Mythos: 4S ist effizienter als 3S

[DerCamperHB]

Denke wir driften aktuell zu weit ab, es geht ja in erster Linie um die Grundsätzliche Aussage, Höhere Spannung ist Effizienter
Da sollten wir nicht Copter mit unterschiedlichster Ausstattung vergleichen, nehmen wir lieber ein Fiktiven Anfänger/Durchschnittscopter

DJI F450
Gopro Gimbal
Graupner Eprops 11 Zoll, Alternativ Tiger Props 11 Zoll falls da bessere Werte Dokumentiert sind
3s 5000mAh
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9515__Turnigy_5000mAh_3S_30C_Lipo_Pack.html
4s, hier müsste man sich auf einen Einigen, da gibt es nur ein Kompromiss
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9467__Turnigy_3600mAh_4S_20C_Lipo_Pack.html
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9463__Turnigy_4000mAh_4S_20C_Lipo_Pack.html
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9511__Turnigy_4000mAh_4S_30C_Lipo_Pack.html
6s 2450mAh
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__10276__Turnigy_2450mAh_6S_30C_Lipo_Pack.html

Als Gewicht würde ich sagen nehmen wir 1100g, ohne Motor, Regler, Akku. (Gesammt liegt dann bei ca 1700, je nach Ausstattung)

Es geht um ein rein Technisches Gedankenspiel, welcher Motor mit Welcher Spannung zu diesem Durchschnittskopter passen würde, was könnte man einem Anfänger anraten.

 

[FerdinandK]

@Camper
Das brauchen wir deswegen nicht zu machen, höhere Spannung ist anders, aber nicht per se effizienter. Wir reden hier auch von sehr "ähnlichen" Spannungslagen, also 11V, 14V, 22V das würde man mit "innerhalb der gleichen Größenordnung" bezeichnen. Wollte man sich wirklich damit beschäftigen, würde es um die Frage 11V im Vergleich zu 11000V gehen, was aber mangels geeigneter Komponenten nicht möglich ist.

Aber einen Wettbewerb fände ich dennoch sehr gut, weil unter Druck lernt man am effektivsten, auch ist irgendwann das Ende aller Fragen und Argumente erreicht, da zählt nur mehr "12.00, hinterm Hof und bring die Fernsteuerung mit!".

Würde mich offiziell als Schiedsrichter anbieten, nur mit einem F450 Frame hätte ich keine Freude, könnte aber damit leben ...

Erste Runde per Videos, Finale dann auf Maui live auf Pro7 übertragen (muss nur noch den Stefan Raab überzeugen)

lg Ferdl

 

[H3lium]

Cool - da sind ja zwei Vergleichspaare drin. Jetzt musst Du nur noch die Zuleitungen vor dem Regler so auslegen, dass bei der niedrigeren Spannung (= höherer Strom) mehr als 4W bzw. 6W zusätzlich verbraten werden und der Mythos ist doch richtig (keine Ironie sondern Denksportaufgabe )

Hab doch extra geschrieben, dass die Angaben nicht taugen um generelle Aussagen über die Effizienz zu treffen .

Um 5 Watt zu verbraten muss man allerdings schon ein Wenig was tun:

MS3508kv 700g:
- 4 mm² Kabel
- 4S --> 4A
- 6S --> 2,9A
- Akku --> FC/PDB 2 Leitungen, 4facher Strom [Verlust: 4S 2,2 W/m; 6S 0,6 W/m] Rechenfehler: 6S 1,2 W/m muss es heißen
- Rest --> 4x2 Leitungen bis zu den ESC [Verlust: 4S 0,14 W/m; 6S 0,07 W/m]

Denke da kann man ganz gut sehen, dass 5 W nicht mal eben so ausgeglichen werden. Selbst bei 50 cm bis zum Akku (1 m Kabel) und 50 cm bis zu den ESC (4 m Kabel) liegt man unter 2 W. Hinzu kommt, dass die ESC, die ja hier noch nicht betrachtet werden bei niedrigeren Spannungen einen höheren Wirkungsgrad haben sollten.

Gilt natürlich alles nur für den Schwebeflug. Bei Vollgas und hohen Strömen zieht das 4S Setup vielleicht vorbei. Der Kabeldurchmesser ist umgekehrt proportional zur Verlustleistung. Da kann man auch noch was tun. Hab da mangels Bauerfahrung aber keine Ahnung was man so nimmt. Hab aber keinen Bock mehr. Sind ja eh Rechnungen für die Tonne .

Wer die Zahlen nicht glaubt, kann ja selber rechnen .

 

[DerCamperHB]

Die Zahlen schon, nur wer hat so fette Kabel im Copter, wenn die auch zu Empfehlen sind
Realistiischer sind wohl 0.5-1 mm für Einzelregler, und 1,5-2,5 für die Zuleitung zum Akku

 

[H3lium]

Die Zahlen schon, nur wer hat so fette Kabel im Copter, wenn die auch zu Empfehlen sind
Realistiischer sind wohl 0.5-1 mm für Einzelregler, und 1,5-2,5 für die Zuleitung zum Akku

Hab da wie gesagt keine Erfahrung. Genau das könnte aber entscheidend sein. Schaun wir mal was passiert .

MS3508kv 700g:
- 2 mm² Kabel --> Akku
- 1 mm² Kabel --> ESC
- 4S --> 4A
- 6S --> 2,9A
- Akku --> FC/PDB 2 Leitungen, 4facher Strom [Verlust: 4S 4,5 W/m; 6S 2,4 W/m] (Hier war oben ein Rechenfehler, habe mit 8,7A anstatt mit 11,6A gerechnet bei 6S)
- Rest --> 4x2 Leitungen bis zu den ESC [Verlust: 4S 0,28 W/m; 6S 0,15 W/m]

Wird immer noch schwer 5W zu verbraten.

Je nach Propeller kann ein Motor bei 4S locker 100 W und bei 6S 250 W ziehen, machen 400/1000 Watt für das Kabel am Akku. Bei 25 cm Abstand zwischen Akku und PDBoard (50 cm Leitung) und einem Kabelquerschnitt von 2 mm² hat man bei 4S einen Spannungsabfall von 0,12 V und bei 6S 0,20 V. Bei 1 mm² sind es schon 0,24 V / 0,4 V. Wenn man pro Zelle nur von 4,3 auf 3,7 V entlädt, dann erscheint mir das gar nicht so wenig.
Da wäre man wohl gut beraten solch dünne Kabel nicht zu verwenden. Die Kabellänge ist vielleicht illusorisch hoch, aber die Zahlen sind bewusst zu Gunsten von 6S gewählt und trotzdem scheint 4S hier besser zu sein.
Immer speziell für diesen Motor in einem moderaten Lastfall.

Vielleicht bin ich total fern ab von der Realität in einen Spezialfall abgedriftet oder habe mich grob vertan. Dann korrigiert mich bitte, sammle schließlich gerade erst meine ersten Erfahrungen in diesem Bereich und jongliere nur etwas mit den Zahlen.

 

[FerdinandK]

Warum soll bei 4S ein Motor 100W ziehen und bei 6S250W?

Ein 4S Motor kann auch 1000W ziehen und ein 6SMotor 50W

Wenn irgendwer ein PDB-board verwendet, dann ist jede Kabelquerschnittoptimierung schon futsch (mit dem Mehrgewicht des boards allein).

Ein Spannungsabfall von 0,24V sind bei 14V Sytemspannung < 2%.

Es ist gröbster Unfug, ein 4S Setup mit einem 6S Setup wenn beide den GLEICHEN MOTOR und den GLEICHEN PROPELLER haben.

So als Tipp, ist am Copter was grob ineffizient wird es heiß -> Verlust-> Wärme ->schlecht. Nimmt man nun einen 4S Copter und schließt aus Jux und Tollerei einen 6S Akku an. Warum wird nun der Motor heiß (was er bei 4S nicht wurde) wenn der Copter überhaupt fliegbar ist?

Wenn man dem auf die Spur gekommen ist hat man schon viel verstanden (manche werden es aber nie akzeptieren, dass ein BL-Motor VOLLGAS PULST).

lg Ferdl

 

[H3lium]

Warum soll bei 4S ein Motor 100W ziehen und bei 6S250W?

Das sind Werte aus dem Datenblatt des Motors. Da der Kabelquerschnitt mit Hinblick auf die maximale Leistung ausgelegt werden sollte, ist der Wert bei 6S natürlich deutlich größer. Es geht auch nicht um eine Optimierung, sondern nur darum, dass kleine Querschnitte weniger sinnvoll sind und bis zu diesem Punkt 6S noch nicht an 4S vorbei gezogen ist.

Ein 4S Motor kann auch 1000W ziehen und ein 6SMotor 50W

Den Allgemeinfall möchte ich nicht betrachten. Da investiert man Stunden und die Aussage ist für die Tonne.

Ein Spannungsabfall von 0,24V sind bei 14V Sytemspannung < 2%.

Der nutzbare Spannungsbereich ist aber nur 0,6 V * Anzahl der Zellen. Wenn man dann den Akku früher als leer deklariert, dann ist der Effekt in Form einer kürzeren Laufzeit vielleicht spürbar.

Es ist gröbster Unfug, ein 4S Setup mit einem 6S Setup wenn beide den GLEICHEN MOTOR und den GLEICHEN PROPELLER haben.

Das mag ich nicht zu beurteilen. Kann durchaus sein. Aber daher weise ich ja darauf hin, dass ich nur in diesem Spezialfall jongliere. Allgemeingültig ist das nicht. Hier sind aber wenigstens alle Parameter in einem Rahmen den man locker bewältigen kann. Hat man den Anspruch alles mit allem zu vergleichen, wird es schnell wild und die Aussagekraft ist noch geringer.
Habe Jahre lang an komplexen Parameterstudien mit teilweise über 10 einstellbaren Parametern (und noch mehr unbeherrschbaren Einflussgrößen) beschäftigen müssen. Da lernt man sehr flott, dass man sich bei sowas im Nu verhebt oder Müll produziert ohne es zu merken.

So als Tipp, ist am Copter was grob ineffizient wird es heiß -> Verlust-> Wärme ->schlecht. Nimmt man nun einen 4S Copter und schließt aus Jux und Tollerei einen 6S Akku an. Warum wird nun der Motor heiß (was er bei 4S nicht wurde) wenn der Copter überhaupt fliegbar ist?

Wenn man dem auf die Spur gekommen ist hat man schon viel verstanden (manche werden es aber nie akzeptieren, dass ein BL-Motor VOLLGAS PULST).

Alltagstaugliche Tipps sind langweilig . Ne das ist natürlich richtig, aber hier geht es ja um die Optimierung eines Spezialfalls und nicht darum abzuschätzen ob man seinen Kopter wohl so lassen kann.
Das schöne an dem Motor ist, dass er hochwertig zu sein scheint und nicht nur freigegeben ist für 4S und 6S, sondern auch vergleichbare Daten existieren.

Wer nie versteht wie ein solcher Motor funktioniert, hat wohl bewusst die Entscheidung getroffen sich nicht damit auseinander zu setzen. Das finde ich zwar langweilig, aber durchaus legitim.

Der Einfluss des Propellers bzw. die Überschneidung von optimalem Drehzahlbereich von Motor und Propeller sind vermutlich deutlich wichtiger. Da habe ich aber noch keine Ahnung von .

Man könnte ja anfangen sinnvoll Daten zu sammeln. Allerdings müssen diese natürlich vergleichbar gewonnen werden. Da muss vielleicht ein robuster und kompakter Teststand (vielleicht mit verschiedenen Props und ein paar Referenzmmotoren/ESC) bei dem man Motor/Propeller Kombinationen untersuchen kann durch die Community geschickt werden.

 

[FerdinandK]

Ist der Spannungsabfall in der Leitung von Akku zu Regler <2%, dann ist der Effekt <2%, das hat nicht mit nutzbarem Spannungsbereich zu tun, weil die Spannung am Akku oder nahe diesem gemessen wird, der weiß gar nix vom Spannungsabfall. Es gibt nur ganz viele andere Dinge welchen man sich zuwenden kann als diese 2% in den Leitungen zu attackieren.

Es ist ein himmelweiter Unterschied was in den Leitungen von der Batterie zum ESC passiert und was in der Leitung vom ESC zum(im) Motor passiert. Erst wenn man das inhaliert macht es Sinn sich über Leitungsverluste Gedanken zu machen. Erst wenn der Motor nicht mehr warm wird macht es Sinn die Leitungen zu optimieren. (Es braucht schon ein paar W um 100gr Motor im Luftstrom warm zu bekommen)

Man kann bewusste Entscheidungen treffen wie man möchte, nur kommt es dann auch vor, dass am anderen Ende nichts als Brei entsteht.

Ist der zu jonglierende Spezialfall einen bestimmten Schub X an fixem Motor A mit fixem Probeller B einzufordern und das mit variabler Eingangsspannung Y. Dann braucht man dafür keinen Teststand um das Ergebnis zu bestimmen. Die minimale Spannung mit der Schub X möglich ist braucht die geringste Leistung. Do gibt´s ka zidarn!

Es ist ja nicht so dass es Drehstrommotoren erst seit gestern gibt und man die Propeller dazu gerade erfunden hat. Man kann das Rad immer neu erfinden, man kann aber auch von den Generationen und deren Wissen lernen und dort weitermachen wo schon jemand gewesen ist. Aber wenn das Spiel so weitergeht findet bald jemand raus, dass wenn man + und - am Regler vertauscht dass es dann raucht. Das kann man in Feldstudien und mit Video beweisen, allerdings könnte man auch darauf vertrauen, dass es so ist.

lg Ferdl

 

[skutsch]

Hallo zusammen,

bin zwar neu im Multicopterbereich aber das ist eines meiner Lieblingsthemen.
Ist der Motor samt kV prop und W/h des Akkus fix, also nur der Akku wird in Volt und Ampere Zahl geändert (guter Vergleich 3S2000mAh zu 6S 1000mAh) gewinnt der Flug mit dem 3s Setup ganz klar, da 6S zu hoch dreht beim selben Setup und nur im tiefsten Teillastbereich sich rumquält.
Darf ich aber die kV des selben Motors beim 6S Setup durch umwickeln halbieren hat das 6S Setup die Nase leicht vorne.
Aber das ist wirklich nicht erwähnenswert von 6min vieleicht zu 6min 15sek pi mal auge.
Wo die hV Auslegung allerdings schon Sinn macht ist in Grenzbereichen der Verfügbarkeit und Preis der Komponenten.

Nehmen wir mal als fix die umzusetzende Leistung von rund 2,2kW an, bei einem 3s Setup bräuchte ich einen Regler mit 200amp während das 6S nur einen 100amp benötigt. Gewicht und kosten brauch ich bei dem Vergleich glaube ich nix zu zu sagen.

Unterm Strich ist aber ein auf den Anwendungsfall abgestimmtes Setup mit höherer Voltzahl in fast allen belangen effizienter.
Verbrauch -> nur minimal
Gewicht -> schon merklicher
Wärmeentwicklung -> deutlich
Kosten -> kommt drauf an aber bei hoher geforderter Leistung immer.

Viele grüße
Stefan

 

[dynaudio79]

Es geht doch im Endeffekt darum den Strom so klein wie möglich zu halten bei gleicher Leistung.
Also rauf mit der Spannung.
Trotzdem gilt: ein Motor mit hoher KV hat etwas mehr Leistung als der selbe mit weniger KV

 

[ofenheimer]

Kann mann diesen Thread bitte schliessen hier steht so viele Müll das ich Kopfwee bekomme.

1. mann kann keinen Motor mit dem anderen vergleichen:

2. Es gibt nicht ein S3 S4 S5 S7 Setup das das Beste ist kommt immer auf die Komponenten an.

3. Strom Spannung kann Effizienter umgesetzt werden mit Höheren Spannungen, ist einfach so...
Heist aber nicht das ein S6 Setup besser ist wie S3.

 

[dynaudio79]

Bitte detaillierter bezüglich Müll

 

[DerCamperHB]

Das deine Aussagen zu verallgemeinert sind, bzw nicht war

Eine Auslegung auf mehr Spannung kann insgesamt Effizenter ausgelegt werden, durch den geringeren Strom, mit falschen Motor/Prop ist das ganze aber nicht Effizienter, sondern kann auch mit geringerer Spannung besser sein

Ein Motor mit höherer KV Drehzahl ist nicht unbedingt Leistungsstärker, meistens sind gerade die Langsamläufer die Leistungsstärkeren, du meinst sicher eher Stabiler in der Luft, weil besser ausgleichen können, das stimmt allerdings, hat aber nichts mit der Motorleistung zu Tun

 

[dynaudio79]

Ich sagte dass der Strom runter geht. Das entlastet Regler und lipo zb.
Ein 2300kv Motor hat mehr Leistung als einer mit 2000.
Weil der Ri kleiner ist da er weniger Windungen hat.
Dass der langsamere mehr Bums untenrum hat ist klar.
Möchte mich nicht streiten.
Ich fliege auch andere Sachen und weiß dass das kein Müll ist.
Dass das Setup bei 6s angepasst werden muss ist logisch.
Andere kv und teils auch andere props.

 

[FerdinandK]

Am einfachsten ließen sich die eigenen Argumente zum Thema Effizienz bei Multicoptern mit eigenen Errungenschaften untermauern. Wenn also jemand >2h geflogen ist nehme ich die Kommentare auch ernst (oder >30min mit 8kg Nutzlast).

Wenn man anhaltend und ausdauernd sich den Argumenten anderer verschließt, bzw. sich nicht mal die Zeit nimmt genau zu lesen, ist es nicht verwunderlich wenn es bei 15min Flugzeit immer endet und sogar DJI mit den Fertigcoptern länger oben bleiben kann.

Nur so ein kleines Beispiel bei 2kw gewünschter Leistung (von mir aus auf Dauer, und ich bin ganz bestimmt einer der wenigen der sowas schon ausgelegt gebaut und geflogen hat) ist es beim MULTIcopter üblich mehrere Propeller/Motoren zu haben (also z.B: 8) das sind dann 250W pro Motor
oder ca 25A bei 3S, 12,5A bei 6S, 6,125A bei 12S. Nun um ehrlich zu sein, kenne ich nicht so viele 12S20A Regler, die "üblichen" haben so 12S70A und gleich 80gr, während ein 6S20A schon um 20gr zu haben ist. (Macht bei 8 Motoren gleich 480gr Unterschied).

Das mit den "Vollgaspulsen" hat auch noch keiner verstanden

Aber was weiß ich schon ...

lg Ferdl

 

[dynaudio79]

Ich fühle mich jetzt nicht angesprochen.
Meine Aussagen sind meiner Meinung nach korrekt.
Alles andere ist komplex.
Dass man das Spiel mit mehr Zellen nur begrenzt betreiben kann ist mir klar.
Den anderen hoffentlich auch.
Beratungsresistent bin ich ebenso wenig.
Da ich Heli und Fläche fliege habe ich auch Kenntnisse von dem Kram.
Was meinst du mit Vollgaspulsen?
100% pwm gepulsed?

 

[ofenheimer]

Ich sagte dass der Strom runter geht. Das entlastet Regler und lipo zb.
Ein 2300kv Motor hat mehr Leistung als einer mit 2000.
Weil der Ri kleiner ist da er weniger Windungen hat.
Dass der langsamere mehr Bums untenrum hat ist klar.
Möchte mich nicht streiten.
Ich fliege auch andere Sachen und weiß dass das kein Müll ist.
Dass das Setup bei 6s angepasst werden muss ist logisch.
Andere kv und teils auch andere props.

ok also jetzt mal schnell Was Bedeutet dich Leistung ?
im Bezug auf unsere ModelFlug Motoren.

Es kann gut sein das es es korrekt meinst nur einfach Tottal Verknistert Kommunizierst.

Zbs bei einem Cobra 2208 2000kv vs cobra 2208 2300KV haben beide die gleiche Leistung nur
der einte Bei einer anderen Nenndrehzahl...
Wird seine Nenndrehzahl nicht erreich Fliesst mehr Strom.

Wie gesagt man kann Hunde nicht mit katzen vergleichen bis auf das sie Fressen und kacken.

 

[Upgrade 08/15]

Am einfachsten ließen sich die eigenen Argumente zum Thema Effizienz bei Multicoptern mit eigenen Errungenschaften untermauern. Wenn also jemand >2h geflogen ist nehme ich die Kommentare auch ernst

Gib mir ausreichend Zeit und Geld (eigtl. reicht das Geld schon) und ich baue dir so einen Kopter zusammen.
Braucht jetzt aus meiner Sicht nicht den unendlichen Skill, aber was weiss ich schon...

 

[HSH]

Also eigentlich sind um die 60min auch mit recht günstigen Komponenten machbar.

 

[Upgrade 08/15]

Es geht aber um 2h
Auch Geld für günstige Komponenten kann ich besser investieren als darin, Ferdl etwas zu beweisen.