Knowledge: Brushless Motoren, Kabellängen

[Ümminger Kapitän]

Je nach Anwendung kann es passieren, das die Kabel zwischen Regler (ESC) und Motor oder zwischen ESC und Akku verlängert werden müssen.

 

Bei hohen Stromaufnahmen wie z.B. in Rennooten, gibt es da diverse Tipps mit Kondensatoren in den Anschlussleitungen zum Akku:

 

http://www.schiffsmodell.net/showthread.php?p=466702#post311

 

Bei den Stromaufnahmen in langsamen Modellen sind die Kabellängen etwas weniger kritisch.

Robbe gibt dort an, das zum Akku durchaus bis 50cm möglich sind, bei entsprechendem Querschnitt und zum Motor bis 30cm.

 

http://www.schiffsmodell.net/showthread.php?p=467020#post313

 

Der Grund ist, bei zu langen Leitungen mit zu kleinem Querschnitt kann es zu Leistungsverlussten kommen und Störspitzen zwischen Regler und Motor können störungen der Empfangsanlage verursachen, was bei 2,4 GHz auch wieder weniger kritisch ist.

 

http://www.schiffsmodell.net/showthread.php?p=467520#post314

Edited January 15, 2013 by Ümminger Kapitän

[Guest Hanjo]

Eigentlich ist die Gefährdung des Reglers viel wichtiger. Wer seinen Bl Regler was gutes tun will, setzt da noch ein paar Rubycons auf (geht auch auf den Kabeln) und hat länger Freude am Regler.

 

Speziell wenn die Onboard elkos wegen vieler Teillast nach der Fahrt sehr heiss sind ist Handlungsbedarf.

Gruss Hanjo

[Guest VollNormal]

setzt da noch ein paar Rubycons auf

Gibt's da irgendwo weitergehende Infos zu, damit auch der interessierte Laie weiß, was Rubycons sind, wie die angebracht werden, nach welchen Kriterien man die auswählt und wie sie ggf. dimensioniert werden?

[Schiffchenbauer]

Rubycon kenne ich nur als Marke bei Kondensatoren.

Als Bauteil kenne ich die Bezeichnung auch nicht:|

[Guest Hanjo]

Hier ist es beschrieben

 

http://www.schulze-elektronik-gmbh.de/guide/gfutc-de.pdf

 

Ich mache es etwas anders:

Die Elkos andersrum. Die kabel nur oben mit dem Cutter etwas freilegen.

Nun die Beinchen des Elkos drauflöten und die Lötung mit Schrumpfschlauch sichern (lässt sich ja von unten Aufschieben solange keine Stecker dran sind).

Nun noch ein Schrumpfschlauch über beide Kabel und Elkos weg und das hält.

Rubycon ZL oder ZLH passen. Voltage mind. 30 % mehr als nominale Fahrspannung. Für 5s reichen mir also 25 V Typen nicht. Andere sehen das nicht ganz so eng.

 

Für kleine Regler packe ich einen zusatzlichen 330 mH drauf, für einen 100 A Regler 3 oder 4.

 

Auf keinen Fall langsame Standard Elkos nehmen. Die bringen nichts.

Gruss Hanjo

[Guest willie]

BTW.

Damit ich nicht dumm sterbe...

 

Kann mir mal jemand erklären, warum bei BL Reglern eine Mehrbelastung im Teillastbetrieb auftritt. Bei BR-Reglern ist mir das klar, weil da ja dann geschaltet wird, während bei Volllast die jeweilige Brücke nur einmalig durchgeschaltet ist. Aber bei BL-Reglern wird doch immer geschaltet, egal ob teil oder volllast, und im Teillastbereich ist die Schaltfrequenz wie auch der gemittelte Strom eigentlich sogar noch geringer als bei Vollast. Somit auch die Verluste in den FET's. Eigentlich müßten doch BL-Regler gerade im Teillastbereich weniger stark belastet werden als bei Volllast. Oder gibt's da noch was, was ich gerade nicht bedacht habe?

[Guest VollNormal]

Das hilft doch schon mal weiter!

 

Ein paar Frage bleiben allerdings noch:

Auf keinen Fall langsame Standard Elkos nehmen

Woran erkenne ich "schnelle" Elkos? Ich lese aus obigen Ausführungen heraus, dass solche unter der Marke "Rubycon" angeboten werden. Gibt es auch andere, oder sind "Rubycon" überall problemlos beschaffbar? Sind alle "Rubycon"-Elkos "schnell" oder muss ich bei der Beschaffung auf spezielle Bezeichnungen achten? Dieses "ZL/ZLH"?

 

Dass die Elkos ausreichend spannungsfest sein sollen für die gewählte Fahrspannung leuchtet ein. Aber was ist mit der Kapazität? Gibt es dafür Richtwerte/eine Faustformel?

[Schifferlfahrer]

BTW.

Damit ich nicht dumm sterbe...

 

Kann mir mal jemand erklären, warum bei BL Reglern eine Mehrbelastung im Teillastbetrieb auftritt. Bei BR-Reglern ist mir das klar, weil da ja dann geschaltet wird, während bei Volllast die jeweilige Brücke nur einmalig durchgeschaltet ist. Aber bei BL-Reglern wird doch immer geschaltet, egal ob teil oder volllast, und im Teillastbereich ist die Schaltfrequenz wie auch der gemittelte Strom eigentlich sogar noch geringer als bei Vollast. Somit auch die Verluste in den FET's. Eigentlich müßten doch BL-Regler gerade im Teillastbereich weniger stark belastet werden als bei Volllast. Oder gibt's da noch was, was ich gerade nicht bedacht habe?

Das eine hat mit dem anderen näherungsweise nichts zu tun;)

Das Kommutieren der Spulen ist korreliert mit der Drehzahl. Die liegt ja meist bei ein paar 10k/min, also im Bereich von einigen 100 Hz. Die Pulsweitenmodulation der Betriebsspannung, also das, was für die Drehzahl verantwortlich ist, liegt aber im Bereich einiger 1000 Hz, also um den Faktor 10 höher. Insofern ist die "Arbeit" die die Endstufe mit der Kommutierung hat vernachlässigbar im Vergleich zur Drehzahlregelung.

 

Da ein BL-Motor wesentlich drehzahlsteifer ist, also über weite Drehmomentbereiche die Drehzahl nahezu konstant hält, steigt der Strom bei Belastung rapide an. Ein normaler Bürstenmotor bricht in der Drehzahl ein und nimmt nur moderat mehr Strom. Daher verursacht ein BL, insbesondere bei niedrigeren Drehzahlen, eine höhere Belastung, wenn er runter geregelt wird.

[Guest Hanjo]

Ich bin kein Elektroniker deswegen erkläre ich das mit der Teillast mit meinem Halbwissen. Vielleicht sagt ja ein Spezi noch was dazu.

 

Bei Vollgas ist alles recht easy. Es muss quasi nur für den Phasenwechsel geschaltet werden.

Bei Teillast wird die Spannung zerhackt. Es wird tausende mal je Sek. ein und ausgeschaltet währed jeder "ein" Phase. Während die Stromentnahme am Akku sinkt, steigen die Stromspitzen auf fast doppelt so hohe Werte. Die Fets müssen vielfach so oft schalten.

 

Zu den Elkos. Die müssen halt eine ganz Reihe von Eigenschaften haben. Sie müssen extrem schnell sein und extrem niedrigen Widerstand (ultra low esr)

hohe Temperatur abkönnen und extrem viele Schaltvorgänge aushalten.

 

ich war bisher nur mit den Rubycons zufrieden. Die Teile müssen schneller oder genauso schnell sein wie die onboard verbauten. Nur dann übernehmen sie zu grössten Teil die Aufgabe. Die gibt es eigentlich auch bei ebay und mnchmal sogar bei Pollin.

 

Gruss Hanjo

[Guest Hanjo]

Sehe gerade Jürgen ist mir sogar zuvor gekommen und hat das mit der Teillast bereits erklärt. Danke.

Gruss Hanjo

[Guest Hanjo]

Wenn es nicht gerade ein Mini Boot ist dürfte die immer perfekt sein.

http://www.cti-modellbau.de/product_info.php/info/p64_rubycon-zl-63-330.html

 

Im Mini Boot passen sie nicht. Die sind halt auch deutlich grösser in der Bauform als 25 Volt Teile.

[Guest willie]

Danke, das beantwortet meine Frage.

Also ist es so, daß quasi der Komutierung, die allerdings ja auch Drehzahl abhängig ist, noch eine PWM Regellung der einzelnen Phase überlagert ist.

Ich dacht bisher immer, daß das quasi mit der Komutierung durch kürzere Komutierungsimpulse mit erledigt wird. Das der Komutierungsimpuls selber nochmal zerhackt wird, war mir bisher unbekannt. Man lernt ja nie aus.

Danke.

[alex1411]

Hallo,

 

Da ein BL-Motor wesentlich drehzahlsteifer ist, also über weite Drehmomentbereiche die Drehzahl nahezu konstant hält, steigt der Strom bei Belastung rapide an. Ein normaler Bürstenmotor bricht in der Drehzahl ein und nimmt nur moderat mehr Strom. Daher verursacht ein BL, insbesondere bei niedrigeren Drehzahlen, eine höhere Belastung, wenn er runter geregelt wird.

 

Die Aussage kann ich nicht nachvollziehen.

 

Die Last die eine Schiffschraube erzeugt ist abhängig von der Drehzahl (Größe, Form, Steigung usw. das ist aber hier nicht relevant, da Konstant). Bei ein und der selben Drehzahl habe ich eine Last von x Watt und y Nm Drehmoment. Dabei ist es erstmal egal ob BR- oder BL-Elektromotor, Dampfmaschine, Verbrenner ..., die Last ist hiervon nicht abhängig.

Die "Heizleistung" im Motor und Regler ist nur Abhängig vom Wirkungsgrad, da die Last bei selber Drehzahl immer die selbe ist.

 

Die Frage ist, wie sich die Wirkungsgrade von BR- und BL-Antrieb bei Teillast verhalten.

 

Am reinen tackten des Reglers kann es eigentlich nicht liegen, da das BR- und BL-Regler bei Teillast tun, BR-Regler auf einer Phase und BL-Regler auf 3 Phasen. Das Kommutieren der Spulen machen beide Motoren, der eine Mechanisch, der andere elektromisch.

 

BL-Motoren werden aber definitiv bei Teillast sehr warm. Bauart bedingt erhöhte Wirbelstromverluste bei Teillast? Einige Hersteller werben mit Teillastfest, andere schränken die Teillastfähigkeit ein.

 

Grüße

Alex

[K_Mar]

Das Problem liegt im Motoraufbau und nicht am BL oder BR.

Die Teillastprobleme können bei Bürstenmotoren genauso auftreten. Der Haken bei BLs liegt in der Regel darin, das dort häufig die Magnete nicht segmentiert sind und daher das Takten Wirbelströme in den Magneten induziert. Das Drehzahlstellen erfolgt bei beiden Motortypen im Prinzip gleich. Bei DC-Stellern wird bloß mittlerweile die Taktfrequenz angegeben, bei BL-Umrichtern leider nicht. Bei meinen Eigenbaustellern/Umrichtern kenne ich diese Probleme nicht, da die Taktfrequenz immer im nicht hörbaren Bereich liegt. Der eine Stellen für einen Maxon-BL wird z.B. eine Taktfrequenz von 350kHz bekommen, da die Motorinduktivitäten sehr gering sind.

Die Erklärungen zu den Akku-Kabellängen sind auf sehr dünnem Eis. Die meisten Überspannungen bei langen Kabeln kommen nicht durch den Wiederstand, sondern durch die Leitungsinduktivität, Sprich:

Ein etwas querschnittsknappes Kabel, bei dem + und - zwischen Steller und Akku verdrillt sind ist deutlich besser als dicke "Kupferbergwerke", bei den + und - Kabel weit auseinander liegen und eine riesige Fläche aufspannen.

 

Die etwas unglückliche Bezeichung Rubycon soll nur für einen hochwertigen niederimpedanten Elko stehen, genauso wie sich für Papiertaschentücher ein Firmenname durchgesetzt hat.

Die Elco-Reihen FM, FC und FR von Panasonic sind genauso geeignet, die FC Reihe ist günstig bei Reichelt erhältlich.

http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-5000-10000h/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUP=B31C;GROUPID=5513;START=0;OFFSET=75;SHOW=1;SID=40TRd87H8AAAIAAHvFs@434a04f0ca3744034872d73a13017170d

 

Gruß Klaus

Edited January 15, 2013 by K_Mar

[pqv100]

Moin Gemeinde,

mir (als elektrischer Analphabet) ist nicht klar, wie und wo diese Elcos verbaut werden sollten. Soweit ich verstanden habe, befinden sich diese Elco's irgendwo zwischen BL-Motor und Regler. Stimmt's? Nur wie werden die nun verschaltet? Kann da mal jemand ein Schaltbild einstellen? Auch ein Foto wäre sehr hilfreich... Löten kann ich ja... Muss nur Wissen, was ich wo hinlöten müsste...

[coriolis]

Die etwas unglückliche Bezeichung Rubycon soll nur für einen hochwertigen niederimpedanten Elko stehen, genauso wie sich für Papiertaschentücher ein Firmenname durchgesetzt hat.

Die Elco-Reihen FM, FC und FR von Panasonic sind genauso geeignet, die FC Reihe ist günstig bei Reichelt erhältlich.

http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-5000-10000h/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUP=B31C;GROUPID=5513;START=0;OFFSET=75;SHOW=1;SID=40TRd87H8AAAIAAHvFs@434a04f0ca3744034872d73a13017170d

 

Gruß Klaus

 

Hallo Klaus,

 

der Link bei Reichelt zeigt wohl nur die FR-Type. Die geht dann sicher auch?

Welche Kapazität sollte man denn nehmen? Je größer desto besser? Oder hängt das irgendwie mit der Akkukapaztität oder der Akkuspannung zusammen?

 

Gruß

Martin

[MiSt]

_{Die (Zusatz-)Elkos sitzen nicht zwischen Regler und Motor.}

 

_{Man lötet sie am Reglereingang zwischen Plus und Minus vom Akku. Dort hat der Regler auch serienmäßig schon welche. Bei sehr langen Kabeln zum Akku kann man auch Elkos in die Mitte der Kabel zwischen Plus und Minus löten.}

 

_{Die Elkos müssen die Eigenschaft "Low ESR" und genug Betriebsspannung haben, die Marke spielt keine große Rolle.}