Kann ein BL-Motor unterfordert sein??

[milzinger]

Hallo Jungs ich habe folgendes Anliegen.

Ich besitze mittlerweile 6 Stück Lehner Motoren. Bei meiner neusten Konfig. stelle ich aber ein Phänomen fest welches ich bisher nicht kannte.
Ich fahre 2x 1950/7 LK und WK in einer Freya an je 6s mit Props so um die 42mm das ganze rennt auch sehr ordentlich.
Zu den Daten. Fahrzeit an 4000er SLS Akkus 6 min bis zu einer Abschalspannung von 3,3 V/Zelle. Macht also einen gerechneten Strom im Mittel von lächerlichen 40A. Das Loggerfile (Eagletree) sagt dagegen noch weniger, klar es kommen ja nicht die ganzen 4000 mAh aus dem Akku. Also Strom im Mittel 37A, Spitzenströme bei 112A. Wasserkühlung sehr gut Strahl schießt 20cmm weit aus dem Boot.
So jetzt meine verduztes Gesicht. Die Motoren werden gut warm 50 bis 55°C an der Welle. HALLO ich fahre ein Wochenendsetup in diesem Schiff, alle meine anderen Lehner bleiben fast an der Frostgrenze mit 35°C und im Rigger fahre ich mit 180A Spitze und dieser Motor lacht sich eins.
Kann mir einer mit ählichem Setup seine Erfahrungen sagen?
Regler sind in allen Schiffen gleich, gleiches Timing, daran kann es also auch nicht liegen. Teillast wurde bewusst vermieden -> Trotzdem warm. Und da beide Motoren bis auf 1-2°C identisch warm sind tippe ich nicht auf einen "schlechten" Motor.
Ich bin echt ratlos, ich denke jetzt nicht dass die 55°C schon an der Grenze der Magneten sind aber es fahren hier welche diese Motoren mit 47er Props oder mit 7 oder sogar 8s. Was macht die Temp erst dann?
Gebt mir einfach eine kurze Response was ihr für Erfahrungen in Sachen Temp. mit euren Motoren gemacht habt, oder wo die termische Grenze für Lehner-Magneten liegt.

Grüße Andy

[Thomasköhler]

Also laut Lehner HP liegt der Wirkungsgrad bei 22 Volt und 37 Ampere bei guten 91,7 %, das ist zwar leicht unter dem optimalen Wirkungsgrad, sollte aber dennoch nicht so sehr viel Abwärme produzieren.

Wieviel Grad Timing hast du denn eingestellt? Und mal überprüft ob die Regler wirklich voll aufmachen?


Den 1950-7 fahre ich an 5s2p Lifepo mit 42er K im ungestuften Mono (Cigarette vom Schnippie) bei ca. 40-45 Ampere im Schnitt da wird nix sonderlich warm......Timing bei 8° am 9100-6 Robbe Roxxy Regler.

[KaiM]

Die Ursache kann mannigfaltig sein, dazu müsste man mal das fahrende Boot sehen.
Aber sicher sollte man auch mal die maximalen Drehzahlen vergleichen die deine verschiedenen Setups produzieren, gehe einfach mal davon aus daß die Drehzahlen weitaus geringer sind.
Auch könnten die Propeller zu wenig Lift erzeugen und damit der Antrieb zu getaucht sein, was aber eigentlich nicht sein kann bei dem geringen Durchschnittsstrom, vielleicht auch zu viel Kavitation und zu häufiges anfahren könnten ein weiterer Grund sein.

Sind die Kühlwasseranschlüsse auch möglichst senkrecht auf dem Motor?

Wobei 55 ° an der Welle nicht wirklich als kritisch zu betrachten sind in meinen Augen, ist die Temperatur vorne und hinten an der Welle dieselbe?

mfg

[milzinger]

Danke für eure Meinungen,
Ja Thomas das sind auch meine einzigen Lehner die so warm werden. Timing ist 7°.
Kühlwasseranschlüsse sind absolut senkrecht und da die Motoren sogar leicht nach vorne geneigt sind ist der Auslass der höhere von beiden Anschlüssen.
Welle hat gefühlt vorne und hinten die gleicht Temp, wobei nur vorne das Thermometer benutzen kann.
Um all die Faktoren wie Anfahren und Teillast zu vermeiden bin ich gestern extra nur große Bögen mit langen Gerade gefahren, Ergebnis auch so warm.
Abstimmung hin oder her, der Strom ist ja echt gering und ich kann auf der Geraden fast unter dem gesamten Schiff durchschauen.
Vielleicht habt ihr ja noch weitere Ideen.

Grüße Andy

[KaiM]

Mal andere Props(größer und auch kleiner, oder andere Steigung) probiert um die Unterschiede festzustellen?

mfg

[milzinger]

Ja von verkeinerten 1,4 40ern H&M, 4213/3 PS, X442 T&C AB bis 4218/3 PS alles durch. Temp bleibt nahezu gleich. Einzig die 45er AB hab ich noch nicht versucht, dafür ist unser See nicht groß genug.
Vielleicht muss ich einfach damit leben.
Und ja du hast recht es sind die Motoren die gesamt am höchsten drehen. Vielleicht sollte ich meine Frage dann umformulieren, steigt die Wärme mit höherer Drehzahl. Aber ich bin auch deutlich unter 40 000, da fahren andere ganz krankere Setups.
Grüße Andy

[KaiM]

Sicher gibt es krankere Setups, aber die kommen in der Regle auch nicht auf eine Fahrzeit von 6 Minuten, ich denke wenn du das Fahren nach 3 Minuten abbrichst wirst du ganz andere Temperaturen vorfinden.

Und natürlich steigt mit der Drehzahl auch die Temperatur.

Lass mal eine bL(auch wenn man es nicht tun soll) ohne Last laufen, selbst bei halbgas wirst du dich wundern wie schnell das Ding in deiner Hand auf Temperatur kommt.
Auch Kühlt die WK nur aussen den Mantel, aber der Rotor ist vom Stator, und damit auch vom Gehäuse durch Luft(schlechter Wärmeleiter) getrennt, und die LK ist halt eher zur Eigenberuhigung als zur Kühlung geeignet, da müsste der Lüfter ganz anders konstruiert sein, was dann aber bedingen würde, das für Rechts und Linkslauf unterschiedliche Lüfter/Motoren zum Einsatz kommen müssten.

Hast du auch mal 2-blättrige Props probiert da sollte die Temperatur sicher noch etwas runtergehen(bei "normalen" Steigungen);).

mfg

[milzinger]

Hallo Kai,

ja die H&M sowie die 42er Andy Brown sind 2 Blättrige Props mit je 1,4er Steigung. Die Temp geht etwas runter aber max so 3 bis 4°C.
Sind dann immer noch um die 50°C.
Dafür wird das Schiff dann unruhiger, die 3 Blättrigen laufen besser :)
Ich hab Lehner leider noch nicht erreicht, ich würde gerne wissen wo denn die Grenze für seine Magnetisierung liegt.

Danke nochmals für deine vielen Anregungen.

Grüße

[MiSt]

In Gleichstrommotoren mit und ohne Bürsten gibt es zwei Grundtypen von Verlustleistung: Ohm'sche Verluste in der Wicklung und sonstige Verluste durch Lagerreibung und Wirbelströme.

Erstere überwiegen bei hohen Strömen, also oberhalb des Punktes optimalen Wirkungsgrades. Letztere überwiegen unterhalb des Punktes optimalen Wirkungsgrades, wo sich Dein Setup aktuell bewegt. In diesem Maximalpunkt sind die Anteile gleich.

Wirbelstromverluste und Lagerverluste sind drehzahlabhängig und entstehen im Falles des BL primär im Rotor, der nun einmal per WK nicht kühlbar ist.

Daher hat man die Luftkühlung erfunden, die zum einen drehrichtungsunabhängig designbar ist (reines Radialgebläse wie in 700'ern arbeitet auf Fliehkraftbasis für beide Richtungen) und zum anderen den Rotor effektiv kühlt, so denn eine freie Luftzirkulation vom anderen Motorende her möglich ist (auch wie beim 700'er und seinen ehernen Einbauregeln).

Insofern ist es nicht soooo verblüffend, wenn sich nach 6 Minuten ausgerechnet im Rotor etwas Wärme aufgebaut hat. Wenn dann noch evtl. eine Kupplung mit Gummiseele den Rotor von der Welle thermisch entkoppelt (so ist das leider in manchen meiner Boote), so läßt sich das kaum vermeiden.

[Sika]

Es gibt 2 Möglichkeiten wo die Wärme herkommt:
a) aus dem Motor
b) aus dem Antriebsstrang.

Um dem auf den Grund zu gehen würde ich den Leerlaufstrom der Motoren messen, einmal Motor ausgebaut (ohne Kupplung etc.) und einmal Motor eingebaut im Boot (mit Kupplung, Welle, Prop).

Dazu jeweils das Timing auf ganz soft stellen (passendes Timing für den Leerlaufbetrieb) und die Spannung nicht zu hoch wählen - man will maximal die Lastdrehzahl treffen. Für den ersten Versuch würde ich aber weit darunter bleiben: 8-14V aus einen Netzteil sollten es tun.

Der Leerlaufstrom ohne Anbauteile gibt Aufschluß über die Verlustleistung, die im Motor entsteht. Für den Betriebspunkt beträgt diese: P_Verlust = I_Leer [A] x U_Betrieb [V] x 2. (2x zur Abschätzung der ohmschen Verlusten, die im Betriebspunkt genau gleich den Leerlaufverlusten sind).

Der Unterschied zwischen Leerlaufstrom ohne und mit Antriebsstrang gibt Aufschuß über die Velustleistung, die im Antriebsstrang entsteht und beträgt: P_Welle = (I_LeerImBoot [A] - I_Leer [A]) x Betriebsspannung [V].

Danach kann man weiter reden.

Unterfordern kann man einen Elektro-Motor (egal ob Bürste oder BL) insoweit, dass man einen Motor für einen falschen Betriebspunkt gewählt hat: dann sind entweder Leer- oder ohmesche Verluste zu hoch.

Der Durchschnittstrom über die gesamte Fahrzeit ist da bei einem Cat (mit langen Auslauf- und Wendepausen) relativ nichtssagend.

Stattdessen sind die Geraden interessant, also der Stromverlauf vom Beschleunigen bis zum Ende der Geraden (was du dank Logger ja messen kannst). Für diesen Bereich sollte der Motor ausgesucht werden: der Betriebspunkt sollte ca. mittig in diesem Fenster liegen, ganz kurze Peaks kann man dabei vernachlässigen.

Laut Grafik bei LMT sollte sich der Strom für deinen Motor an 6s auf der Geraden zwischen 150A am Anfang Richung 70A am Ende bewegen, kurze Peaks bis 180-200A sind dabei ok. Liegst du darunter, dann ist der Motor "überdimensioniert", was im Verhältnis zu hohe Leerlaufverluste bedeutet und damit bei der langen Laufzeit den Motor erwärmt.

Jörg

[TheHavoc]

Ein superinteressantes Thema ! Ich kann leider mangels genug Fachwissens (keine Ironie) nicht viel konstruktives beitragen, hätte aber mal im Umkehrschluss diesbezüglich eine Frage: ist es mit der heutigen Akkutechnologie dann quasi "illusorisch", mit immer hochkapazitiveren LiPO´s mehr Fahrzeit rauszukitzeln ? "Will" diese Mehrkapazität nicht dann sozusagen so schnell wie möglich "vernichtet" werde, weil die Hochleistungsmotoren, falls "unterfordert", zu heiss werden ?

[Sika]

Prinzipiell ist es schon möglich, ein Setup zu finden, was auch lange Laufzeiten zuläßt.

1. Je besser der Wirkungsgrad des Motors (möglichst effizienter Motor und möglichst im richtigen Punkte betreiben), desto weniger Wärme entsteht, desto kälter bleibt der Motor.

Bei 1 kW (15V x 66A) Eingangsleistung entsteht bei 90% Wirkungsgrad 10% Wärme = 100W, was schon einem ziemlich dicken Lötkolben entspricht. Hätte der Motor nur 70% Wirkungsgrad (=billiger Chinaböller und im falschen Betriebspunkt) so sind das 300W, die 3-fache Wärmeleistung.

2. Man muß einen Motor in einer Größe aussuchen bzw. einen vorhandenen so nutzen, so dass er den maximalen Wirkungsgrad genau dort erreicht, wo man Leistung fordert - das geschieht wie oben beschrieben unter Last auf der Geraden. Nur dann hat man minimale Verluste (=Wärmeentwicklung). Die vorhandenen Motor-Rechner helfen dabei.

3. Die Temperatur des Motor ist
a) durch die Wärmekapazität des Motors selbst (Leistung zum Erwärmen des Motors selbst) und
b) die Wärmeabfuhr (die Menge an Wärme, die man kontinuierlich abführen kann) bestimmt.

Zu a.)

Die Temperatur-Erhöhung (ohne Wärme-Abfuhr) beträgt:

dT [K] = P_V [W] * t [s] / { c [J/kg K] * m [kg] }

mit
P_V = Verlustleistung des Motors
t = Zeit in s
c = spezifische Wäremkapazität (z.B. ca. 385 J/kg K für Kupfer)
m = Masse in kg

Beispiel:
Motor Größe 1950 (Gemisch aus verschiedenen Stoffen)
-> geschätzt c=500, 0.35kg

Fall 1: SAW
10s bei 300W Verlustleistung (90% Eff. bei 3KW = 5s LiPo bei 175A)
=> dT = 300*10/(500*0.35) = 17° Temperaturanstieg.

Fall 2: Hydro B/2
300s bei 100W Verlustleistung (90% Eff. bei 1KW = 4s LiPo bei 66A)
=> dT = 100*300/(500*0.35) = 170° Temperaturanstieg.

Fall 3: Just4Fun (XL Chinamotor an 5s 4000er)
120s bei 600W Verlustleistung (70% Eff. bei 2KW = 5s LiPo bei 110A)
=> dT = 600*120/(500*0.35) = 411° Temperaturanstieg.

Fazit: Für zwei SAW Passes kommt man bei guten Komponenten völlig ohne Kühlung aus, für 5min kontinuierlichen Betrieb klappt das nicht. Ein heißes Just4Fun-Setup mit billigem Motor bedeutet Kernschmelze (was man leider viel zu häufig sieht). Selbst 12s Betrieb schaffen schon +40° und erst recht, wenn der Motor nur ein 540L und damit noch leichter ist.

Zu b.)

Wie man oben sieht, muss ein Motor für den Dauerbetrieb gekühlt werden. Die Menge an Wärme, die im Motor entsteht, muß kontinuierlich abgeführt werden. Der Wärmeübergang zum Kühlmittel hängt von dessen physikalischen Eigenschaften, der Kontaktfläche und der Temperaturdifferenz zwischen Motor und Kühlmittel ab. Es stellt sich dann bei einer bestimmten Motortemperatur eine Gleichgewicht ein, dann wenn abgeführte Wärme = zugeführter Wärme.

Die Praxis im Boot zeigt, dass es durch Wasserkühlung für die oben beschriebene 1950er Motorgröße (Fall2) machbar ist., ca. 100-150W an Wärme dauerhaft abzuführen und dabei eine Gleichgewichtstempertur von ca. 40-60° zu halten. Liegt man durch Fehlabstimmung daneben (mehr Verlustleistung), oder funktioniert die Kühlung nicht einwandfrei, so kann der Motor sehr schnell überhitzen.

Wie von Michael (MiSt) beschrieben ist das aber nicht ganz so einfach, da sich manche Teile im Motor sich nur schlecht kühlen lassen - daher am besten bei hohen Verlustleistungen Luftkühlung (Rotor&Wickung) und Wasserkühlung (Wicklungen&Rückschluß) kombinieren.

Jörg

[TheHavoc]

Danke @ Jörg und Co. für die Info !!

[peter freiberger]

Hallo!

Ein superinteressantes Thema ! Ich kann leider mangels genug Fachwissens (keine Ironie) nicht viel konstruktives beitragen, ...
Hast mir sozusagen die Worte aus dem Mund genommen.
Was ich nicht verstehe: Die Helipiloten fliegen doch mehr oder weniger meistens Teillast ohne dass ihnen dauernd Motore oder Regler sterben. Ist deren Luftkühlung so viel besser oder wie machen die das?

Gruß Peter

[Funfahrer]

Ich denke Boote erzeugen weitaus mehr Last oder eine komplexere weswegen die Hardware auch mehr gefordert wird. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege.

[Sika]

Wie geschrieben, die Temperatur für ein Dauersetup ist eine Frage des Gleichgewichts von Verlustleistung, die im Motor entsteht, und nach außen abgeführter Wärmemenge.

Ne vernünftige Lüfterkühlung und ein auf Teillast sowie den benutzten Betriebspunkt optimierter Motor und dann klappt das bei den Helis problemlos. Ebenso bei Booten, Autos oder Fliegern.

Was halt nicht so gut klappt ist einen heißen SAW-Motor (gemacht für 80-150A) für ein Sonntags-Setup zu verwenden indem man z.B. den Prop klein und flach macht und dann denkt der Motor würde auch bei 40-50A perfekt funktionieren. Wie oben geschrieben funktioniert der Motor ja, aber er produziert um "unterforderten Betrieb" eben etwas mehr Verluste (=Wärme) als ein Motor, der für 40-50A optimiert ist.

Und bei obigem Setup bleibt zusätzlich die Frage, ob es nicht vielleicht doch die Wellenanlage ist, die zusätzlich zur Erhitzung beiträgt.

Jörg

[peter freiberger]

Hallo,

wieder einmal was dazugelernt. :thx:

Gruß Peter