|
Diese Webseite ist privat nach § 55 Abs. 1 RStV, gestaltet von Dr. Ralph Okon, Anger 97, DE 99880 Teutleben. Es werden von mir keine cookies verwendet. Es werden durch mich keine Daten von Nutzern erhoben. Auf die Erhebung von Nutzerdaten durch den Provider (die 1&1 Internet SE und die 1&1 Telecommunication SE sind Unternehmen der United Internet Gruppe) habe ich keinerlei Einfluss. Über die Datenerhebung und Datennutzung durch den Provider können Sie sich hier informieren. |
12022023 by DrRalphOkon
Das folgende Diagramm zeigt die Verlustanteile für einen real existierenden 10P-Aussenläufermotor auf Drehzahl und Wirkungsgrad bezogen.
Die Wirkungsgradberechnung mit dem Algorhythmus des Antriebsrechners ist eine Modellrechnung, die Motor/Stellerkombination nur gemeinsam als Wirkeinheit betrachten kann.
Beim Teillastbetrieb (Helis, Kunstflieger) gelten sehr viel kompliziertere Zusammenhänge, die so einfach nicht darstellbar bzw. überprüfbar sind.
Das wird natürlich im Modellbaubereich von diversen Herstellern gern genutzt, zu behaupten, ihr Produkt sei bei Teillast exorbitant besser als das ihrer Mitbewerber.
Einem einfachen Modellbauer ist es definitiv nicht möglich, dem wirklich auf die Spur zu kommen.
Bei η max. (Wirkungsgradmaximum) fallen bei oben gezeigten Beispielmotor noch insgesamt 8% Verluste an.
Etwa die Hälfte davon sind - wie man leicht erkennen kann - Kupferverluste.
Also bleiben bei diesem Motor für alle restlichen Verluste (rot gezeichneter Bereich) genau 4% (!) am Punkt eta max.
Am Hochlastarbeitspunkt etwa bei eta = 80% (also wo wir unsere Modellbaumotoren betreiben) sieht das noch etwas anders aus.
Hier entfallen beim Beispielmotor auf die Nichtkupferverluste noch ca. 1% - bei gleichzeitig 19% Kupferverlusten!
Wenn man nur die Verlustverteilung betrachtet stehen an diesem Punkt 5% Nichtkupferverluste 95% Kupferverlusten gegenüber!
Der hellblau hinterlegte Bereich des Diagramms kennzeichnet den sinnvollen Betriebsbereich des Motors.
Er endet spätestens am sogenannten Grenzpunkt, ab welchem die relative Zunahme der Eingangsleistung größer ist,
als die relative Zunahme der Ausgangsleistung, was stets bei genau 62,5% der Leerlaufdrehzahl der Fall ist.
Sprich, ab dort wird jegliche zusätzliche zugeführte Eingangsleistung nur noch in Wärme umgesetzt und hat keine Erhöhung der mechanischen Ausgangsleistung mehr zur Folge.
Eine höhere Belastung des Motors wäre erfahrungsgemäß ohnehin nur beim Einsatz eines sensorgesteuerten Stellers möglich, weil der sensorlose Steller dort oft wegen der hohen Sättigung des Statoreisens die Back_EMK nicht mehr sauber lesen kann und die Motor/Steller-Kombination ohnehin die Mitarbeit verweigert.
Was hat es nun mit der schwarz gezeichneten n / n0 Linie auf sich, die von links oben nach rechts unten durch ds Diagramm läuft?
Wenn das Diagramm so konfiguriert ist,
dass auf der Y-Achse 0-100% Wirkungsgrad angezeigt werden und auf der X Achse 100% bis 0% Drehzahl, kann es 2 ganz wesentliche Sachverhalte vermitteln.
Zunächst kann man mit ihrer Hilfe die Datenqualität grob abschätzen.
1. Die Wirkungsgradkurve kann bzw. darf diese n / n0 Linie nicht überschreiten, wenn die aufgenommenen Daten korrekt sind.
Und weil das so ist, kann
2. der Wirkungsgrad an keinem Punkt höher sein, als das Verhältnis der Drehzahl am Arbeitspunkt (n) zur Leerlaufdrehzahl (n0).
Damit kann man bei gegebener Leerlauf und lastdrehzahl sehr leicht erkennen, ob die von den Motorherstellern veröffentlichten Wirkungsgradangaben überhaupt möglich sind.
Natürlich darf das Diagramm auch gern nur den interessanten Ausschnitt des Gesamtbildes zeigen - solange die Achsenverhältnisse gewahrt bleiben, funktioniert es!
Die komplette mathematische Herleitung der Lage des Grenzpunktes und der Bedeutung des n / n0 Verhältnisses hat HELMUT SCHENK hier detailliert dargelegt.