Reglerfrage für langen Kabeln in der Zuleitung / + und -

[frogy]

Hallo
ich würde gerne die Motorregler eines Quadrocopters unter den Motor bauen..... als X8 also sind es zwei der Regler die unter die Motoren kommen... dadurch habe ich natürlich die Motorkabel extrem KURZ, wenige cm aber die Zuleitung mit PLUS und MINUS bis zu sagen wir mal 60cm lang (die Ausleger sind was 50cm....).

Das haben ja schon einige gemacht???, könnt ihr mir sagen ob das betriebssicher ist oder ob man wie es eigentlich logisch wäre Kondensatoren verbauen muss, wenn ja wie viele uns warum???? Würde das gerne verstehen.

Eine sehr glaubwürdige Info die ich bekommen habe deutet drauf hin das man alle 15cm Stützkondensatoren einlöten muss, das wäre ... nunja........ Andere sagen wiederum es reichen die Kondensatoren am Regler selbst?

Wer kann da weiterhelfen?

Danke
Thorsten

 

[brandtaucher]

Hallo Thorsten,

mit der Suchfunktion hast Du es wohl nicht so, oder?

Schau mal hier:

http://fpv-community.de/showthread.php?4064-Wie-lang-d%FCrfen-die-Kabel-vom-Akku-zum-Regler-sein

und hier auf Blatt 7:

http://www.hacker-motor.com/daten/Hacker_Kolumne.pdf

noch mehr:

http://www.google.com/cse?cx=partne...=UTF-8#gsc.tab=0&gsc.q=lange kabel&gsc.page=1

 

[SvenL]

Sind die Stromkabel ausreichend dick (2,5 mm²), gibt es keine Probleme mit der Impedanz der Zuleitung, da dickere Kabel eine wesentlich geringere Induktivität haben als dünne Strippen.

Diese Mär von alle 15 cm ein Kondensator ist ein Gespenst, was durch die Foren geistert. Ich habe in jeglicher Leistungselektronik (auch Gleichstrom) bis mehrere kW nirgends solche Konstrukte gesehen, auch wenn die Stromaufnahme sehr stark gepulst ist. Ab einem gewissen Grad sollte man Stromschienen verwenden, da sich lose Kabel durch die entstehenden Magnetfelder bewegen, aber das passiert erst bei 500 A aufwärts.

Fakt ist, die Zuleitungen zu den Reglern haben eine Induktivität und auch einen Widerstand. Beides kann man minimieren, wenn man vernünftige Leitungen verwendet. Durch die gepulste Stromaufnahme wirken der ohmsche und der induktive Widerstand dem Stromfluss entgegen. Jeder länger die Motorleitungen werden, desto ausgeprägter ist dieser Effekt.

Ich habe aber an noch keinem Akku irgendwelche Spannungsspitzen gesehen, die durch die Selbstinduktion hervorgerufen werden, denn auf diese Induktivität, dass der Akku das nicht wegpuffern könnte (er schluckt Spannungsüberhöhungen quasi als Ladestrom) kommt keine Zuleitung in normalen Koptern. Wenn die FETs im Regler nicht an ihrer Kotzgrenze betrieben werden (30 Volt Uds und man benutzt 6S), dann passiert da genau gar nichts! Passieren tut immer genau dann etwas, wenn manche Bastler meinen aus Gewichtsgründen die Kabel dünner zu sparen oder einen Regler zu nehmen, der dann an seiner leistungsmäßigen Kotzgrenze betrieben wird und bei der geringsten Spannungsüberhöhung dann aufgibt.

Was ein Problem ist, ist der Spannungsabfall durch den reellen und induktiven Widerstand der Zuleitung und den kann man mit ausreichend Kapazität am Regler begegnen und kompensieren. Man kann das ausrechnen, wenn man die PWM-Frequenzen kennt, alle Widerstände usw., aber der am Regler verbaute Low-ESD-Elko reicht prinzipiell voll aus. Wer auf Nummer sicher gehen will, der verdoppelt die Kapazität am Regler mit einem weiteren Low-ESD-Elko parallel zum ersten.

Bei einem 800er Hexa mit 40cm Zuleitungen zu den Reglern brauche ich das nicht, aber die Motoren brauchen auch nur jeder max. 200 Watt. Bei stärkeren Motoren würde ich ggf. noch einen baugleichen Elko parallel löten, aber das war es dann auch schon. Auch reicht eine Zuleitung aus, die kurz vor den Reglern aufgetrennt wird, aber ein wenig mehr Querschnitt darf es dann auch sein (4 mm²).

Viele Grüße!

Sven

 

[frogy]

Danke
ich habe mir die Links mal angeschaut, es gibt widersprüchliche Meinungen, das am Regler Kondensatoren eingelötet werden sollen ist schon immer so... so kenne ich das noch.... ich werde auf sicher gehen..... und mir 4x 330/50V LOW ESR an jeden Regler löten bzw. kurz davor weil der Platz evtl. eng wird.

2x 4qm ist geplant... klar ich muss ja 2 Regler versorgen... 30 A - die Motoren haben max! 22-24 A

Danke
Thorsten

 

[schiwo1]

Also, typischerweise sind die Regler auf ca 25cm Kabellaenge Akkupole-Regler fuer den angegebenen max Strom ausgelegt ( Hacker, Jeti, YGE, Kontronik, Schulze,..) bei den Chinesen wirds aehnlich sein.
Faustregeln:
1. Verdoppelung der Zuleitungs Laenge = Verdoppelung der Elko Kapazitaet.
2. Verdoppelung des Peakstroms = Verdoppelung der Elko Kapazitaet.

In Deinem Fall wuerde ich auf jeden Fall noch ein paar Low ESR Elkos dazuloeten. Zuviel macht nix. Die Position am Steller oder irgendwo am Kabel ist auch egal.
Wichtig ist nur dass sie die Spannung aushalten, also bis 6s 25V Typen verwenden.

Gruss Stephan (der schon einige Steller verbrannt hat und daher weiss das das kein "Gespenst" ist )

 

[SvenL]

Warum die Regler gestorben sind, kannst Du aber auch nicht sagen Stephan!

Ich möchte meinen, dass die überaus tolle chinesische Qualität, welche man für 10 EUR bekommt oder die Übertreibungsmentalität, was die Betriebsparameter angeht, dafür verantwortlich ist, dass die Regler sterben.

Da reicht hier und dort die Kühlfläche im Layout nicht aus, um die Verlustleistung abzuführen, nur um klein zu bauen. Der Kühlkörper ist nicht richtig befestigt und liegt hier oder dort nicht auf...

Gründe gibt es tausende, aber ein Source-Drain-Durchschlag aufgrund Induktion auf 40cm langen Kabeln? - Neee, da vertraue ich doch lieber meinem physikalischen Wissen...

Im besten Falle lasse ich mich noch auf thermische Überlastung der Body-Diode des FETs durch Induktionsspannung ein, aber da ist der Schuh wieder thermische Überlastung anstatt Spannungsspitzen.

Das di/dt ist durch den Low-ESR-Elko nicht sehr groß, weil er das locker wegpuffert. Erst wenn die Energiemenge, welche dem Elko entnommen wird, so groß wird, dass das di/dt an den Regleranschlüssen zum Tragen kommt, wird überhaupt eine Induktionsspannung entstehen. Das Problem wird nur diese nachzuweisen in der EMV-verseuchten Umgebung.

Ich gebe nur einen Tipp: Guckt Euch die Konstruktion der Regler an, es ist ja eine recht überschaubare Anzahl davon auf dem Markt und nehmt nicht immer nur den kleinstmöglichen, sondern baut da Reserven ein. Größere FETs haben i.d.R. ein niedrigeres RdsOn, was weniger Verlustleistung bedeutet, genauso wie höhere Uds (Spannung zwischen Drain und Source) und können eine höhere durchschnittliche Verlustleistung verkraften (auch an der Body-Diode), was sie letztendlich robuster macht.

Das Induktivität der Zuleitung ist für den Ausfall eines Reglers am wenigsten verantwortlich.

Viele Grüße!

Sven

PS: Ich habe hier noch einen 30A-Regler, bei dem löte ich mal den ESR-Elko ab und mache mit 14 Volt Vergleichsmessungen an einem Motor unter last. Ein paar Oszillogramme kann ich ja noch posten.

PPS: Wer sagt, dass die Kabel für 25 cm Länge ausgelegt sind? - Ich habe solche Angaben noch nirgendwo gesehen.

 

[schiwo1]

Gründe gibt es tausende, aber ein Source-Drain-Durchschlag aufgrund Induktion auf 40cm langen Kabeln? - Neee, da vertraue ich doch lieber meinem physikalischen Wissen...
........
PPS: Wer sagt, dass die Kabel für 25 cm Länge ausgelegt sind? - Ich habe solche Angaben noch nirgendwo gesehen.

Soviele Gruende gibt es nicht
Die physikalischen Zusammenhaenge sind hier recht gut auch fuer nicht-Physiker zusammengefasst:
http://www.s4a.ch/eflight/reglerleistung.pdf

Die zulaessigen Kabellaengen stehen typischerweise in der Anleitung (bei guten Stellern).
Wenn nix angegeben ist wuerde ich erfahrungsgemaess von 25cm incl der Kabel am und im Akku ausgehen.
Gruss Stephan

 

[DerCamperHB]

Stephan du solltest noch erwähnen das es de Gesamtlänge für beide Pole ist, nicht die Einfache Länge
Und gerade die Deutschen Hacker und ähnliche sind sehr Empfindlich in der Hinsicht, sind aber sicher auch auf andere Auslegung gebaut

Besonders Wichtig wird das dann im Generator Betrieb (Freilauf, abbremsen der Drehzahl), hier kommt es teilweise zu heftigen Spannungsspitzen, gefährlicher allerdings im Modellauto Bereich, da hats schon sehr viele Ausfälle der Regler gegeben

 

[SvenL]

Ich habe mir das PDF mal durchgelesen. - Das klingt insofern schlüssig, aber den Abschnitt über das "Reglersterben" teile ich nicht.

Leitungen sind Induktivitäten und führen bei getakteten Drehzahlstellern zu Spannungsspitzen von mehreren Hundert Volt...

Klar sind Leitungen Induktivitäten. Du kannst aber gern einmal die Induktivität einer 2,5 mm² Leitung mit 40cm Länge (gestreckt) ermitteln und dann damit ein di/dt von 50A / 1/16000s durchrechnen. Wenn da mehrere Hunder Volt (wie beschrieben) erreicht werden, dann bekommst Du von mir einen Kasten Bier!

Viele Grüße!

Sven

PS: Die meisten Verluste am Regler enstehen beim Schalten. Moderne Hex-FETs haben neben ihren vielen Vorteilen eben auch einen gravierenden Nachteil: Ihre Gate-Kapazität! - Der FET-Treiber muss den Strom liefern können, um diese Gate-Kapazität mit der erforderlichen Frequenz der PWM umzuladen. Ist der Treiber zu schwach, befindet sich der FET zu lange im Knick der sonst steilen Kennlinie und erzeugt hohe Verlustleistung. Ist das Umladen zu schnell, sind die Schaltimpulse so steil, dass man EMV-Probleme bekommt...

 

[Tomster]

Hallo zusammen,

kann der Nicht-Elektroniker aus der Diskussion den Schluss ziehen, dass es besser ist, die Regler möglichst nah an die Spannungsquelle zu positionieren?
Zumindest dann, wenn man keine zusätzlichen Bauteile installieren will?

Danke und bis dahin
Tom

 

[SvenL]

Prinzipiell ja, weil kürzere Leitungen eine geringere Induktivität und auch einen geringeren ohmschen Widerstand bedeuten.

Es ist nur schlecht, dass die Induktivität nicht zwischen Motorleitungen und Zuleitungen zum Regler unterscheidet. Die Motorleitungen haben also auch eine Induktivität und diese bildet bei einer hohen PWM-Frequenz mit hoher Leistung einen Blindwiderstand auf der Motorseite und dieser kostet Motorleistung bzw. Flugzeit.

Auch das "Verflechten" der Motorleitungen, wie es von vielen praktiziert wird, ist in dieser Hinsicht eher kontraproduktiv, da es die Induktivität eher noch erhöht, dafür aber das EMV-Verhalten der Motorleitung erheblich verbessert.

Zählt man alle Faktoren zusammen, hat jede Aufbauweise ihre Vor- und Nachteile. Als Funkamateur versuche ich immer das EMV-Verhalten so gut wie möglich zu designen, was für mich heißt: Motorleitungen so kurz wie möglich! Die Zuleitungen zum Regler sind erstens einfacher und (positiver Nebeneffekt) gewichtsmäßig leichter verlängerbar und die Zuleitungsimpedanz wird durch die Low-ESR-Elkos am Regler niedrig gehalten. Sofern man keine dürren 0,5 mm² Strippen für 30 A Strom nimmt, sondern den Leiterquerschnitt wählt, den man auch für Continous-DC-Current in der gleichen Größenordnung nimmt, bekommt man keine Probleme mit der vom Hersteller vorgesehenen Kapazität.

Viele Grüße!

Sven

 

[flug2905]

Hallo!

Hab an einem Oktokopter die Regler (HK Blueseries 20A) auch direkt unter die Motoren verbaut. Die Leitungen bis zum Akku sind 1,5mm² und etwa 60cm lang. Hab keine zusätzliche Kondensatoren verbaut.
Hatte auch keinen Unterschied zu meinen anderen Koptern gemerkt.

Gruß Ewald

 

[Tomster]

Hallo Ewald,

ich denke auch nicht, dass man das sofort als großen Unterschied merken kann.
Nach meinem Verständnis kann es aber durch diese Bauweise (auch noch später) eher zu Problemen kommen.

Bis dahin
Tom