Warum überhitzen Drehzahlregler in RC-Modellen?
Die Ströme und Spannungen in RC-Modellen werden immer höher. Verschärft wurde das Problem durch die LiPo-Technik, die uns Modellfliegern immer größere Energiequellen für unsere rc-Modelle zur Verfügung stellt.
Wir wollen kurz darauf eingehen, wie ein Drehzahlregler funktioniert, die Ursachen für die Verlustleistung am Drehzahlregler aufzeigen und Tips aufzeigen, um thermische Überlastungen zu vermeiden.
Das Grundproblem eines Brushless Motor besteht darin, dass sein drehendes Magnetfeld des Stators und die Drehzahl des Rotors sich stehts gleich schnell, also synchron, bewegen müssen, damit er nicht stehen bleibt.
Mit dem LiPo steht uns im rc-Modellbau eine Gleichstromquelle zur Verfügung. Der Brushlessmotor benötigt jedoch eine Drehstrom-Sinus Spannungsquelle. Der Drehzahlregler muss also eine Spannung erzeugen, welche dem Sinusverlauf angenähert entspricht.
Gründe für die Verlustleistung im Drehzahlregler – Überhitzung:
Am Drehzahlregler stehen Spannungen an und fliessen Ströme. Wo Spannung und Ströme gleichzeitig auftreten wird elektrische Leistung (Spannung x Strom) in Wärme umgesetzt. Der Drehzahlregler kann nur eine gewisse Leistung in Form von Wärme an seine Umgebung abgeben. Wird dieses Mass übeschritten, erwärmt sich der Regler immer weiter bis er sich wegen Überhitzung selbst abschaltet (mit Überlastschutz) oder aber verbrennt.
Ursachen für eine Überhitzung können sein (Tipps für die Praxis):
- Aufbau des Drehstromreglers ungünstig (Leiterplattenverluste: Entgegenwirken durch Gasstellung von 0 bis 70 Prozent oder 100 Prozent),
- lange Akkukabel wirken wie Spulen (eine Verlängerung zwischen Regler und Motor ist möglich, die Entfernung vom Regler zum Akku sollte kurz gehalten werden)
- BEC (Regler müssen eine konstante Spannung für den Empfänger bereitstellen. Der Strom aus dem BEC heizt den Regler zusätzlich auf, ein separater Empfängerakku ist empfehlenswert)
Außerdem sollte der Regler so angebracht werden, dass er durch die vorbeiströmende Luft gekühlt wird, so dass die Wärme effizient abgeleitet wird. Der Regler muss bezüglich des Stromes und der Anzahl der Akkuzellen korrekt ausgelegt sein.
Zusätzlich lassen sich Regler gut kühlen, wenn diese in ein Rohr eingebaut werden und sie mit einem CPU-Lüfter „frische“ Luft zugeführt bekommen.
Um den richtigen Drehzahlregler für sein RC-Modell zu bestimmen, sollte die 80-20-Regel ihre Anwendung finden:
Den Regler maximal mit 80 % des Dauerstroms betreiben (also 20 % Reserve vorhalten) und höchstens 80 % der maximal zulässigen Zellenzahl betreiben (20 % Reserve – kumulativ).
Beispiel 1:
maximal erwarteter Strom 50 A an 7s LiPo-Zellen-Akku
Dauerstrom vom Regler zu gewährleisten: 62,5 A
Akku-Zellen-Anzahl: 9 LiPo´s (genau eigentlich 8.75)
Sofern ein 10s LiPo betrieben werden soll und der Regler nur 10s zulässt, ist der Wert des erwarteten Stromes mit entsprechend mehr Reserve zu berücksichtigen.
Beispiel 2:
maximal erwarteter Strom 50 A an 10s LiPo-Zellen-Akku
Dauerstrom vom Regler zu gewährleisten: 83,4 A (20 % Reserve + 20 % Reserve)
Regler mit Rippenkühlkörper können auf die 20 % Reserve gut verzichten, wenn diese im Luftstrom angebracht werden.
Sich an diese Empfehlungen zu halten motiviert besonders, wenn man weiß, dass laut Herstellerangaben die meisten Drehzahlsteller durch Überhitzung zerstört werden.
