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1

Montag, 4. August 2014, 12:49

KV - was ist das nun wirklich ?

Servus !

Entschuldigung erstmal, was die KV auf den brushless Motoren bedeuten (sollen) weiss ich schon. Umdrehungen pro Volt.

Bitte wieso aber ?
Die Frage, was nun der Buchstabe K mit einer Drehzahl zu tun haben soll lassen wir mal unter den Tisch fallen, Mandarin vielleicht oder Kisuaheli, ist auch egal.
Aber die Volt sind mir ein Rätsel.
Welche Volt ?
Bei einem Gleichstrom(Bürsten)motor ja noch irgendwie verständlich. Aber bei einem Brushless ?

Bitte mich jetzt nicht auf die ganz g'scheiten Seiten verweisen, bis ich dort beim eigentlichen Thema bin, des tu ich mir nicht an.
Denn im Prinzip geht's doch drum, dass beim Brushlessmotor durch eine schlaue Elektronik ein elektromagnetisches Feld im Kreis herum wandert. Bei dieser Gelegenheit treibt es gleich einige Permanentmagnete vor sich her. Da diese an einem Rotor festgemacht sind dreht sich dieser. Je schneller sich das Feld dreht desto schneller dreht sich auch der Rotor. Eine Spannung brauchen wir natürlich denn diese muss ja den Strom durch den Kupferdraht der Statorwicklungen pressen. Je höher die Spannung desto höher der Strom desto stärker das elektromagnetische Feld desto stärker auch das Drehmoment.

An alle die bis hier her gelesen haben mal herzlichen Dank und die Frage : Ist das eh wirklich so ? Stimmt das bis jetzt ?
Wenn ja, was hat dann wirklich die Spannung mit der Motordrehzahl zu tun (ja, klar, eine bestimmte Drehzahl für ein bestimmtes Drehmoment bzw. Leistung bedarf einer bestimmten Spannung denn sonst würg ich den Motor ja ab) ?

Oder ist es vielleicht so (jetzt dämmert mir was) dass diese Spannung nur eine Referenzgröße ist, sodass der Regler bzw. Steller weiss was er tun soll, dass er also weiss wie schnell er das Feld rotieren lassen soll ? Kann es sein dass - grob gesprochen - diese Spannung an den Signaleingang des angelegt wird ? Und dass der auf dem Motor aufgedruckte Wert sowas wie eine Obergrenze darstellt ?

Mit bestem Dank im voraus und schönen Grüßen
Gerhard

Oberst_Krass

RCLine User

Wohnort: Haunetal (Hessen)

Beruf: Einzelhandelskaufmann für Hifi und Phono

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2

Montag, 4. August 2014, 13:09

"kv" kommt aus dem englischen Sprachgebrauch. "k" steht allgemein für einen Koeffizient (Beiwert), und "v" kommt von velocity = Geschwindigkeit. "kv" heißt also "Geschwindigkeitskoeffizient" oder korrekter "Drehzahlkoeffizient" oder "Drehzahlkonstante".


Das ist bisher die einzige und glaubhafteste Erklärung zu diesem Thema. Da dieser User auch gerade in Sachen Brushless-Entwicklung und Elektronik ein Ass ist, würde ich auch behaupten, dass das so stimmt.
Jensemann

Meine eigene Meinung und Gedanken zu einem Thema schreibe ich in blau, weil ich so nicht immer wieder erklären muss, dass es sich
bei einigen Textteilen nur um einen Gedanken dreht, nicht aber niedergeschriebene Gesetze o.ä.

3

Montag, 4. August 2014, 15:14

Danke für die Antwort, Herr Oberst !
Macht durchaus Sinn ! :ok:

Gruß
Gerhard

hsh

RCLine User

Wohnort: Österreich

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4

Montag, 4. August 2014, 19:47

Man könnte auch die Begriffe Leerlaufdrehzahl, Nennspannung oder spezifische Drehzahl nutzen.

Egal ob Bürstenmotor oder Synchronmotor, die Leerlaufdrehzahl bei einer bestimmten Spannung ist nur ein interessanter Motorparameter. Ohne Nennstrom oder Nennleistung und Leerlaufstrom, weißt du sehr wenig über den Motor.
Am ehesten kann man über das Gewicht und die Baugröße (meist proportional zur Statorgröße) auf die Leistungsfähigkeit des Motors schließen. Seriöse Messdaten und sinnvolle Datenblattangaben sucht man seit dem ersten Jahrzehnt dieses Jahrtausends bei vielen Händlern leider vergebens.

Wenn du bei den Modellautobauern vorbei schaust, wirst du über die Angabe "Turns" stolpern. Wenn man weiß, woher diese Angaben kommt und selber ein paar Motoren vermessen hat, kann man sich das ungefähr auf normale Leistungsangaben umlegen. Sinnvoll ist die Angabe bei einem Brushless Antrieb mit Sensor aber auch nicht wirklich...

Du solltest bedenken, dass dein Motor auch immer ein Generator ist. Entsprechend stellt sich die Leerlaufdrehzahl ein.
Leistung und Drehmoment hängen dann am Strom und somit an den Kupfer- und Eisenverlusten.
mfg Harald

lichtl

RCLine User

Wohnort: Bayern voll inner pampa

Beruf: muß mann haben

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5

Montag, 4. August 2014, 23:18

Servus
nach der ersten Antwort heir bezieht sich KV nich mal auf die Leerlaufdrehazhl je 1 Volt Spannung.

Genau das sollt die Bezeichnung aber Bedeuten.

Korrekt wäre so in etwa U/min/V im leerlauf.

Wenn man verstnden hat das die brushless Motoren ~ 75-80 % der Drehzahl unter vollast last laufen und seien Akkuspannung kennt kann das schon hilfreich sein die richtige last(evPropeller/ für dem Motor auszuwählen, oder Eben wenn man die Lastansürüche für ein Modell mit betimmtem Propeller kennt den richtigen Motor zu Wählen.
2 teres wäre der richtige Weg.

Ich finde es aber zum :puke: das hersteller von Masseware oft nicht mal eien vernünftigen Anhaltspunkt für die effektive Wellenleistung beschreiben.
Viel besser ist das bei hochentwickelten Produckten auch nicht.

Intressant finde ich auch das vile der 12n 14p motoren bis ca 40mm aussdurchmesser wiet ab vom besten Drehmoment über höhere Drehzal ausgelegt werden .
auch im Winter gibt es Thermik !

Gruß Bernd :ok:

6

Dienstag, 5. August 2014, 07:31

Servus Harald ! Servus Bernd !

Besten Dank für eure Antworten !
Leider helfen mir die ned wirklich weiter.
Gleichstrommotor (mit Bürste, Kohle etc.) klarer Fall.
Aber unsere Bürstenlosen sind ja eigentlich - der Ausdruck ist ja schon gefallen - Drehstrom-Synchronmotoren. Bei den Großen (den gaaaanz Großen) kein Problem, das 3x400V Netz bietet ja drei verschobene Phasen, der Motor kann direkt an's Netz.
Bei den Kleinen mit der Gleichspannung vom Akku brauchen wir ja nun den Regler/Steller, der uns drei - verschobene - Phasen (also den Drehstrom) liefert. Aus deren Frequenz zusammen mit der Polzahl des Motors sollte sich dann die Drehzahl ergeben, richtig ?

Schöne Grüße
Gerhard

lichtl

RCLine User

Wohnort: Bayern voll inner pampa

Beruf: muß mann haben

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7

Dienstag, 5. August 2014, 14:23

soweit richtig Dir fehlt noch die Drefeldkostante des Motors .
Selbige ist abhängig von Nut und Polzahl, Windungszahl Durchmesser und Länge des Stators... und den betriebsverlustleistungen des Motors.

Bei deinem Drehmoment/Drezahlvergleich bringen am selben Motor mehr Windungen höheres Drehmoment und weniger Drehzahl.
Natürlich auch ungekeht bei weniger Windungen.

Bei 8 A und 10Windungen läuft der Motor langsamer mit höhern Drehmoment als bei 10A und 8 Windungen an der selben Eigangsspannung.
Intressant ist das jedes mal 80A an dem Statrozahn vorbei "strömen" der strom triebt ja den Magentismus.
Wie der Drezahlunterschid da bei genau zustande kommt ? Das hat sich mir bis jetzt nicht offenbart

In wirklichkeit begrenzt der Regler mit die Maximaldrehzahl mit der Anzahl der Feldumdrehungen die der regler Maximal liefern kann: Feldkonstente des Motors = U/min x U eingangsspannung Regler.

Die meisten Regler liegen recht nahe beienander mit dem Maximal N der Feldumdreungen . Somit ist die Kv Angabe schon weitestgehen relevant wei eben auf die Gängigen drehzalsteller Angepasst.Meineswissens etwa 21000bis 240000 Feldundrehungen/s .Je nach Regler .. ohne Gewähr!

Dein Vergleich mit der 3P Netzspannung ist nicht so falsch da werden für Drehzahlreglung allerdings auch Frequnzwandler einegsetezt.
Wie beim bruschless wird dann ein Drehfeld vom Regler künstlich erzeugt.
Das ein Brushlessmotor nicht die volle Drehzahl unter Last erreicht scheint an der Reglerintelligenz zu liegen .

3 Phasen Syncronmotren für den Lastbereich neigen dazu Hohe ströme aufzunehmmen bis hin zum annäherdnen Kurzschlussbetreib wenn die Last nicht begrenzt wird oder eien intelligente Regelung dann die Eingangspannung oder das Drehfeld begrenzt.


Was aus deinem Eingangspost herauselse ist Prizipiell so richtig, mit einer Ausnahme, die Mageten werden nicht vor dem Magentfeld getreiben sondern auch meineswissens hinterhergeschleppt.... zumindest die die gerde die Haupt Leistung entwickeln sollen.
verschltungs und kostruktionsabhängig werden auf mindetens der 2 Bestromten Pahse auch mgeneten Abgestossen aber eher Konstucktionsbedingt. In 3 eck Schaltung werden dann gleich alle 3 Phasen bestromt egals welche windung gerde angergt werden soll.

Derüber gibts aber dann Bücher... aus denen ich mir nur immer das merke was ich Benötige-... ich bin Über 50 und hab nur ne begrenzte Felstplatte ;)

Recht anschaulich stellt das Programm Pem das dar... was leider auf meien alten Pcs hier nicht läuft.


Erkläre uns mal was Du genau von unsern Antworen erwartets oder was Du genau machen willst bzw wo das Problem ligt.
Motorentechnik ist ein verdammt vilfältiges Thema.... ich hab auch nur so vile Durchblick wei ich notwendig hatte für Reperturen und Tuning an Brushless.
Elektromascienen sind nicht umsonst ein Kompletter lehrbreuf oder auch ein nicht ganz kleiner Studienzweig.
auch im Winter gibt es Thermik !

Gruß Bernd :ok:

hsh

RCLine User

Wohnort: Österreich

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8

Dienstag, 5. August 2014, 20:17

Was die grundlegenden Zusammenhänge (Drehzahl, Drehmoment, Strom, Spannung,...) angeht ist da kein wirklicher Unterschied zwischen klassischem Bürstenmoter (mech. Kommutierung), und unseren Modellbaumotoren (PMSM) mit oder ohne Sensor (elektr. Kommutierung).
Wenn es dir um Regler und Steller, Timing, Autotiming, Back-EMF, aktiven Freilauf, Raumzeigermodulation und weiter Feinheiten geht, dann wird das ohne entsprechende Literatur nichts werden.
Für einen goben Überblick, ist Wikipedia inzwischen durchaus eine brauchbare Quelle [1],[2].

Es ist richtig, dass unsere Motoren einem, von Regler oder Steller vorgegebenen Drehfeld, folgen. Bei Motoren mit wenige Polen und "heißer" Wicklung kann auch durchaus die max. Feldfrequenz des Reglers/Stellers die Drehzahl limitieren. In den meisten Fällen ergibt sich die Leerlaufdrehzahl bei einer bestimmten Spannung aber gleich wie beim Bürstenmotor.

Aber auch von mir die Frage - was möchtest du eigentlich wissen?


[1] http://de.wikipedia.org/wiki/B%C3%BCrste…leichstrommotor
[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Vektorregelung
mfg Harald

9

Mittwoch, 6. August 2014, 08:47

Servus Bernd ! Servus Harald !

Ich danke euch nochmals für eure ausführlichen Erläuterungen !
Im Prinzip ist mir das eigentlich eh alles klar und verständlich. OK, an so Feinheiten wie Vektorregelung etc. werde ich mich gleich gar nicht versuchen, da ich glaube dass dies nichts mit meinem eigentlichen Verständnisproblem zu tun hat.

Zur Frage, was ich denn nun wirklich wissen möchte, darf ich Harald zitieren :
Es ist richtig, dass unsere Motoren einem, von Regler oder Steller vorgegebenen Drehfeld, folgen . . . In den meisten Fällen ergibt sich die Leerlaufdrehzahl bei einer bestimmten Spannung aber gleich wie beim Bürstenmotor.
OK, der Motor (der Rotor also) folgt einem ... vorgegebenen Drehfeld. Sag ich ja.
Aber mit der Aussage zur Leerlaufdrehzahl komm ich nicht klar.

Leider hab ich auf der von Harald angeführten Wikipedia-Seite ebenfalls keine Verbindung zur Spannung gefunden.

Ich formuliere meine Frage halt nochmals so :

Was hat die Spannung primär mit der Drehzahl zu tun ?
Nach meiner - laienmässigen - Auffassung folgt der Rotor dem Drehfeld, was mir ja im Prinzip bestätigt wurde. Dreht sich dieses schnell, dreht auch der Rotor schnell. Dreht es sich langsam, tut dies auch der Rotor. Wobei diese Aussage jetzt mal von mir kommt, keine Ahnung ob sie stimmt, ich find's halt logisch. Hab aber dazu nix in dem Wiki-Artikel gefunden oder halt übersehen. Noch was : Dass die quasi Drehzahl des Feldes und die des Rotors nicht identisch sind bzw. sein müssen, ist mir auch verständlich denn da kommen die baulichen Gegebenheiten des Motors wie Polzahl und Spulen in's Spiel (hier ebenfalls vorausgesetzt dass die von mir angenommene gegenseitige Abhängigkeit der Drehzahlen von Feld und Rotor überhaupt stimmt).
Dass dies nun auch - unter Last - überhaupt funktioniert, kommt nun - sekundär - die Spannung in's Spiel, denn diese muss mir ja den Strom durch die Windungen jagen, denn ohne Spannung kein Strom usw.

Mühsam, gell . . . zzz

OK, ich seh schon, ich werde mich wohl doch ein bissel tiefer in die Materie eingraben müssen.

Schöne Grüße
Gerhard

10

Mittwoch, 6. August 2014, 09:28

Hallo Gerhard,

dieselbe Frage habe ich mir auch schon gestellt.

Ich bin auf folgenede Antwort gekommen:

Unsere BL Motoren bekommen vom Regler keine feste Frequenz des Drehfeldes vorgegeben.
Vielmehr wird (mit Hilfe der Selbstinduktion der Motorspulen die auf den Regler rückwirkt) vom Regler der richtige Zeitpunkt für den nächsten Impuls auf die Motorwicklungen "abgefühlt".

Das heißt, dass vom Regler anscheinend keine feste Drehzahl vorgegeben wird!
Das ist der Unterschied zu den Wechselstrommotoren im Starkstrombereich.

Ich hoffe, dass das alles so stimmt was ich geschrieben habe!!

Gruß:
Eddy
Der natürliche Feind des Hubschraubers ist die Schwerkraft

11

Mittwoch, 6. August 2014, 11:56

Servus Eddy !
Unsere BL Motoren bekommen vom Regler keine feste Frequenz des Drehfeldes vorgegeben.
Vielmehr wird (mit Hilfe der Selbstinduktion der Motorspulen die auf den Regler rückwirkt) vom Regler der richtige Zeitpunkt für den nächsten Impuls auf die Motorwicklungen "abgefühlt".
Ich hab inzwischen - zwangsweise - begonnen, mich einzulesen. Für das von dir zitierte "abfühlen" sind bei den sensorgesteuerten BLs Hall-Sensoren zuständig. Haben wir armen Modellbauer aber nicht. Da aber bei unseren "billigen" Motoren von den 3 Phasen immer eine stromlos ist wird über diese die Selbstinduktion als Referenz abgenommen.

Ich war bisher der möglicherweise irrigen Annahme, dass sich die Drehzahl des Feldes quasi proportional zur Throttlestellung verhält. Ist wahrscheinlich mein grundlegender Irrtum. Deswegen stöbere ich auch schon auf den Reglerseiten herum. Überall finde ich schwarz auf weiss die Aussage dass KV für die Leerlaufdrehzahl pro Volt steht.

Es scheint sogar so zu sein, das das Feld mit einer festen Frequenz fährt (Zitat: " . . . es gibt Regler mit ...Hz oder ... Hz oder . . ."), was meine komplette Gedankenwelt durcheinander haut.

Da ich bis jetzt mit den gefundenen Informationen nix anfangen kann werde ich mich vielleicht überhaupt an die Reglerhersteller (Hacker, YGE etc.) wenden, vielleicht hat dort wer ein offenes Ohr für mein Problem.
Nirgends (bisher) habe ich jedoch eine einfache Erklärung gefunden, wie nun überhaupt eine Drehzahländerung des Motors durch den Regler zustande kommt.

Schöne Grüße
Gerhard

12

Mittwoch, 6. August 2014, 12:15

Hallo Gerhard,

ich vermute mal, dass Du die Lösung bereits gefunden hast.
Der Motor löst durch Selbstinduktion den nächsten Stromimpuls selbst aus.

Wenn die Stromimpulse kräftiger sind dreht sich der Motor schneller.
Wie macht man Stromimpulse kräftiger?
Durch höhere Spannung!!

Gruß:
Eddy
Der natürliche Feind des Hubschraubers ist die Schwerkraft

Minihawk

RCLine User

Wohnort: Timbuktu

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13

Mittwoch, 6. August 2014, 12:46

Die KV sagt etwas über die Leerlaufdrehzahl aus. Sie sagt aber nicht aus, wie schnell sich ein Motor mit einer Last bei einer SPannung drehen wird. Es gibt aber garantiert einen "vernünftigen" Bereich, wie stark die Leerlaufdrehzahl bei einem Motor durch Last verlangsamt werden sollte. Wenn ich meinen Hobbychinesen-Inneläufer mit 3300U/V nehme, der sollte also bei ca. 11V ca. 36.000 U/Minute machen, er macht mit seiner kleinen Speedschraube 26.000 U/Min. Der Strom ist dann im Rahmen (ca. 40 Ampere), er wird also um ca. 28 Prozent verlangsamt.
Es macht keinen Sinn, einen solchen Motor auf z.B. 10.000 Umdrehungen durch Last zu verlangsamen, da würde der Strom ins unermessliche steigen und der Motor schmelzen :) Da nimmt man einen Motor mit z.B. 1400U/V, der dreht dann mit 15400, mit last z.B. 10.000, sind ca. 35 Prozent Verlangsamung, könnte schon zu heftig sein, also eher was mit 1100U/V oder noch weniger.
Liebe Grüße
Hartmut

lichtl

RCLine User

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14

Mittwoch, 6. August 2014, 12:59

Warum fragst Du das nicht gleich.... warum laufen Bruschless also Syncronläufer nicht unter Last mit voller Drehzehl.

Das tun sie.. aber nicht mit der Leerlaufdrehahl.
Stichwort Timing.
Liegt am Regeler wie du schon bemerk hast misst der im betreib gleichzeitig den Motor unn weiß so wann wer die nächste Phase annähernd ideal zu bestromen hat.

Im leerlauf ist keien Last st auf der Glocke also dreht diese schnell bei Bestromung mit dem Pol über das anziehende Eisen .
Hat man nen anständigen Propeller drann geht das langsamer und die bestromung des nächsten zuständigen Zahns wird auch später Gesteuert
Also weniger Drahzahl.
Das Stichwort dazu ist das Timing nehmen wir es wird ein Timing von 15° gewählt wird eben immer wenn der Pol 15° vor dem Zuständigen Zahn steht bestromt. Mit Last ist das später weil die Glocke vom Propller gebremst also weniger Drehzahl.



Das mit der Spannungsabhängigkeit lass ich jemand anderen erklären vileicht kann Harald das "ausdeutschen" .
Ich habe gestern seine links in der "wiki" gelesen manches auch 3 mal . Vileicht hab mir das richtige zusammegedacht.
Ohne Gewähr :
Das Stichwort ist hierfür mich Induktion und Blindstrom . Blindstrom bedeutet bei Elekktromagenten das die Spannung dem Strom beim einschlten der Spule varaus eilt. Bei Kapaztitiven Lasten ist das anderst herum erst hoher Strom beim einschlten dann folgt mitzunehmender ladung die Spannung am Bauteil.
Was auch den Betreibsinneweiderstand von Motoren soweit anhebt das sie nicht einfach abrauchen bei den dünnen Drähten und niedrigen Ohmschen Inneweidersänden unserer Motoren .
Ich erklär mir das so die Spannung treibt
den Strom ist diese höher wird gegen den Betreibsweiderstand auch höherer Strom getrieben, der strom treibt den Magnetismus und somit mehr Magnet Kraft der Spule . Dann dreht der Motor schneller .
Ohne Gewähr ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Stimmt das so in etwa ?

@ minihawk ^^^^ da oben stehts drinn warum die Ströme bei zu hohen Lasten soweit ansteigen über die Phasenveschibung bei zu langer bestromung des Elektromagneten .
Elektromagnetismus ist Träge . Bei Bestromung will der erst nicht und erzeugt eien höheren innenweiderstnd in der Spule je länger man die Spule bestromt dest nidriger wird der Innewiderstand , erreicht der Motor durch überlast nicht mehr die Drehzal lässt der Regler die Spannung solange an der Spule bis er den Punkt der nächsten Spulenbestromung erreicht hat. Damit hoher Strom. Und schlechter Wirkungsgrad .Timing!

Unsere Brushless Motoren sind gar nicht so einfach zu Betreiben und es ist eien menge Reglerintelligenz erforderlich.

Mit all den Gedanken die ich hier versucht hab zu erklären , die lange nicht vollständig sind weil der Magnetismus auch eigenen Gestezen folgt istKV mit Drehzalkonstante/V gar nicht so schlecht beschreiben .
auch im Winter gibt es Thermik !

Gruß Bernd :ok:

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »lichtl« (6. August 2014, 13:42)


15

Mittwoch, 6. August 2014, 14:52

@all

Liebe Leute, ich danke wieder mal für euren Input, inzwischen hab ich schon Hacker kontaktiert und auch prompt Antwort erhalten. Allerdings muss ich da nochmal was klären, denn inzwischen ist mir gedämmert, dass ich die längste Zeit einem Irrglauben aufgesessen bin (Feld "rotiert" analog zur Throttlestellung). Wenn das geklärt ist melde ich mich nochmal.

Schöne Grüße
Gerhard

lichtl

RCLine User

Wohnort: Bayern voll inner pampa

Beruf: muß mann haben

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16

Mittwoch, 6. August 2014, 15:40

@all

Liebe Leute, ich danke wieder mal für euren Input, inzwischen hab ich schon Hacker kontaktiert und auch prompt Antwort erhalten. Allerdings muss ich da nochmal was klären, denn inzwischen ist mir gedämmert, dass ich die längste Zeit einem Irrglauben aufgesessen bin (Feld "rotiert" analog zur Throttlestellung). Wenn das geklärt ist melde ich mich nochmal.

Schöne Grüße
Gerhard

Die antwort steht eigentlich eien Beitrag vor Deinem :)

Woher kam der Irrglaube? :D
auch im Winter gibt es Thermik !

Gruß Bernd :ok:

Minihawk

RCLine User

Wohnort: Timbuktu

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17

Mittwoch, 6. August 2014, 15:43

So ganz unsinnig ist diese Annahme doch nicht. Es besteht nur kein mathematischer Zusammenhang zwischen Throttlestellung und Felddrehzahl, es ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen Motor und Regler.

Der Regler kann den Strom auf die Windung nur an oder ausschalten. Bei den Reglern für Brushed-Motoren war das ganz ähnlich, daher wurde da die Spannung mit einer veränderlichen Pulsweite zerhackt. Das macht der Regler genau so bei den Brushless-Motren auch, es wird die Spannung auf der Windung ebenfalls zerhackt, mit einer recht hohen Frequenz udn einem veränderlichen Pulsverhältnis (kurz an - lang aus bis lang an - kurz aus), oder halt ganz aus (Motor steht) oder ganz an (Motor läuft auf Maximum) für die Extremstellungen. Wie schnell das Feld dann rotiert bzw. rotieren muss, das gibt halt der Motor vor.
Liebe Grüße
Hartmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Minihawk« (6. August 2014, 19:00)


haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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18

Donnerstag, 7. August 2014, 01:43

Es ist doch ganz einfach....

Hallo,

ich möchte mal versuchen, etwas Licht ins Dunkel zu bringen:

Aber erstmal:
Gerhard,
wenn du Infos aus dem Internet zu "unseren" Motoren suchst, mußt du unter "BLDC" (bzw. "BLDC-Motor") googeln, nicht unter "Regler", ESC" o.ä.
BLDC = Brushless DC. Das "DC" steht zwar allgemein für Gleichstrom (Direct Current), aber unter "DC-Motor" versteht man in der Fachsprache im engeren Sinn immer Permanentmagnet-Motoren (die in ihrem Verhalten identisch mit Gleichstrom-Nebenschlußmotoren sind).
Unter "BLDC" wirst du Einiges zu ihrer Funktionsweise finden. Nicht nur von Motorenherstellern, sondern auch von Herstellern von Halbleitern, Microcontrollern u.ä. ; leider das Meiste in englisch.

Und jetzt:
Wenn man mal von den Anlauf-Sonderproblemen der "Sensorless-Versionen", der höheren möglichen Leistungsdichte, der höheren Lebensdauer usw. absieht, dann verhalten sich BLDC-Motoren völlig gleich wie die Bürsten-Motoren. Gleiche Wirkungsweise, gleiche Kennwerte und Diagramme, gleiches Lastverhalten u.a.m. Wenn man die Theorie der (Bürsten-) Permanentmagnet-Motoren kennt, dann kennt man auch die der BLDCs.


Verstehen kann man das auf 2 Wegen.

a) Die einfachere Erklärung:
Beim BLDC sind im Prinzip lediglich Bürsten und Kommutator durch (gesteuerte) Halbleiter ersetzt. Wenn´s praktisch möglich wäre, könnte man diese Halbleiter in den Anker des Motors "hinein" bauen, müsste dann aber den Strom noch z.B. über Schleifringe zuführen. Daher vertauscht man noch Stator und Rotor, lässt also das Magnetsystem rotieren und hält die Spulen fest.
Man kann einen "Bürsti" sogar auf BL umbauen, das hat u.a. Ludwig Retzbach in der 1. Version der "BL-Fibel" vorgemacht.

b) Die schwierigere Erklärung:
Unsere BLDCs kann man auch als Synchronmotoren betrachten. Kennzeichnend für solche ist, daß mechanische und elektrische Drehzahl gleich und synchron sind (die "Untersetzung" zwischen beiden bei höheren Polzahlen als 2 mal außen vor gelassen).

Es gibt 2 Arten von Synchronmotoren:
Die sog. "fremdgeführten"; bei denen läuft der Rotor zwangsläufig mit der Drehzahl/Frequenz der Wechselspannung, an die er angeschlossen ist. Wird er zu stark belastet, fällt er "außer Tritt" und bleibt stehen; ferner sind gewisse Anlaufhilfen notwendig.

Daneben gibt es die sog. "eigengeführten" Synchronmotoren. Bei denen sorgt eine "Mimik" dafür, daß die Drehzahl/Frequenz der Betriebsspannung immer zur momentanen Drehzahl passt. Diese "Mimik" wird natürlich elektrisch/elektronisch ausgeführt und nennt sich dann (zumindest teilweise) "Regler". Motor und Regler bilden zusammen einen sog. "Regelkreis" (hat nichts mit der Modellbau-üblichen "Regler"-Bezeichnung zu tun).
Hierfür braucht´s Sensoren für die Drehzahl und die momentane Rotorstellung; diese werden z.B. als Lichtschranken oder Hallsensoren (Magnetfeld-Sensoren) ausgeführt. Sie steuern dann die Leistungs-Schaltelemente an. Solche Sensor-gesteuerten BLDCs verwendet man, wenn die Motoren aus jeder Lage ruckfrei und "definiert" anlaufen müssen.

Bei den (meisten) Modellbau-Motoren spart man die Sensoren (incl. deren Zuleitungen) ein und gewinnt die nötige Information ziemlich tricky aus der in den Spulen induzierten "Gegenspannung". Da bei diesen Motoren zu jedem Zeitpunkt immer nur 2 "Stränge" bestromt sind und der dritte stromlos, kann man aus dem Gegenspannungs-Verlauf des stromlosen Strangs die nötige Information gewinnen. Da im Stand aber die Gegenspannung wegfällt, kann so ein "Sensorless-Motor" nicht ohne weitere Tricks anlaufen. Diese erkläre ich jetzt aber nicht mehr.... zudem geht´s da dann ans "Eingemachte" der Hersteller. Nur so viel: Wenn ein Motor schlecht anläuft und/oder "rumwackelt", dann liegt´s meistens an den "Anlauf-Algorithmen".

Übrigens: Bei dieser Betrachtungsweise kann man jeden Bürstenmotor auch als "selbstgeführten Synchronmotor" ansehen; nur ist dann die o.e. "Mimik" elektromechanisch in Form von Bürsten/Kommutator ausgeführt. Da man die Wicklungen von Bürstenmotoren grundsätzlich auch im Dreieck oder im Stern ausführen kann (über die Zweckmäßigkeit diskutieren wir jetzt nicht), kann man hieraus wieder die Identität von Bürsten- und BL-Motoren erkennen.

Ein E-Technik-Prof hat das mal so formuliert: "BLDC-Motoren sind Synchronmotoren, die durch ihre Beschaltung die Eigenschaften von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren bekommen".

Zu "Timing" und PWM sage ich jetzt auch nichts, weil das mit der Fragestellung nichts zu tun hat.

Zu "kv":
Bei jedem DC-Motor ist die Leerlaufdrehzahl proportional der angelegten Betriebsspannung. Das rührt davon her, daß die in der Wicklung induzierte Gegenspannung (korrekter: EMK in den Leitern) proportional der Drehzahl ist. Ein an Spannung gelegter Motor dreht im Leerlauf (!) so lange hoch, bis die Gegenspannung (fast) gleich der angelegten Spannung ist; dann fließt (im Idealfall) kein Strom mehr und der Motor wird nicht mehr schneller. Man kann also formelmäßig schreiben:
Leerlaufdrehzahl = Konstante * angelegte Spannung
Die Konstante in dieser Formel ist das "kv". kv kommt aus dem englischen, im deutschen verwendet man meistens das Formelzeichen "ns" und nennt es die "spezifische Drehzahl", in [Upm/V]. kv ist eine Maßzahl für das Drehzahl-Niveau eines Motors. Es hängt von der konstruktiven Ausbildung des Motors ab (Abmessungen, Wicklung, Werkstoffe -insbesondere Magnete, Ausbildung der Magnetkreise, "Eisentyp", usw.), ist also eine vom Konstrukteur gewählte, Typ-spezifische Konstante; im engeren Sinn (incl. Fertigungstoleranzen) sogar eine Exemplar-spezifische Konstante.
Die Daten im Betriebspunkt kann man daraus noch nicht berechnen; dazu sind noch weitere Motordaten -insbesondere der Wicklungswiderstand- notwendig. Man kann aber sagen (und theoretisch begründen), daß die Betriebs- (= Last-) Drehzahl nicht kleiner als rd. 65% der Leerlaufdrehzahl sein darf; üblich sind Lastdrehzahlen von etwa 75 - 85% der Leerlaufdrehzahl; es kommt da sehr auf den Einzelfall und den gewünschten (drehzahlabhängigen) Wirkungsgrad und/oder die gewünschte Leistung an.

Übrigens: Der Kehrwert von kv (das sind dann V/Upm) ist die Spannung, die der Motor im Generatorbetrieb abgibt. Dann nennt man es indiesem Fall "Generator-Konstante". Bei einem BL bekommt man dabei Wechselspannung, die noch gleichgerichtet werden muß; bei Bürsti ist das nicht nötig.

Und zuletzt, was nur Wenige wissen:
Der Kehrwert von kv ist zugleich die sog. "Drehmoment-Konstante" km eines DC-Motors. Diese sagt aus, wie groß das Drehmoment am Abtrieb pro Ampere Strom ist:
Drehmoment = Drehmomentkonstante * Strom
Praktische Formel:
km = 955/kv; kv muß in [Upm/V] eingesetzt werden, und km ergibt sich in [Ncm/A].
Die "955" darin kommen nur davon her, daß man (im Modellbau) zweckmäßigerweise mit Upm und Ncm rechnet. Verwendet man die physikalischen Grundeinheiten, dann steht dort eine "1".
Das ist oft eine feine Sache, wenn man kv (bzw. daraus km) und die (Last-)drehzahl kennt; denn aus Drehzahl und Drehmoment kann man bekanntlich die Abgabeleistung berechnen. Mehr (z.B. Wirkungsgrad) berechnen geht aber nicht, dazu müsste man wieder mehr Motordaten haben. Auf diese Weise messe ich z.B. die Leistungsaufnahme von Propellern; allerdings mit genau kalibrierten, nicht ganz billigen Präzisionsmotoren.

Warum Generatorkonstante und Drehmomentkonstante gleich sind, beweise ich jetzt auch nicht. Wer´s nicht glaubt, kann mal bis zu den Faraday´schen Gesetzen zurückgehen. Oder -etwas salopp- (es ist kein "richtiger" Beweis): [Vs] = [V/(1/s)] ist dasselbe wie [Nm/A]. Da glaubt auch nicht gleich Jeder....


Vielleicht hilft das jetzt dem einen oder Andern etwas weiter.

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (7. August 2014, 01:52)


lichtl

RCLine User

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19

Donnerstag, 7. August 2014, 08:26

Hallo Helmut
schön Dich weider hier zu lesen.
Danke für die ausfühliche Antwort. :ok:
auch im Winter gibt es Thermik !

Gruß Bernd :ok:

20

Donnerstag, 7. August 2014, 21:07

Servus Helmut !

Ein ganz dickes "Danke schön !" für deine ausführliche Antwort !
Es dauert bei mir halt noch ein bissel, erstens sich von alten falschen Vorstellungen zu verabschieden und zweitens sich mit dem neuen vertraut zu machen.

Somit hat sich das Thema für mich erledigt und ich danke auch allen anderen für ihre Beiträge !

Schöne Grüße
Gerhard