SinusLeistungsSteller - Entwicklungsstand/2007 |
... nachfolgend das Jahr 2007 im Überblick: 08.12.2007: ...nochmal ein paar Ampere draufgepackt! Mit einer Endstufe jedoch mit Kühlkörper konnten wir bis auf 210Aac erhöhen, ohne daß der SLS Schaden nahm. Um hohe AC-Ströme zu generieren, wurde wieder der 40"x15" Propeller montiert. Durch den dadurch etwas schwächeren Luftstrom bei kleinerer Drehzahl erwärmte sich der Motor stärker. Trotzdem waren noch 15 Sekunden bei vollem Strom möglich bis die Motorwicklungen die 100°C Grenze überschritt. Wiederum hochgerechnet auf zwei Endstufen entspräche das einem SLS-60-420 !!! Unten zunächst der gesamte Versuchsablauf; darunter der 210A-Peak als vergrößerter Ausschnitt; daneben der verwendete SLS mit Zusatzkühlkörper (dieser wurde nur provisorisch mit Wärmeleitpaste und Kabelbinder befestigt - OK, das ginge sicherlich besser ...) ![]() ![]() ![]() 05.12.2007: Heute stand der Test eines SLS-60-200 mit nur einer Endstufe(!) auf dem Programm. Wie im Versuch vom 16.11. (s.u.) haben wir den SLS ohne Kühlkörper am Kupferband-Motor mit 30x25 Propeller betrieben - aber eben nur mit einer Endstufe (also mit nur 12 MOSFETs). Es war klar, daß der Temperaturanstieg jetzt wesentlich steiler sein würde. Viel interessanter fanden wir die Frage, bis zu welchem Strom diese Konfiguration durchhalten würde... Ab 130Aac haben wir den Versuch im ´Pulsbetrieb´ weitergeführt und um jeweils 5Aac erhöht. bis 175Aac ging alles gut - erst beim Versuch auf 180Aac zu erhöhen, hat es ein Pärchen MOSFETs zerlegt. Die genaue Ursache müssen wir noch herausfinden... Jedenfalls scheint es so zu sein, daß wir bei Verwendung von zwei Endstufen auf einen SLS-60-300 hochrechnen dürfen! ... und zusätzliche Kühlkörper haben wir auch noch als Option. ![]() 16.11.2007: Der SLS-60-200 konnte inzwischen bis an seine nominale Stromgrenze (Iac=200A) ausgefahren werden. Gleichzeitig konnten wir mit diesem Versuch auch die bisher nur hochgerechnete Leistung unseres Kupferband-Motors nachweisen: bei 200Aac Motorstrom mußte unser Konstanter 9.300W liefern - die geringe Temperaturerhöhungen des SLS (<60°C) und des Motors (<95°C) gibt uns Gewissheit, daß diese Leistung auch zum Großteil am Propeller ankam! Verwendet wurde ein 30"x25" Holzpropeller, der bis auf eine Drehzahl von 4400U/min kam. Der SLS-60-200 mit zwei Endstufen war ohne zusätzliche Kühlkörper im Luftstrom des Propellers platziert und kam trotzdem nur auf knappe 60°C (als Ergebnis einer nochmaligen Reduzierung der Schaltverluste). Würden wir Kühlkörper verwenden, sind wir sicher, daß wir 300Aac und mehr schaffen können! Noch fehlt uns hierzu leider der richtige Motor und eine entsprechend leistungsfähige DC-Quelle (wiedermal kommt unser Konstanter aber auch das Drehstromnetz an die Grenze). Deshalb werden wir zunächst mal mit nur einer Endstufe weiterarbeiten und versuchen damit auf 150Aac(+) zu kommen. Auf zwei Endstufen hochgerechnet wären das dann 300Aac(+)... Im Bild unten zeigen wir den mitgeschnittenen Versuch, der im strom-/drehmomentgeregelten Mode durchgeführt wurde. Zwischen den Hochstromphasen legten wir immer wieder mal eine Pause ein, um den Motor wieder auf 60°C abzukühlen. Im vorletzten Peak (um die 8. Minute) ging der Konstanter in Strombegrenzung (war auf 170Adc eingestellt), wie am kurzen Einbruch der Spannung gut zu sehen ist. Im letzten Hochlauf wurde die Strombegrenzung dann auf 200Adc eingestellt - jetzt gings bis auf 200Aac bzw. 9.300W (180Adc bei 51,8V) rauf... und das alles im regelbaren Teillastbereich! :-) ![]() 14.09.2007: Letzte Woche berichtete uns Herr Süss am Telefon von seinem speziellen Antriebsproblem. Heute hat er uns besucht und das Problem wurde gelöst :-) ... mehr hier! ![]() 13.09.2007: Lange mußten wir auf den ersten vergossenen SLS mit Kupferschienen warten. Hier ist er nun endlich! Trotz der schweren Kupferschienen mit einem Querschnitt von 30mm² und der beiden geschraubten Hochleistungs-ELKOs und der zwei Fingerkühlkörper bringt er nur 596g auf die Waage (ohne die Kühlkörper sind es nur 510g). Bei guter Anströmung müßten in dieser Konfiguration 10KW Dauerleistung möglich sein! Das entspricht einem Leistungsgewicht von nur 60g/KW. Mit etwas größeren Kühlkörpern könnten wir uns auch einen SLS mit 60V und 300A gut vorstellen - erste Versuche in diese Richtung werden wir in Kürze durchführen ... Die Kupferschienen sind noch handgearbeitet - also praktisch unbezahlbar ;-) Deshalb wird es die Option "Kupferschiene" zunächst auch nur in absoluten Ausnahmefällen geben. Leider kommt das schöne kräftige Blau der Vergußmasse (wir hatten ja versprochen, etwas Farbe ins Spiel zu bringen) auf den bei Kunstlicht gemachten Aufnahmen nicht optimal rüber. ![]() ![]() ![]() ![]() 05.09.2007: Die letzten Wochen haben wir uns vorrangig um andere Projekte kümmern müssen - unser "Hobby" (der SLS) blieb dabei leider etwas auf der Stecke. Ja, auch die Aktualität unseres Internetauftrittes hat leider etwas leiten müssen! Einige haben sich schon gewundert, warum es hier keine Neuigkeiten mehr zu lesen gibt. Wir können jedoch alle beruhigen: seit Anfang diesen Monats sind wir wieder mit neuem Schwung und neuen Ideen mit der Weiterentwicklung des SLS beschäftigt! Über die Ergebnisse wird hier natürlich berichtet werden ... 06.07.2007: Im Bild unten ist der erste vergossene SLS-60-200 zu sehen. Probleme entstanden zunächst durch mechanische Spannungen im vergossenen Zustand während des Temperaturwechseltest. Diese Probleme konnten durch geeignete Wahl der Vergußmasse beseitigt werden. Als vergossene Version bringt der SLS trotz einer über 30cm langen Batteriezuleitung (2x4mm²) nur 430g auf die Waage - also gut 20g weniger als mit Alu-Gehäuse! Viel entscheidender ist jedoch daß sich die Endstufen zur optimalen Kühlung direkt der Umgebungsluft präsentieren und dabei die Elektronik selbst vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Die beidseitig zugänglichen Kühlflächen haben eine Fläche von 2 x (6x6)cm = 72cm² - hier können je nach Bedarf weitere Kühlmaßnahmen angebracht werden. Auch der SLS mit Kupferschienen auf der DC- und AC-Seite wird in einer vergossenen Version erhältlich sein. Hierfür müssen wir die Vergußform etwas anpassen - ist aber keine große Sache. Auch zu erwähnen ist, daß das dunkle Grau der Vergußmasse nicht der entgültigen ´Optik´ entspricht. Wir werden in den folgenden Versuchen etwas Farbe ins Spiel bringen :-) ... ![]() ![]() ![]() 11.06.2007: Die Vergußform ist da! Im Lauf dieser Woche kommen wir hoffentlich dazu, sie auszuprobieren und die ersten vollvergossenen SLS auf die Beine zu stellen. Das Alu-Gehäuse bzw. der Schrumpfschlauch könnte dann entfallen. Die Endstufen sind dadurch direkter für externe Kühlmaßnahmen (Zusatzkühlkörper unterschiedlicher Größen, Lüfter oder auch Wasserkühlung) von beiden Seiten zugänglich. In Kürze mehr ... Außerdem haben wir die entstehende Verlustleistung durch Bestückungsänderung der Endstufen nochmals wesentlich reduzieren können. In Verbindung mit dem hocheffektiven Entwärmungskonzept rücken noch höhere Ströme und Leistungen bald in greifbare Nähe. 25.04.2007: Heute hatten wir Besuch von Dr. Werner Eck und seinem Kollegen Joachim Geiger. Herr Eck hat einen Außenläufer für den Direktantrieb eines Gleitschirms entwickelt und gebaut, den wir heute auf unseren SLS-60-200 Prototypen eingemessen und auf Leistung getrimmt haben. Für Anwendungen dieser Art, wird der SLS mit Hochleistungs-ELKOs sowie Stromschienen (30mm²) ausgerüstet. Noch steht uns die vergossene Version des SLS nicht z.V. ... um die Elektronik gegen Staub etc. zu schützen, wurde der SLS deshalb mit einem gelben Schrumpfschlauch und aufgeklebten Fingerkühlkörpern versehen. Zur Messung sind wir auf den Flugplatz Hettstadt umgezogen. Noch wurde nur am Boden und mit Konstanter gearbeitet (der Erstflug mit SLS steht noch aus) wobei Leistungen bis 10KW erreicht wurden. Die hierbei gemessenen 180A bei knapp 56V am DC-Eingang entsprechen ca. 150A(eff) im Motor - der SLS hätte also noch etwas ´Luft´ für mehr Motorstrom! Leider reichte dem SLS die verfügbare Kühlluft im Windschatten von Werners Rücken nicht aus, um diese Leistung dauerhaft zu halten. Trotz dieser ungünstigen Einbaulage waren die 10KW immerhin schon für mehr als eine Minute möglich. Echt beeindruckt hat uns der Eck´sche Motor! Er stellt diese Leistung schon bei weniger als 2000U/min am 1,5m Propeller an - ohne Getriebe! Die 10KW trauen wir ihm als Dauerleistung durchaus zu - zumal Herr Eck eine neue (verbesserte!) Version des Motors in Arbeit hat ... ... Vielen Dank Werner! ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 10.04.2007: Über Ostern haben wir den SLS-60-200 in Peter Schmalenbach´s wunderschönen Mustang (2,86m Spannweite bei 19kg Abfluggewicht) unter Realbedingungen getestet. Für den Anfang wurde der Motorstrom auf 145A(eff) begrenzt - das entspricht im Stand bei max. 6400U/min einem Akkustrom von ca. 160A, wie wir vorher am Prüfstand ermittelt haben. Dieser Strom stellte das Limit für den verwendeten 14S3P LIPO-Akku dar. Im Peak waren also mehr als 8KW möglich, welche Peter dann auch mit sichtlichem Genuß ausreizte ;-) ... Vielen Dank Peter! ![]() ![]() ![]() 03.04.2007: Ein erstes Exemplar des neuen SLS-60-200 wurde für Testzwecke am Prüfstand vermessen. Mit unserem Kupferband-Motor und 40"-Propeller waren 200A(eff) Motorstrom ohne Probleme über mehr als 20s möglich - der SLS hätte sicher noch länger gekonnt, aber unser Motor sollte den Versuch überleben ;-). Den ungleichen Verlauf der gemessenen Temperaturen führen wir auf ungleiche Anströmung der Kühlkörper zurück; der SLS war offenbar leicht schräg im Luftstom positioniert. ![]() ![]() 12.03.2007: Die Serienteile mit dem verbesserten Entwärmungskonzept der Endstufen treffen Ende März bei uns ein! Dann gibt es endlich auch den 60V-SLS und auch die 2. Auflage des 42V-SLS wird die neuen Endstufen erhalten. Wir sind schon gespannt, welche Leistungssteigerungen (höhere Peakströme bzw. Verlängerung von Hochlastphasen) sich mit diesen neuen Endstufen realisieren lassen. Wie die Messung vom 8.1. (s.u.) zeigt, sollten aus Sicht des SLS Dauerströme von 240A(eff) in der Motorphase problemlos möglich sein... 09.02.2007: Hier die ersten Ergebnisse unserer Messungen: Ein SLS-42-220 wurde mit einem "XY_Regler" (blockkommutiert) unter gleichen Bedingungen vermessen. Durch Messung von Blind- und Wirkleistung auf der Eingangsseite des Reglers (Batterieseite) lassen sich eindrucksvoll die Unterschiede darstellen. Als Last haben wir jeweils einen PREDATOR mit einem 32"-Propeller an 37V Konstanterspannung betrieben; unser Leistungsmessgerät hat alle Größen unter gleichen Bedingungen gemessen. Die Meßwerte haben wir notiert und in aussagegräftige Diagramme überführt. Die wichtigste Erkenntnis vorweg: sowohl beim Gesamtwirkungsgrad (Regler+Motor) als auch beim Leistungsfaktor (Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung) liegt der SLS vorn! ... alle Details der Messung mit vielen Diagrammen und Diskussion der Ergebnisse HIER ![]() ![]() ![]() ![]() 02.02.2007: Die Wartezeit auf die neuen Endstufen gibt uns Zeit weiter an der Meßtechnik zu arbeiten: Ein professionelles Leistungsmeßgerät wurde angeschafft und bereits im Betrieb getestet. Mit diesem Gerät ist es sehr genau möglich (Wirk-/Blind-/Schein-)Leistung sowie Spannungen und Ströme (sowohl Mittel- als auch Effektivwerte) mit einer Abtastrate von 100kHz und einer Auflösung von 16Bit zu messen. Jetzt steht einem direkten Vergleich mit konventioneller Stellertechnik nichts mehr im Weg! Wir werden berichten ... 08.01.2007: Heute mußte ein SLS-42-110 zeigen, wie gut das neue Entwärmungskonzept wirklich ist. Mit nur einer Endstufe (-110!), die einen kleinen passiven Kühlkörper aufgepflanzt bekam, konnten wir erstmals sehen wie kühl das neue Konzept den SLS tatsächlich hält. Obwohl wir gegen Ende des 10-minütigen Laufs nochmals 20A draufpackten, stieg die Temperatur der Endstufe auf nur knapp über 60°C! Den damit gemachten Fortschritt kann man erst richtig würdigen, wenn man mit dem Trace vom 12.06.2006 (siehe weiter unten) vergleicht. Damals wurde zwar mit einem PREDATOR gemessen - aber der Strom macht ja bekanntlich die Verluste ... Überträgt man dieses Ergebnis auf den großen SLS mit 2 Endstufen, dann haben wir ein Problem: unser Motor ist schon wieder zu klein für die Tests... :-( ... nach diesen 10 Minuten kam die Wicklung auf 105°C ... Im Moment haben wir leider nur 3 Endstufen mit dem neuen Entwärmungskonzept als Prototypen vorliegen - weitere Endstufen für den Serieneinsatz werden uns - fertigungstechnisch bedingt - voraussichtlich erst ab März z.V. stehen. ![]() 02.01.2007: Die Kupferband-Wicklungen wurden mit Harz fixiert und der Stator anschließend in das Motorgehäuse eingebaut. Erste Tests bei Motorströmen bis 150A(eff) ergaben eine Erwärmung der Wicklung auf lediglich 85°C. Der 40"-Propeller wurde auf eine relativ hohe Steigung eingestellt, sodaß schon bei einer Drehzahl von nur 2.300 U/min entsprechend hohe Motorströme zustande kamen. Die Messung erfolgte bei einem Leistungsniveau von ca. 4KW und 37V Input. Hochgerechnet auf doppelte Drehzahl (bei kleinerer Steigung jedoch gleichem Motorstrom) müßte der Motor also bequem für 8KW Dauerleistung gut sein :-) ... Es scheint, als hätten wir endlich einen passenden Motor für die (Hochleistungs-) Tests unseres neuen SLS gefunden! ![]() ![]() ![]() Der SLS-interne Datenlogger zeichnete einen dieser Testläufe auf (s.u.) Das neue Konzept zur Entwärmung des SLS zeigt auch schon deutliche Verbesserung, wie an den Temperaturverläufen zu sehen ist. Mit dem alten Entwärmungs-Konzept erreichte der SLS vergleichbare Temperaturen bereits bei Strömen unterhalb von 100A. Auch der Gleichlauf der beiden Temperaturen ist nun nahezu ideal. Das neue Jahr fängt guuut an ... |