Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie berechne ich die Kapazitäten im Kabel zum BLDC Regler ?


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von Ratloser Modellflieger (Gast)


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Hallo,

es ist für die meisten von euch hier wohl Alltagsgeschäft aber ich habe 
damit ein großes Problem.

Mein Kollege und ich wir bauen gerade ein Modellflugzeug das mit 2 
Brushlessmotoren in den den Tragflächen angetrieben werden soll.

Es handelt sich um Kontronik Jazz 80-6-18 (80 Ampere Dauerstrom, 6 LiPo 
Zellen oder 18 NiMH Zellen) und einen Motor, der beim Start und beim 
"Beschleunigen" mit der verbauten Luftschraube einen Strom von 45 Ampere 
aus dem Akku fließen lässt.
Die Taktfrequenz für das Motordrehfeld wird vom Regler mit 16kHz erzeugt 
und der Kondensator am Eingang wurde schon auf 1000µF / 63V LowESR 
umgebaut.

Unser Problem ist nun:

Vom Akkupack im Rumpf zu den Motoren links und rechts in den Tragflächen 
müssen wir so rund 50cm Kabel verlegen. Dieses wegen der Schwerpunktlage 
des Modells. Der Akku mit 22,2V (5s1p 5000mAh) muss in die Nase.

Wenn wir nun diese 50 cm Kabel bestehend aus je 2 Einzeladern, 2,5 qmm 
Silikonkabel so vom Y-Adapter am Akku zu den beiden Reglern in den 
Tragflächen legen, dann stottert der Regler beim Gasgeben und wenn man 
zackig mit dem Gas "spielt".

Stecken wir die Akkus direkt an die Regler, dann bleibt dieses Phänomen 
aus.

Wir haben also gegoogled und dabei haben wir dann Ratschläge gefunden, 
die besagen man soll alle 10 cm in so ein Verlängerungskabel einen Elko 
einlöten.

Keiner hat aber eine Formel oder Berechnungsgrundlage angegeben, wie 
groß diese Elkos sein sollen.

Wir möchten wegen des Gewichts nicht unnötig viele Elkos in utopischen 
Größen einlöten.

Frage also:

Gibt es eine Formel wie man ausrechnet wie groß die Elkos an so einem 
Verlängerungskabel sein sollen und in welchem Abstand man die einlöten 
soll ?

Ihr würdet uns damit sehr helfen.

Gruß

Jürgen

von Max M. (jens2001)


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Ratloser Modellflieger schrieb:
> 45 Ampere

Ratloser Modellflieger schrieb:
> 2,5 qmm
> Silikonkabel

LOOOOLL!!!

von Entwiggler (Gast)


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Max M. schrieb:
> LOOOOLL!!!

Ganz normal.
Es geht hier nicht um Hausinstallation.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Entwiggler schrieb:
> Ganz normal.

Nein, das ist nicht normal.
Der TE hat ja schon festgestellt, das sein Kabel zu dünn ist, sonst 
würde der Effekt ja nicht auftreten. Anstatt da Elkos zu verbauen, ist 
es sicher sinnvoll, ausreichende Kabel zu verwenden. Das sollten schon 
etwa 6mm² Kabel werden, besser noch ein wenig mehr. Wenn man dann noch 
mit 100-470nF o.ä. am ESC stützt parallel zum Elko, wird das schon ganz 
besser aussehen.

: Bearbeitet durch User
von Ratloser Modellflieger. (Gast)


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@Max_M.
Ich kann Dich beruhigen.
Auch bei 6qmm und 50 cm Länge ist das Problem vorhanden.
Ich kann sogar über den Abstand der Drähte zueinander steuern, wie 
schlimm die Aussetzer sind

Wenn die Drähte (2,5 oder 6 qmm) miteinander verdrillt sind, läuft gar 
nix mehr. Dann initialisiert keiner der beiden Regler.

Also haben die Leute, die diese Idee mit den Elkos vorschlagen schon in 
die richtige Richtung gedacht.

Nur die Formel zur Berechnung von Kapazität und Abstand fehlt noch.

Gruß

Jürgen

von Pi*Daumen (Gast)


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Da findest du keine Formeln. BLDC Motoren ohne Hallsensoren sind 
schwarze Magie.

Damit der Controller den richtigen Strom liefern kann, muss die 
Ankerposition kennen. Diese rekonstruiert er aus der Stromaufnahme. Ist 
eh schon erstaunlich, dass ein Controller für unterschiedliche Motoren 
einen sauberen Anlauf hinbekommen.

Der Hersteller des Controllers gibt ja keinerlei Informationen heraus, 
unter welchen Rahmenbedingungen sein Algorithmus funktioniert.

von Ratloser Modellflieger. (Gast)


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Das Problem ist die Streuung der Angaben.

Verschiedene Leute in den Foren, die große Flugzeuge bauen sagen das pro 
Ampere 10 Mikrofarad alle 15 cm in das Kabel sollen.
Andere schreiben dass sie durch Einbau von 47 Mikrofarad alle 10 cm 
unabhängig vom Strom das Problem gelöst haben.
Der Hersteller hat die Vergrößerung des Kondensators am Eingang von 220 
auf 1000 Mikrofarad irgendwann mal in einer Anleitung angegeben. (Haben 
wir schon gemacht)
Dann sind da noch so Vorschläge wie geschirmte Leitung zu verlegen und 
vorne und hinten 4700 Mikrofarad mit 3-facher Spannungsfestigkeit 
dranzulöten, usw.

Wenn ich Elkos in den Dimensionen da hätte, dann wäre ich nun fleißig am 
Löten und Testen.

Habbich nicht und so hoffe ich immer novh auf die Profis hier im Forum.

Jürgen

von Entwiggler (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Der TE hat ja schon festgestellt, das sein Kabel zu dünn ist, sonst
> würde der Effekt ja nicht auftreten.

Ahja? Korrigiere mich, aber ich komme bei 2x50cm 2,5mm² Kupfer bei 45A 
auf etwa 300mV Spannungsabfall.
Das sollte bei über 20V Betriebsspannung keine Probleme machen.

Dennoch, TO wird nicht drumherum kommen sich das per Oszi genauer 
anzusehen.


Pi*Daumen schrieb:
> BLDC Motoren ohne Hallsensoren sind schwarze Magie.
>
> Damit der Controller den richtigen Strom liefern kann, muss die
> Ankerposition kennen

Und? Es geht hier doch um die Zuleitung, nicht die Leitung zwischen 
Regler und Motor.

Pi*Daumen schrieb:
> Diese rekonstruiert er aus der Stromaufnahme

Nein.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Das mit den parallelen Kondensatoren klingt für mich nach dem oben 
Gelesenen erstmal nicht logisch.

Wenn eine Annäherung oder das Verdrillen der Kabel (und das ist eine 
Erhöhung der Kapazität zwischen den Adern), die Störungen verstärkt ... 
dann passiert das doch erst recht durch "richtige" Kondensatoren?

Mir scheint eher, dass durch die bereits vorhandene Kapazität die 
Messungen des Controllers beeinträchtigt werden.

Vlt. sollte man bessser zwei getrennte Controller verwenden und diese 
möglichst dicht an die Motore positionieren.

Bitte mal prüfen bzw. erklären.

von Stromverdichter (Gast)


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Sensorlose Motoren sind nicht einfach anzusteuern. Im falle eines 
Kommutierungsfehlers kann es schnell mal Stromspitzen +200% des normalen 
Maximalstromes geben. Ich glaube eher, dass eure Akku-Leitungs-Stecker 
Kombination zuviele Verluste erzeugt und der Spike in der 
Stromversorgung zu den beschriebenen Fehlern sorgt. Ich hab auch schon 
etwas mit sensorlosen Motoren rumgespielt bei Strömes 70A+ aus einem 
Netzteil und schwacher langer Zuleitung. Die von euch beschriebenen 
Symptome kenne ich aber nicht. Nur wenn ich nahe der minimalen 
Versorgungsspannung des Regler rumkrebse, kommt das bei mir zum Tragen, 
das liegt dann aber daran, dass die bootstrap-Kondesatoren nicht mehr 
richtig aufgeladen werden.
Könnt ihr zum Testen mal noch eine Zelle dazuhängen?

von Modellbauer zu (Gast)


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Moin,

2,5 mm^2 sind selbst im Modellbau etwas wenig. Es sei denn die 45 A sind 
für beide Regler zusammen. Ansonsten nutze ich für den 
modellbautypischen Kurzzeitbetrieb die Faustregel 1mm2 pro 10A.

Für die Kondensatoren gilt es wirklich zu probieren. Ich würde nicht 
alle 15cm, sondern nur direkt am Regler Kondensatoren verwenden. So 3-5x 
220uF, es gilt ja die Versorgung zu stabilisieren. Die Störungen 
verursachen die Regler ja selber...

von Modellbauer zu (Gast)


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So wird es übrigens auch von YGE empfohlen und die sind recht kompetent 
auf dem Gebiet.

http://yge.de/wp-content/uploads/2017/05/Bedienungsanleitung-Caps-5-9.pdf

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ratloser Modellflieger schrieb:
> 1000µF / 63V LowESR


low ESR ist zwar richtig, aber auch nur eine recht schwammige Angabe. 
Wie low ist denn dein low? Da gibts locker eine Zehnerpotenz Spielraum.

von Ratloser Modellflieger (Gast)


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So, Zwischenbereicht:

Die Jazz Regler sind in jeder Tragfläche direkt (max. 5 cm Leitung zu 
den 3 Phasen, Original ab Werk ist der Querschnitt pro Phase 2,5 qmm) 
hinter den Motoren angeordnet. Die Zuleitung zum Jazz + und - ist auch 
2,5 qmm, also hat Kontronik schon Ahnung, von dem was die da gebaut 
haben. Die Regler sind von 2008 oder so.
Der Strom ist je Seite 45 Ampere.
Da der Flieger noch nicht fertig ist, bisher gibt es erst 1 fertige und 
eine nicht bespannte Tragfläche. Die Strommessungen mit dem 
Zangenamperemeter aus dem Baumarkt im Pluskabel und bei festgehaltener 
Tragfläche.

Wie Low, Low ist ... Reichelt verkauft die Panasonic Elko (Best. Nr. RAD 
FC 1.000/63) als Low ESR.

Nach der Bauform von YGE müsste ich dann 1500 µF vor dem Regler 
unterbringen.
Das könnte klappen. Allerdings bin ich kein Elektroniker.

Im Bekanntenkreis ist zwar ein Radio- und Fernsehmann, aber der ist über 
70 und hat gar keine Teile da.

Dann werde ich mal die Sache mit den Elkos direkt vor dem Regler 
versuchen. Hier in der Nähe (Koblenz) wird sich ja wohl ein Laden 
finden, der Elektronikbauteile verkauft. Dann muß ich nicht wegen 5 Euro 
bei Reichelt bestellen.

Jürgen

von Andre (Gast)


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Ratloser Modellflieger schrieb:
> Nach der Bauform von YGE müsste ich dann 1500 µF vor dem Regler
> unterbringen.

Falls du damit ein Platzproblem hast, nimm mehrere kleine Elkos.
Das hat auch noch zusätzlich den Vorteil, dass der gesamt-ESR kleiner 
wird. Ggf. noch einen Kerko irgendwo um 100n/1µ parallel dazu.

von Schlumpf (Gast)


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Die Leitung stellt eine Induktivität dar. Und an einer Induktivität kann 
der Strom nicht springen.
Wenn dein Regler also starke Strom-Sprünge erzeugt, dann kann aufgrund 
der Induktivität dieser Strom nicht so schnell über die 
Versorgungsleitung 'nachgeschoben' werden.
Eine Kapazität direkt am Regler kann aber in den Phasen, wo das dI/dt 
klein ist, nachgeladen werden.
Und dann bei einem großen dI/dt kurzzeitig den benötigten Strom bereit 
stellen.
Das setzt aber voraus, dass es ausreichend lange Zeiten gibt, in denen 
der C über die Leitung nachgeladen werden kann.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ratloser Modellflieger schrieb:
> Wie Low, Low ist ... Reichelt verkauft die Panasonic Elko (Best. Nr. RAD
> FC 1.000/63) als Low ESR.

Konnte da auch keine Angabe finden, das heisst dann meist nicht so 
dolle...
> Nach der Bauform von YGE müsste ich dann 1500 µF vor dem Regler
> unterbringen.
> Das könnte klappen. Allerdings bin ich kein Elektroniker.
Brauchst du dafür auch nicht sein.

> Im Bekanntenkreis ist zwar ein Radio- und Fernsehmann, aber der ist über
> 70 und hat gar keine Teile da.
Und kennt evtl. den Unterschied der verschiedenen Elkoarten gar nicht.

> Dann werde ich mal die Sache mit den Elkos direkt vor dem Regler
> versuchen. Hier in der Nähe (Koblenz) wird sich ja wohl ein Laden
> finden, der Elektronikbauteile verkauft. Dann muß ich nicht wegen 5 Euro
> bei Reichelt bestellen.
Für den Fall, dass du da überhaupt noch einen Elektronikladen findest 
wird er nicht haben was du brauchst. Mach dir da keine Hoffnungen. Die 
Läden sind grösstenteils ausgestorben.

Den obigen Tip (in mehrere kleinere aufteilen) solltest du befolgen. 6x 
220µ oder 330µ sollten dein Problem lösen.

von Harald W. (wilhelms)


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Modellbauer zu schrieb:

> So 3-5x 220uF, es gilt ja die Versorgung zu stabilisieren.

Aber dann bitte wie eine Leiter verschalten.

von der_tom (Gast)


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Abend!

Ratloser Modellflieger schrieb:
> und dabei haben wir dann Ratschläge gefunden,
> die besagen man soll alle 10 cm in so ein Verlängerungskabel einen Elko
> einlöten.

Diese Ratgeber sind meistens etwas verwirrend geschrieben, man soll 
nicht alle 10cm einen Elko einlöten, sondern je 10cm Zusatzkabellänge 
die Kapazität um 220µF direkt am Regler erhöhen.

Wenn ich richtig gesucht habe, hat der Regler 2x330µF/25 am Regler


Versuchs mal hier:
https://www.rclineforum.de/forum/board125-antriebe-und-komponenten/board198-elektro-antriebe/board200-regler-steller/


Und noch etwas Theorie:
http://www.hacker-motor.com/daten/Hacker_Kolumne.pdf


Habe in einer Modellzeitschrift noch den passenden Artikel gefunden:
Dort hat jemand seinen Relger Future 40.160 (40Zellen/160A) von original 
5x220µF auf 14x220µF aufgerüstet.

Neben einem höheren Impulstrom (knapp 300A) betriebt er den Regler an 
60cm Kabellänge (Regler original lässt 20cm zu).


mfG Thomas

von Ratloser Modellflieger (Gast)


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Wir haben es !!! Juhu !!!

Der Artikel von Hacker aus dem Beitrag von der_tom hat den Anstoß 
gegeben ...

Mein Kumpel hat nun die Kondensatoren an den Jazz Reglern wieder gegen 
die Originale ausgetauscht.

Ein Modellbau Bekannter hat uns netterweise 3 Elkos besorgt aus seinem 
Vorrat und die haben wir, wie in dem Artikel beschrieben alle 15 cm an 
die Zuleitungen gelötet.

Die Regler laufen richtig ruhig und nur bei extremen Gasstößen (Die 
kommen im Betrieb aber nicht vor.) Verschluckt sich der Regler kurz.

Schlumpf hat es beschrieben, warum.
Wir hätten nie gedacht, dass so ein paar cm Draht so einen Regler aus 
dem Konzept bringen.

Wir danken euch Allen und nun können wir weitermachen und den Rumpf 
fertigbauen.
Hoffentlich wird das Wetter bald besser und der Flieger überlebt schön 
lange.

Gruß und Danke noch einmal.

Jürgen

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