Was ist der Teillastbereich?

[RennTom226]

Hallo Freunde,

habe gerade von dem sogenannten Teillastbereich des Reglers gelesen und erfahren, dass manche Regler ihn nicht mögen. Es wird in vielen Freds davon gesprochen, nur habe ich keine Definition mit Erkennungsmerkmalen und Präventivmaßnahmen gefunden. Da nun auch noch mein ganz persönlicher Heli-Guru meinen Regler, den Castle 120HV als bedingt empfehlbar bezeichnet hat, bin ich natürlich nervös geworden.

Könnt Ihr mir bei folgenden Fragen helfen.
Was ist der Teillastbereich und warum ist er so gefährlich?
Woran erkenne ich "ihn" und was kann ich dagegen tun?

Wenn es einen Fred oder Seite mit den Infos gibt, bitte gerne mit der Nase drauf stupsen!

Vielen Dank und Gruß

Tom

[acanthurus]

Jetzt mal "semi-richtig", dafür einigermaßen verständlich erklärt:

Im Teillastbereich muss der Regler neben der ganz normalen Motorkommutierung (umschalten der drei Motorphasen) zusätzlich jede der drei Phasen per Pulsweitenmodulation (d.h. sehr schnell hintereinander folgendes ein- und ausschalten mit variierender Einschaltdauer, typisch sind z.b. 8kHz) schalten.
Diese Schaltflanken stellen eine erhebliche Belastung für den Endstufentransistor dar (da während der Schaltflanke u.A. der ohm´sche Widerstand des Transistors höher ist als bei voller Durchsteuerung)
So kann es einem Transistor zum Beispiel recht leicht fallen, 10A permanent durchzusteuern, aber wenn du mit nur 5A im Teillastbetrieb ständig an- und ausschaltest wird es ihm schon zu warm.
Bei geringen Drehzahlen kommt dazu, dass die Selbstinduktion (Generatorwirkung des Motors) geringer ist und der Motor dem Akku quasi eine geringere Gegenspannung entgegenbringt. Das kann dazu führen dass der kurzzeitige Strom in der An-Phase sogar größer ist als bei voller Drehzahl, auch wenn der mittlere Strom insgesamt geringer ist.

gruß
andi

[piroflip21]

http://www.rc-heli.de/board/showthread.php?t=35915

Im teillastbereich wird bei reglern ohne aktiven freilauf (z.b. dein Castle ) die überschüssige Energie in Hitze umgewandelt. Termischer Tod kann die Folge sein. Teillast ist schlecht. Umritzeln ist besser. Zumal cc Regler eh erst ab 80% Öffnung gut regeln.

[Jens Armin]

Tja Tom, da musst Du Deinen 550er Blade gaaaaanz vorsichtig fliegen. Oder aber die Regleröffnung erhöhen, um aus der Teillast zu kommen. Ich werde darauf künftig peinlichst achten.

[skysurfer]

Hi Tom,

Woran erkenne ich "ihn" und was kann ich dagegen tun?

Meine kurze Laienhafte Erklärung.
ein Indiz ist z.B. wenn der Regler und/oder Motor und/oder Akku extrem warm wird.
Das bedeutet dann, das die Energie in Wärme und nicht in Leistung umgesetzt wird, also der Antrieb nicht richtig ausgelegt wurde.

[Evo2racer]

Der Jive 80HV zB hat doch so nen aktiven Freilauf....oder?
deswegen ist er also eher zum Low-RPM geeignet vermute ich, da er ,wie Andi schon erwähnt hat, nicht so schnell überhitzt.
Aber danke dass mal nachgefragt wurde...mich hat das letztens jemand gefragt...hatte nur ein Schulterzucken als Antwort...

[dilg]

andi und hans-peter haben Ursprung und Effekt eh erklärt, was noch fehlt ist die Verbindung:


Wie wir bereits wissen, ist eine Teillast ein oftmaliges Ein- und Ausschalten.
Jetzt betrachten wir den Last-Transistor im Regler.
Oder vereinfachen wir das ganze, stell dir vor ein Transistor schaltet einen Widerstand, 10V Versorgung, 10A Lastrom.

Und gehen wir die Schaltzustände durch
Wenn der "Aus" is bzw nicht angesteuert wird hat er eine hohe Spannung zwischen Versorgung und Ausgang. Und klarerweise keinen Strom. Logischerweise hat er auch keine Verlustleistung, die ist das Produkt aus Spannung (sag ma mal 10V) und den Strom (sag ma 0A). Ergibt klarerweise eine Verlustleistung von 0W des Transistors.

Das andre extrem ist wenn der Transistor "ein" ist und angesteuert wird. Dann fließt Strom, aber es gibt keinen Spannungsunterschied zwischen der Versorgung des Transisors und dem Ausgang. Ja, ok, den Spannungsunterschied gibts doch, die paar mOhm Widerstand werden jetzt aber von mir vernachlässigt.
So, damit hast eine Verlustleistung von fast nix, weil 10A x 0V is 0W.

So, auf zum nächsten Zustand.
Dem schalten ansich. Ein Oder aus, das is das selbe.
Schalte ich ein, vorher war der Spannungsunterschied 10V jetzt wird er in der Schaltzeit von sag ma 10ms 0V.
Gleichzeitig steigt der Strom von 0A auf 10A an.
Wenn du dir das auf der Grafik ansiehst, hast du in der Hälfte des Schaltvorgangs bei 5ms 5V Spannung und 5A Strom. Demnach hast du bei 5ms eine Verlustleistung von 5A * 5V = 25W. Und diese Leistung kann der Transistor nur über Wärme abgeben.

Ergo, das Umschalten verbraucht mehr Watt als alles andre.

Jetzt gehen wir wieder gedanklich zum Heli zurück
Bei 25% Drehzahl/Vorgabe/PWM-Anforderung schaltet der Regler selten ein -> wenig Umschaltungen -> wenig hitze
Bei 50% schaltet der Regler immer um, er zerhackt eine Kommutioerungsphase des Motors komplett in die Hälfte -> viele Umschaltungen -> viel Hitze
Bei 75% schaltet der Regler fast vollständig ein, und schaltet wiederum nur selten aus. -> du ahnst sicher schon, wenig Schaltungen, wenig Hitze

So und im Grund is es nur die Formel P=U*I und ich hoffe ich konnte die verständlich rüberbringen.
Nachlese gibts hier
http://commons.wikimedia.org/wiki/File: ... e_Last.png
http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltverluste

[frankyfly]

Du hast aber noch was vergessen.
Die Schaltverluste treten bei jedem FET/Steller/Regler auf, wir schalten hier Induktivitäten die ja nun gerade beim Abschalten, ganz spezielle Eigenschaften haben und gerne "nachtreten" und genau da setzt ja der aktive Freilauf an. Ein (Aktiv) durchgeschalteter FET "produziert" nämlich deutlich weniger Wärme als eine (passive) Freilauf-Diode.

[skysurfer]

zum Low-RPM geeignet vermute ich

heist aber nicht, das man das nur über die Teillast erreicht.
In diesem Fall würde ich lieber den Antrieb entsprechend auslegen.
Dann is aber nichts mehr mit hohen Drehzahlen

[Kupfer]

@ Michl: Ich glaube da hat jemand in der Schule lieber mit dem PC gespielt anstatt aufzupassen

Du hast immer gleich viele Umschaltungen pro definierter Zeit. (Das ist die PWM Frequenz die du beim Regler einstellst.)
Was sich ändert ist nur das Verhältnis von „on“ und „off“.

Deswegen stimmt auch deine Schlussfolgerung nicht. Die Verlustleistung steigt im Teillast Bereich immer mehr an und sinkt dann bei voller Durchschaltung schlagartig ab.
Somit wäre es am besten den Regler nur im Bereich von sagen wir mal 0-50% und 100% zu betreiben.

Wobei das jetzt natürlich nur vereinfacht betrachtet ist, in der HF Technik gibt es ja immer so nette Effekte die dafür sorgen,
dass es in der Praxis dann erst anders ausschaut als in der Theorie. So ist es IMO durchaus vorstellbar dass ein Regler bei 60% weniger Verlustleistung hat als bei 50%...

Lg. Jürgen

[dive26]

Danke Michl, so wie Du das erklärt hast, verstehe ich es auch. Ich dachte immer der Teillastbereich wäre von 0 bis 60 (ca) und alles darüber in Ordnung.

[dilg]

Du hast aber noch was vergessen.
Die Schaltverluste treten bei jedem FET/Steller/Regler auf, wir schalten hier Induktivitäten die ja nun gerade beim Abschalten, ganz spezielle Eigenschaften haben und gerne "nachtreten" und genau da setzt ja der aktive Freilauf an. Ein (Aktiv) durchgeschalteter FET "produziert" nämlich deutlich weniger Wärme als eine (passive) Freilauf-Diode.

Ja, ich gebs zu, das obige ist nur die Basisvariante.

Das der Stromverlauf durch die Spule e-förmig ist wird dir auch klar sein.
Die Betrachtung oben stellt nur einen einzelen Transistor dar und der Freilauf sezt ja erst bei der H-Brücke an, daher habe ich mir das Thema Freilauf gespart. Zum einen, das erklären des e-Verlaufs beim Strom und das sich die Transistoren dann zum richtigen Zeitpunkt umschalten und quasie nur der Strom nicht mehr über einen hochohmigen sndern dann über einen niederohmigen FET fließt.... da verwirr ich mehr Leute mit meinen Geschreibe als dies verstehn

@ Michl: Ich glaube da hat jemand in der Schule lieber mit dem PC gespielt anstatt aufzupassen

Du hast immer gleich viele Umschaltungen pro definierter Zeit. (Das ist die PWM Frequenz die du beim Regler einstellst.)
Was sich ändert ist nur das Verhältnis von „on“ und „off“.

Deswegen stimmt auch deine Schlussfolgerung nicht. Die Verlustleistung steigt im Teillast Bereich immer mehr an und sinkt dann bei voller Durchschaltung schlagartig ab.
Somit wäre es am besten den Regler nur im Bereich von sagen wir mal 0-50% und 100% zu betreiben.

Wobei das jetzt natürlich nur vereinfacht betrachtet ist, in der HF Technik gibt es ja immer so nette Effekte die dafür sorgen,
dass es in der Praxis dann erst anders ausschaut als in der Theorie. So ist es IMO durchaus vorstellbar dass ein Regler bei 60% weniger Verlustleistung hat als bei 50%...

So, der Herr hat also was auszusetzten.
Wenn das Thema verlangt wir, dann lass ich dir den Vortritt. Da du das ja eigentlich glernt hast, kannst uns das sicher besser erklären als ich als "fachfremder"

Also, wie ist der Stromverlauf beim Schalten einer L und einer RL Last?
Dann mach bitte ein Diagramm eines PWM Zykluses mit induktiver Last, Lastverhältnis 40 oder 50%.
Und daraus mach bitte das Diagramm der Verlustleistung, jeweils mit niedrigen Transistor-Widerstand bei durchschalten und hohen Widerstand ohne Last....

[Kupfer]

So, der Herr hat also was auszusetzten.

Gut erkannt, ich muss dich ja auch a bissl ärgern
Na im ernst: In dem Fall wollte ich nur deine falsches Geschreibse richtig stellen, sonst nix

Wenn das Thema verlangt wir, dann lass ich dir den Vortritt. Da du das ja eigentlich glernt hast, kannst uns das sicher besser erklären als ich als "fachfremder"

Habe ich doch schon, oder nicht? Bis auf die letzten Zeilen mit den Prozent Angaben hast du ja alles schön beschrieben und den Rest habe ich jetzt noch richtig gestellt,
damit ist doch alles geklärt.

Also, wie ist der Stromverlauf beim Schalten einer L und einer RL Last?
Dann mach bitte ein Diagramm eines PWM Zykluses mit induktiver Last, Lastverhältnis 40 oder 50%.
Und daraus mach bitte das Diagramm der Verlustleistung, jeweils mit niedrigen Transistor-Widerstand bei durchschalten und hohen Widerstand ohne Last....

Hmm... ich hab zwar Urlaub, aber das Wetter ist gerade echt geil und ich habe eigtl. was anderes vor,
aber wenn du mir erklärst wozu das ganze, dann überlege ich es mir vielleicht.

Lg. Jürgen

[Tyno]

So kann es einem Transistor zum Beispiel recht leicht fallen, 10A permanent durchzusteuern, aber wenn du mit nur 5A im Teillastbetrieb ständig an- und ausschaltest wird es ihm schon zu warm.

Das stimmt nach meiner Erfahrung nach nicht.
Wenn der Regler schon mit 10 Ampere kühl bleibt, tut er es mit 5 Ampere bei Halbgas erst recht.
Was anderes ist es, wenn du den Heli falsch ritzelst und er bei ungefähr gleichem Leistungsbedarf mit lediglich halber Regleröffnung fliegt. Dann wird er heiß. Aber nicht, wenn ein gut abgestimmtes Modell mit Halbgas fliegt.

[RennTom226]

Danke Euch! Was der TLB ist habe ich nun annähernd verstanden, soweit das mit meinem mangelndem Elektrosachverstand eben möglich ist.

Mir ist aber total schleierhaft, welche Schlussfolgerung ich daraus ziehe. Heli nicht mit niedrigen Drehzahlen fliegen? Wenn Regler nach Flug kalt bleibt, interessiert sich niemand für den TLB? Elektrostudium dranhängen?