deines Motors wundert mich nicht.

 

[Waldmensch]

Ich habe mich nach dieser Anleitung gerichtet http://www.mikrokopter.de/ucwiki/CF2822 Dort wird explizit Sternschaltung empfohlen

 

[comicflyer]

Für DEN Motor ist die Leistung gar nicht schwach!

Die errechneten Ergebnisse weichen um ~ +5-7% von meinen Messungen ab.
Und ich habe einen Teststand mit Drehmomentaufnehmer.
Ich messe: Spannung, Strom, Drehzahl, Schub und Drehmoment.
Diese CF-Motörchen haben nun mal zu dicke Bleche.

Falls ihr nur meint, daß die Drehzahl zu wenig sei, dann hat das wohl mit dem Eta aber auch rein gar nichts zu tun.

Da ist einfach für die Wunschdrehzahl die Windungsanzahl nicht angepaßt.
Dafür kann der Motor jetzt eine etwas größere Latte drehen.

Und was (alte) Motorenansteuerungen mit 0/1-Schalter und Anlaufkondensator mit unseren Motoren, die von Stellern, oder in Helis gar von Reglern mit Sanftanlauf, angesteuert werden, vergleichbar macht, erschliesst sich mir nicht wirklich...

Wenn ich eine vorgegebene Windungszahl von Y- auf D-Schaltung ändere, beträgt die Drehzahl das 1,7fache und umgekehrt. Für mehr Drehzahl hätten da bei Y einfach weniger Windungen draufgehört. Der CF2822 hat bei 10W0,65Y ein kv von 1156.

CU Eddy

 

[Waldmensch]

Nu bin ich erst recht verwirrt Habe ich nun gemurxt oder habe ich gute Arbeit gemacht? Willst Du den Motor nochmal auf Deinen Prüfstand haben? Ich habe den extra für solche Tests zusätzlich bestellt. Wenn ich ihn von Tilman zurück habe kann ich ihn Dir weiterschicken. Zudem könntet Ihr Beide dann Eure Werte der Prüfstände (ver|ab)gleichen.

 

[weisseruebe]

Ein toller Test. Du schreibst, dass es bei Keda Mühe macht, die Propadapter zu zentrieren. Wie gehst Du denn da überhaupt vor? Nur über die Anzugsreihenfolge der vier Schrauben, die dann jeweils in ihrer Senkung zuerst zentrieren?
Wie stellt ihr alle eine Unwucht eurer Motorwelle fest? Was ist noch tolerierbar? Meine eiern teilweise minimal, aber ich weiss immer nicht so genau, wie viel Einfluss das hat im Flug.
Wenn es sehr deutlich ist, ist der Fall klar und sie fliegen raus.

 

[comicflyer]

@Wm

Nene, Deine Wicklung wird schon OK sein. Ich hab die 1045er Daten aus dem Diagramm von Tilman mal eingegeben, die Drehzahl hochgerechnet und bin so bei ~55-57% eta rausgekommen. Viel mehr geht bei den Motoren nicht. Ich hab evtl.dickeren Draht genommen und lande mit den ep-Props auch nur bei knapp 60%.
Am Besten lief der Motor bei mir an einem GWS-HD-Blatt 8x4 mit ....

Wat schreib ich eigentlich soviel? Screenshot:

Klick Pic for big

CU Eddy

 

[r0sewhite]

Der Wirkungsgrad der dabei herauskommt ist aber auch wohl nur ein grober schätzwert. Wie errechnest Du den Volumenstrom aus der Schubkraft , den kann man sich doch nicht einfach aus den Fingern saugen bzw. müsste man zumindest mal die Strahlgeschwinigkeit messen.

Um ein aussagekräftige Ergebniss bezüglich des Wirkungsgrades zu erhalten führt wohl nichts an einer Drehmomentmessung vorbei.

Andi

Hallo Andi,

das lässt sich schon berechnen:
Volumenstrom = Kraft(kg) / Luftdichte (kg/m³)

Neben dem Volumenstrom brauchen wir den Schubdruck (= Kraft(kg)*Erdbeschleunigung(9,81m/s²)/Vorschubfläche(m²)). Volumenstrom und Schubdruck werden multipliziert, um die Leistung in Watt zu erhalten.

Wenn man die Vorschubfläche ordentlich berechnet, wird natürlich die Motorfläche abgezogen. Natürlich gibt es noch andere Feinheiten, die ich nicht berücksichtigt habe, doch dass meine Werte nicht an den Haaren herbeigezogen sind, zeigt sich schon daran, dass sie bei hochwertigen Motoren (Hacker, Scorpion) ziemlich genau den Herstellerangaben entsprechen.

Wenn Du Dich an dem Drehmoment orientierst, kriegst Du möglicherweise ein wunderschönes theoretisches Resultat, das aber in der Praxis eher irrelevant ist, da Du ja noch nicht einmal die Luftdichte berücksichtigst. Wollte ich nun auf der Zugspitze FPV fliegen, gebe ich einfach die Luftdichte entsprechend der Höhenmeter in meine Formel und weiß, ob nicht möglicherweise ein anderer Propeller effektiver ist.

 

[Waldmensch]

@Wm

Nene, Deine Wicklung wird schon OK sein. Ich hab die 1045er Daten aus dem Diagramm von Tilman mal eingegeben, die Drehzahl hochgerechnet und bin so bei ~55-57% eta rausgekommen. Viel mehr geht bei den Motoren nicht. Ich hab evtl.dickeren Draht genommen und lande mit den ep-Props auch nur bei knapp 60%.
Am Besten lief der Motor bei mir an einem GWS-HD-Blatt 8x4 mit ....

Wat schreib ich eigentlich soviel? Screenshot:

Klick Pic for big

CU Eddy

Interpretiere ich das Bild richtig
- 10 Windungen pro Zahn
- 0,65 Drahtquerschnitt
- Sternschaltung
- 8x4 Propeller = 7,5 A (10A Regler reicht also), 80,5%

 

[r0sewhite]

Ein toller Test. Du schreibst, dass es bei Keda Mühe macht, die Propadapter zu zentrieren. Wie gehst Du denn da überhaupt vor? Nur über die Anzugsreihenfolge der vier Schrauben, die dann jeweils in ihrer Senkung zuerst zentrieren?
Wie stellt ihr alle eine Unwucht eurer Motorwelle fest? Was ist noch tolerierbar? Meine eiern teilweise minimal, aber ich weiss immer nicht so genau, wie viel Einfluss das hat im Flug.
Wenn es sehr deutlich ist, ist der Fall klar und sie fliegen raus.

Über Kreuz anziehen reicht in den meisten Fällen nicht aus, da einfach die Auflagefläche unregelmäßig ist. Die effektivste Methode ist, den Mitnehmer mit dem Gewindebolzen in eine Drehbank (zur Not auch eine gute Bohrmascheine ohne Lagerspiel) einzuspannen und die Auflagefläche abzudrehen. Dann passen Auflagefläche und Gewindebolzen auch zueinander.

Ich gehe da in der Regel nach Gefühl vor. Sind mir die spürbaren Vibrationen oder die Exzentrizität eines Mitnehmers zu groß, wird nachgearbeitet. Hat eine Motorglocke zu starke Unwucht, wird sie mit einer verlängerten Welle auf eine Blattwaage gelegt. Die Glocken kann man prima wuchten, indem man auf der leichteren Seite etwas Epoxid-Kleber zwischen die Magneten platziert.

 

[Andi]

HI Tilmann

habe ja nicht behauptet das die Werte utopi sind , ich habe/hatte ein anderen Gedankengang : wenn ich das Drehmoment des Motors ermittle ,kann ich den Motorwirkungsgrad und den Propellerwirkungsgrad getrennt betrachten bzw. den n/100W Kennwert für ein Propeller ermitteln.

Für Deine Messungen solltest Du da ganze auch anderst aufbauen , der abstand zum Boden ist schon recht wenig . Turbulenzen können die Ergebnisse durchaus verfälschen ,außer einem reicht eine grobe Abschätzung , aber wenn ich schätzen will brauch ich kein Prüfstand

Versuch auch mal die neuen Graupner E-Prop Latten , die sind um min. 10% effizienter als die üblichen EPP EPP/CF Teile.

Alledings brauchst Du sie eine Nummer größer EPP 10*4,5 -->> Grp.11*5


Andi

 

[comicflyer]

@Wm
Ja, das haste richtig gesehen. Aber vergiss nicht, daß im Copter die Mots nicht Vollgas laufen. Deshalb auch meine Messuungen bei 400/600g Schub.

@Andi
Die Graupner-Props sind ganz anders, als die EP. Sowohl im Blatt-, als auch im Profilverlauf.
Die Graupner sind an die APC-Elektro angelehnt. Die sind besser für höhere Drehzahlen. Deshalb braucht man für weniger Drehzahl dann den größeren Durchmesser.
Die weichen EP stellen sich bei zunehmender Drehzahl grade(r) und flattern etwas.
Für Copter sind imho eigentlich die APC-Slowfly am sinnigsten.
Steif, bei Radius 70% tiefes, griffiges Blatt/Profil, weniger Drehzahl = leiser.

Am Teststand ist natürlich eine Magnetbremse sehr schön. Aber ich teste meine Mots immer mit den vorgesehenen Props. Unschätzbarer Vorteil einer Magnetbremse: leichte Sachen fliegen nicht immer unkontrolliert durch die Werkstatt

CU Eddy

 

[Andi]

Hi

@comicflyer
Das mit der Drehzahl und Propeller ist mir schon klar.
Ok , werd mir die APC Slowfly auch mal besorgen.
Ich habe aber den Eindruck ( auch meine Wäägezelle ) das die Graupner E-Prob viel ruhiger unterwegs sind ( Vib/ect.)
Hab mal 2 Logs mit Roxxy 2827-34 eingefügt , da sieht man wie die Schub logs beim 10X4,5 viel mehr ausschlagen.

Obere Bild Propeller 10X4,5 Carbon verstärkt (flyduino)
Unter Bild Propeller 11X5 Graupner E-Prop

 

[r0sewhite]

Hallo Andi,

der Motor ist ca. 90cm über dem Boden. Ich glaube nicht, dass der Bodeneffekt da noch in größerem Ausmaß eine Rolle spielt. Das kann man aber einfach prüfen, indem man den Abstand variiert und die Ergebnisse vergleicht. Ich bin bestimmt meilenweit von Laborbedingungen entfernt, doch deshalb sind die Messungen nicht weniger aussagekräftig.

Wenn ich bei einem Hacker Motor mit 9x4,7 Prop auf knapp 97% Wirkungsgrad am oberen Ende der Leistungskurve komme und bei einem Keda dort oben eine Lücke klafft, die nur einen Wirkungsgrad von 86% bescheinigt, dann kannn ich daraus durchaus einen Schluss ziehen.

Was die Props angeht, ziehe ich Tests mit den Props vor, die in der Regel auch geflogen werden. Und das sind zu 90% EPP. Da ich eher harten Kunstflug bevorzuge, fliege ich persönlich am liebsten die CF verstärkten Props von Flyduino. Das sind die einzigen, die auch durch härteste Manöver sauber spuren, ohne zu flattern. Die EPP CF sind dagegen wie Gummibärchen.

Trotzdem ist auf dem Prüfstand kein nennenswerter Unterschied zwischen den weichen EPP und den steinharten CF-Props von Flyduino festzustellen. Die Unterschiede sind so marginal, dass sie von Messungenauigkeiten kaum zu unterscheiden sind.

 

[Andi]

Hallo Tilman

hab jetzt noch mal wegen den Props nachgesehen , der 10 er ist sogar ein Carbon verstärkter von flyduino .
Das die EPP CF dagegen wie Gummi sind na ja ,kann man gelten lassen.
Bin kein Kunstflieger kann daher die Eigenschaften der Graupner E-Prop für Kunstflug nicht beurteilen mir kommt es auf Effizienz und Laufruhe an, von daher wiso soll ich 10% beim Propeller herschenken .


Andi

 

[r0sewhite]

Hallo Andi,

was die Laufruhe betrifft, müsstest Du ja auch harte Props bevorzugen. Damit lässt sich ein viel ruhigerer Lauf realisieren, sofern sie gut gewuchtet wurden.

Wie es um die Effizienz von EPP und Graupner im Vergleich steht, kann ich nicht beurteilen. Allerdings bin ich schon neugierig und würde gerne mal die Graupner auf meinem Prüfstand testen.

Letztendlich muss der Prop einfach zum Motor und zum Luftdruck passen. Meine Ergebnisse haben gezeigt, dass gute Motoren definitiv auf bestimmte Propgrößen optimiert werden. Auf meinem Kunstflug-Quad laufen Hacker A20-26M EVO und die erreichen mit 9x4,7 ihren maximalen Wirkungsgrad von knapp 97% bei Vollast. Die Kopie von Keda ist zwar von der Leistung her nicht gravierend schlechter, kommt aber gerademal auf 83% Wirkungsgrad.

Diesen gravierenden Unterschied stelle ich übrigens fast durch die Bank weg fest, wenn ich günstige mit qualitativen Motoren vergleiche: Hochwertige Motoren haben im mittleren Drehzahlbereich ihren niedrigsten Wirkungsgrad, zum oberen Ende hin jedoch in der Regel einen sehr hohen. Bei Billigmotoren ist der Wirkungsgrad einfach schlecht und wird oftmals nach oben hin noch schlechter.

 

[comicflyer]

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Auf meinem Kunstflug-Quad laufen Hacker A20-26M EVO und die erreichen mit 9x4,7 ihren maximalen Wirkungsgrad von knapp 97% bei Vollast. Die Kopie von Keda ist zwar von der Leistung her nicht gravierend schlechter, kommt aber gerademal auf 83% Wirkungsgrad.

Das ist schon sehr erstaunlich!

Nicht zuletzt deswegen, weil auf einem GeGie-Prüfstand der Motor nur ~64% eta raustut und nach meinen Erfahrungen schon der Steller ~3-5% eta kostet. Preiswerte Steller mit preiswerten FET's auch mal gerne mehr.

Das hieße letztendlich, daß der Motor BEI DIR mit 100% eta läuft.

Falls Du die Nummer vom Patentamt brauchst.....

CU Eddy

 

[r0sewhite]

Hallo Eddy,

das ist ein völlig nomaler Wert für einen guten Motor und deckt sich durchaus mit seriösen Testergebnissen. Steller kosten eigentlich nur unter 2 Vorraussetzungen Kraft: Zum einen im Teillastbetrieb (was durchaus meine Kurven auch prägt) und zum anderen durch schlechtes Timing, was eigentlich alle Billig-ESCs betrifft.

Erste Tests haben gezeigt, dass zwischen einem Kontronic Jazz und einem Align RCE-BL15X kein signifikanter Unterschied zu erkennen ist, was bedeutet, dass der Align das Timing gut im Griff hat. Allerdings werde ich wohl doch auf den größeren Jazz umsatteln, da der Align mit einigen Motoren bereits ordentlich überlastet wurde.

Letztendlich ist es aber völlig irrelevant, ob meine Werte nun ein paar Prozent von Laborwerten abweichen. Ich bin mir durchaus bewusst, dass meine Werte keine definitiven Zahlen sind. Das macht sie aber nicht weniger aussagekräftig. Es geht schließlich um den Vergleich von Leistungskurven verschiedener Motor-/Propeller-Kombinationen und der ist damit genauso möglich, wie unter Laborbedingungen.

 

[Waldmensch]

Das macht sie aber nicht weniger aussagekräftig. Es geht schließlich um den Vergleich von Leistungskurven verschiedener Motor-/Propeller-Kombinationen und der ist damit genauso möglich, wie unter Laborbedingungen.

Das sehe ich genauso. Solange wie die Testvorraussetzungen immer die gleichen sind, sind auch die Resultate vergleichbar. Aussagen wie

Latte1 ist besser geeignet als Latte2 sind allemal möglich. Auch Aussagen wie Motor1 hat bessere Werte als Motor2 sind möglich.

Ich finds jedenfalls prima das Tilman seine Zeit opfert und diese Übersicht erstellt. Auch wenn die Werte nicht absolute Laborbedingungen repräsentieren. Dieser Aufwand würde sich für die meisten Motoren der <20 EUR Klasse eh nicht lohnen.

 

[Andi]

Hallo Andi,

was die Laufruhe betrifft, müsstest Du ja auch harte Props bevorzugen. Damit lässt sich ein viel ruhigerer Lauf realisieren, sofern sie gut gewuchtet wurden.

Wie es um die Effizienz von EPP und Graupner im Vergleich steht, kann ich nicht beurteilen. Allerdings bin ich schon neugierig und würde gerne mal die Graupner auf meinem Prüfstand testen.

Letztendlich muss der Prop einfach zum Motor und zum Luftdruck passen. Meine Ergebnisse haben gezeigt, dass gute Motoren definitiv auf bestimmte Propgrößen optimiert werden. Auf meinem Kunstflug-Quad laufen Hacker A20-26M EVO und die erreichen mit 9x4,7 ihren maximalen Wirkungsgrad von knapp 97% bei Vollast. Die Kopie von Keda ist zwar von der Leistung her nicht gravierend schlechter, kommt aber gerademal auf 83% Wirkungsgrad.

Diesen gravierenden Unterschied stelle ich übrigens fast durch die Bank weg fest, wenn ich günstige mit qualitativen Motoren vergleiche: Hochwertige Motoren haben im mittleren Drehzahlbereich ihren niedrigsten Wirkungsgrad, zum oberen Ende hin jedoch in der Regel einen sehr hohen. Bei Billigmotoren ist der Wirkungsgrad einfach schlecht und wird oftmals nach oben hin noch schlechter.

Hi Tilman

ähm , evt. hab ich das nicht deutlich genug geschrieben ,die Graupner sind unter Testbedingungen min 10% Effizienter , bei Vollgas sogar über 20% .Sie sind auch gleich hart wie die Flydunio Carbon verstärkt.
Die effizienz unterschiede sind in meinen beiden Grafiken eindeutig zu sehen !!!!

Und durch meinen aufbau des Meßstandes (noch nicht Perfekt ,Drehmoment Meßeinheit fehlt noch ,arodynamisch noch weiter optimieren ) kann mann an den Schubwerten auch erkennen wie ruhig
das ganz läuft.Da ich von Waagenelektronik auf eigene Umschalten kann und so die Filterung/Trägheit der Waagenelektronik umgehe.
Das ganze ist mit Kalibriergewichten eingestellt und wird vor jedem Testtag überprüft.
Das ganz wird mit einem Unilog ( Schub ect.) mitgeloggt.

Und das Du auf eine Wirkungsgrad von 97% da kann was nicht stimmen !!
Die besten Propeller schafen so ca. max 70% der EingangsLeistung ( Wellenleistung)
Und ein E-Motor mit rund 97% Wirkungsgrad kenn ich nur aus dem Versuchs/Prototypenbau für mehrere 10T-100T Euro.

Was soll das von Dir angegeben für ein Wirkungsgrad sein ?

Motor , Propeller, oder Gesamt.

Auf jeden Fall prüf das nochmal so stimmt das nie und nimmer.

Andi

 

[r0sewhite]

Andi, Du magst Recht haben. Ein Wirkungsgrad von 97% entspricht natürlich eher der Wellenleistung eines Motors. Mach Dich aber mal im Netz schlau: Über 95% Wellenleistung sind bei guten Brushless-Motoren keine Seltenheit. Reibung ist so gut wie nicht vorhanden und eine nennenswerte Erwärmung kann ich z.B. bei einem Hacker auch nicht feststellen. Ich werde jedoch nochmal Formeln studieren, um zu schauen, wie ich meine Zahlen weiter optimieren kann.

Bist Du sicher, dass Du die carbonverstärkten Props und nicht die GF Props von Flyduino meinst? Das kann ich mir beim besten Willen kaum vorstellen, denn die CF Props sind so steinhart und spröde, dass man sie fast nur brechen aber kaum biegen kann. Darüber hinaus kann ich mir nur noch laminierte Props mit CF-Gewebe vorstellen.

Wir können uns ja einfach mal in der kalten Jahreszeit persönlich darüber austauschen, wenn wir schon quasi um die Ecke wohnen. Ich bin für jegliche Verbesserungen offen.