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Motorkonstanten

Nachdem wir nun wickeln können wollen wir natürlich auch wissen wie effizient der Motor mit einer gewissen Last und Voltzahl arbeitet.
Dazu benötigen wir 3 Motorkonstanten.

1. KV – Umdrehungen pro Volt
Die Konstante KV eines bürstenlosen Motors wird in Umdrehungen pro Volt gemessen.
Die KV wird immer bei Vollgas ohne Last gemessen, am einfachsten mit einem KV Meter oder einem Unisens E.

2. RM oder RI – Innenwiderstand der Wicklung
Das ist der Widerstand der Kupferwicklung. Der Widerstand wird in Ohm gemessen und wird nur in einer der Phasen gemessen. Letztendlich ist es wünschenswert, einen Draht zu haben, der keinen Widerstand hat, aber dies ist nicht möglich. Je dicker der Draht, desto weniger Widerstand und je länger der Draht desto mehr Widerstand.
Zum messen benötigt man zwei Multimeter, einen für Ampere und einen für Volt. Der Multimeter für die Ampere Messung sollte 10 A können. Weiterhin einen Widerstand 10-20 Ohm / 10 Watt.
Nur ein Multimeter um den Widerstand zu messen reicht nicht, da die Wicklung für die Multimeter zu niederohmig ist um ein Messergebnis zu erhalten.
Verkabelt das ganze wie auf diesem Bild:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nun notiert ihr euch die Volt und die Ampere und rechnet nach dem Ohmschen Gesetz   Rm= Volt / Ampere den Innenwiderstand aus.

3. Io – Leerlaufspannung
Der Leerlaufstrom eines bürstenlosen Motors ist definiert als der Strom, den der Motor ohne angelegte Last bei einer bestimmten Spannung aufnimmt. Der Leerlaufstrom wird in Ampere gemessen und mit „Io“ bezeichnet. Der entscheidende Punkt hierbei ist, dass der Strom bei einer bestimmten Spannung gemessen wird. Im Allgemeinen wird dieser Wert bei 10 Volt gemessen. Dies ist sehr wichtig, da der gemessene Strom mit der angelegten Spannung variiert, da die angelegte Spannung direkt in RPM übersetzt wird. Das wissen wir aus dem Kv-Konstantenartikel.
Ich mese den Io allerdings immer mit der Spannung die ich an diesem Motor einsetzen will, also z.B. mit einem 4S Lipo.
Wenn wir uns ansehen, wie sich der Leerlaufstrom auf die Effizienz auswirkt, wird er sehr offensichtlich. Wenn der Motor nicht belastet wird, arbeitet der Motor nicht. Wenn jedoch vom Motor Energie verbraucht wird, wissen wir, dass dies direkt in Wärme übersetzt wird.
Die verbrauchte Leistung ist teilweise auf Verluste zurückzuführen, die durch Hysterese, Wirbelstrom im Eisenkern sowie mechanische Verluste in den Lagern verursacht werden. Dies ist eine Summe aller Eisenverluste in einem bürstenlosen Motor.

Für diese Messung am besten wieder den KV Meter oder den Unisens E nehmen.

 

Wir werden uns jetzt ansehen, wie sich die obigen Motorkonstanten auf die Effizienz unserer Motoren auswirken, und dann werden wir den Wirkungsgrad des bürstenlosen Motors berechnen.

1. Kupferverluste
Die erste Komponente, die wir betrachten werden, heißt Kupferverluste. Kupferverluste sind das Produkt der Energieverluste allein in der Wicklung. Der Leistungsverlust in den Wicklungen hängt direkt mit dem Widerstand pro Phase zusammen. In einer idealen Welt wäre der Widerstand 0. Jede in Kupferwicklungen verloren gegangene Leistung wird als Kupferverlust bezeichnet.

2. Eisenverluste
Die zweite Komponente, die benötigt wird, um die Effizienz des bürstenlosen Motors zu bestimmen, sind die Eisenverluste. Eisenverluste berücksichtigen den Leerlaufstrom des Motors. Der Leerlaufstrom des Motors ist der erforderliche Strom, um einen Motor in einem Zustand zu halten, in dem 0 Arbeits- oder Ausgangsleistung vorhanden ist. Verluste, die einen Leerlaufstrom erzeugen, kommen von der Hysterese, dem Wirbelstrom im Eisenkern sowie den mechanischen Verlusten im Lager. Denkt daran, dass der Motor hochgefahren ist, um den Leerlaufstrom zu bestimmen. Bei dieser Geschwindigkeit können wir sicher sein, dass Lager und andere mechanische Komponenten, die auf den Motor wirken, berücksichtigt werden.

3. Alles zusammen – Brushless Motor Effizienz
Die Kombination der Kupferverluste und Eisenverluste bestimmt die verworfene Energie. Wir können dann die Leistung des Motors gegenüber der Leistung betrachten, indem wir die Verluste subtrahieren. Die Leistung geteilt durch die Leistung ist gleich der Effizienz eines Motors.

Eff = Power in / Power out

Eff = Power in / (Power in – Kupferverluste – Eisenverluste)

Aus dieser Formel lässt sich ersehen, dass der Wirkungsgrad eines Motors bei verschiedenen Gaseingängen variiert. Bei einem hohen Leerlaufstrom können wir bei niedrigen Drehzahlen einen sehr schlechten Wirkungsgrad haben. Um die Effizienz wirklich zu betrachten, müssen wir verschiedene Lasten vergleichen, die auf den Motor wirken.

Nun kann ich mit Hilfe dieses Programmes (nach unten scrollen)
http://www.bavaria-direct.co.za/constants/#prettyPhoto

errechnen lassen welche Effizienz mein Motor mit einem bestimmten Propeller hat. Dazu die drei Konstanten auf der rechten Seite eingeben.
Den Motor mit dem gewünschten Propeller bei den gewünschten Volt (2S, 3S, 4S….) bis zur gewünschten Drehzahl laufen lassen und die Ampere sowie die Volt die der Lipo bei dieser Last hat (Unisens E oder KV Meter) in die rechte Spalte eingeben. Die Effizienz dieser Kombi wird errechnet.

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