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


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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Was kommt nicht ?

Viel Theorie Anleitungen zum Selberbauen Helis Impeller


„System“ Flugzeug


AntriebssystemAkku

Die richtige Mischung machts !!!


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


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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Motoren

BürstenmotorBürstenloser Motor

AussenläuferInnenläufer


Grundprinzip - Magnetismus


Bürstenmotor (brushed)

Gleichstrom Einfacher Aufbau Billig Ineffizient Verschleiss


Bürstenlos (brushless)

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


Innenläufer


Merkmale Innenläufer

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

Segler Kühlung problematisch Schlanker Aufbau Aufwendige Herstellung Teuer


Aussenläufer


Umlaufendes Magnetfeld


Magnetfluss


Eigenschaften Aussenläufer

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

Innenläufer Einfache Herstellung (Selbstbau

möglich) Preisgünstig


Motorcharakteristik


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


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


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


Wege zum „Selbstgebauten“ Eigenkonstruktion

Benötigt CNC Drehbank / Fräse Problem: Statorbleche

Bausatz Kleine Indoormotor mit CD-ROM

Statoren Scorpion Motors (sehr hochwertig)

„Tuning“ von Chinamotoren


Regler

Computer (Mikroprozessor, meist ATMEL 8Bit)

Leistungselektronik Software Programmierung BEC


BEC

„Battery Extinguisher Circuit“ Versorgt Empfänger und Servos mit

Strom getaktet / nicht getaktet


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


Akkus

• (Elektrische) Energie wird chemisch gespeichert

• Umkehrbarer Vorgang

Bleiakku1859 , Gaston Planté


Leistung und Energie


Lithium-(Ionen/Polymer) Akku


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


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


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


Ladesystem


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)


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


Mess-Systeme

Multimeter Zangenamperemeter Infrarotthermometer Spezialmessgeräte Messdatenerfassungssysteme Drehzahlmesser

Optisch Phasen


Aktuelle Geräte


Simulationsprogramme

Mathematisches Modell eines Motors „Was wäre wenn“ Optimum finden

Spart Geld und Nerven

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


DriveCalc

Kostenlos Windows, Mac, Linux Grosse Datenbank Update via Internet


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


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

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/


http://www.eflight.ch/

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