Dynomometritestien tuloksia

Pitkästä aikaa innostuin leikkimään 'Facts Machine' dynamometrillä. Koska tulokset vaikuttivat järkeviltä ja hajonta kymmenen testivedon välillä oli pientä päätin julkaista tulokset.

Testattava moottori: Uusi ja sisäänajettu SCX PRO RX-4H (kat. nro 5065)
12 V jännitteelle muunnetutut mitatut arvot. Suluissa valmistajan ilmoitus.

Maksimi kierrosluku: 24700 rpm (25000 rpm)
Lukkomomentti: 194 gfcm
Teho: 12,8 W

Ehkäpä ajan jatkossa muitakin mosia, ja pistän tuloksia tänne.

-kaitsu

Ehkä saman otsikon alle menee taannoin takometrillä tekemäni koe. Laitoin vanhaan Scalextricin FJ-moottoriin kiinni kaksi 40-tehoista neomagneettia. Akseli-rataskokonaisuus oli moottorissa kokeen ajan kiinni. Otin lukeman takarenkaasta päivittäin (neomagneetit irrotettuina!) 6 voltilla:

alkutilanne 3106 kierr/min
vuorokausi 3536 kierr/min
kaksi vuorokautta 3905 kierr/min
kolme vuorokautta 3839 kierr/min

Eli kahden vuorokauden magneettihoito näyttäisi riittävän hyvin, lasku lopussa taitaa mennä mittavirheen piikkiin.

Ensimmäinen dynamometrissä tuhottu moottori on tosiasia. Ostin takavuosina jostain (kun halvalla sain) jonkun Tamiya Sprint Dash -mosan. Kyseessä on johonkin RC-aparaattiin tarkoitettu 130-kannuinen päätyvetoinen Mabuchi 'S' -tyyppinen mosa.

Muistaakseni käyttöjännitteeksi oli ilmoitettu 3 V tms. ja 'hiilet' taitavat olla yksinkertaiset peltiläpyskät.

Mikäänhän ei estä lyömästä mosaa kiinni dynamometriin joka syöttää sille 5 V...

Ensimmäinen veto antoi varsin kovat lukemat:

Maksimi kierrosluku: 43800 rpm
Lukkomomentti: ei pysty luotettavasti laskemaan, sillä momenttikuvaaja oli selkeästi käyrä. Tyypillisesti sähkömoottorin momenttkuvaaja kierrosluvun funktiona on suora. Joka tapauksessa dynon käydessä mitattiin yli 200 gfcm vääntöjä.
Teho: 49 W

Moottorin käydessä oli havaittavissa, että kaikki ei ole ihan kunnossa. Seitsemän sekunttia kestävän testin aikana mm. kierrosluku ryntäili omituisesti.

Veto vedolta tulokset huononivat ja jossain viidennen vedon kohdalla alkoi koneesta kuulumaan räpisevä ääni. Ilmeisesti "hiilet" tai kollektori hajosi. Tämän jälkeen teholukemat romahtivat. Yhdeksännen vedon jälkeen kone ei suostunut enää käynnistymään, joten se oli siinä.

Järkevä ja hyödyllinen testi sinänsä [/b]

Kuten pidemmän linjan harrastajat Suomessa muistavat, niin Scalextricin Protec-sarja nostatti melkoisesti keskustelua läpi vuosien. Yksi keskustelun aihe oli Protec-sarjan moottori, jonka suorituskyvystä ei ilmoitettu mitään arvoja. Kyseessähän on 130-kokoinen 'Fox'-tyylinen kannu, jossa tosin (Foxista poiketen) on jäähdytysaukot molemmin puolin.

Varastojani tonkiessani tuli eteen yksi kappale tehdasuusi Protec-mosa. Päätin siis selvittää tuon ikiaikaisen mysteerin.

Moottori voideltiin, sisäänajettiin (15 min @ 5 V) ja annettiin jäähtyä huoneen lämpöön. Dynossa saatiin kymmenen vedon keskiarvona @ 12V:

Testattava moottori: Uusi ja sisäänajettu Scalextric Protec (kat. nro C.8063)
Maksimi kierrosluku: 23000 rpm
Lukkomomentti: 215 gfcm
Teho: 13,5 W

Varsin tehokas kotiratamosa ja todennäköisesti hyvä ajettavuus 25 ohmin kahvalla. Hajonta vetojen välillä oli erittäin pieni.

Vuosia sitten kun moottorin suorituskykyä ihmeteltiin, niin muistaakseni Åke Wallenius sai Sean Fothersgillilta lausunnon, että kone "on vastaava kuin Fox". Vertasin tuloksiani Foxien vastaaviin. Hajonta Foxien välillä on suurta, kyllä tuo Protec-mylly siihen uppoaa. Joten kyllä se Sean varmaan kartalla oli.

Tämä on hyvä ja varmaan monille tuttu lista , mutta muutama lukema vaikuttaa oudolta. Johnson 111 ottaa vain 17.400 kierrosta?? Olen lukenut jostain toisaalta 26.000, sekin 12 voltilla. Se olisi lähempänä FT 13D-moottorien keskivertolukemia. Noh, voihan tuon mitata itsekin, laitan sitten tulosta tänne.

"Pikkujohnsoneita" on varmaan tehty vuosien saatossa monella erilaisella speksillä. Scalextriceissakin näkynyt erilaisia.

Mä mittasin vuosi sitten yhden yksilön. Toisaalla täällä foorumissa:

Mittailin tuossa hyväkuntoisen 13-kannuisen Johnson 111 moottorin kierrokset. Se kiekaisi huimasti noin 13000 rpm @ 12 V.

Eilen ajelin Foxeja penkissä. Jatkossa kirjaan yhden (tai oikeastaan kaksi) suureen lisää. Moottorin ottama virta max.teholla ja siitä laskettuna hyötysuhde. Noista asioista voi hieman päätellä esim. moottorin ajettavuutta tietyllä kahvalla tai lämmönkehitystä. Huonolla hyötysuhteella kone tuottaa lämpöä voimakkaasti.

-kaitsu

Sain Taalikan Villeltä lainaksi Scaleauto SC-15 mosan. Tällä koneellahan OEPS ajatti sarjan toisen osakilpailun 2011.

Testattava moottori: Uusi ja sisäänajettu Scaleauto SC-15
Maksimi kierrosluku: 24300 rpm
Lukkomomentti: 259 gfcm
Teho: 17,5 W
Virta maksimiteholla: 2,3 A
Hyötysuhde maksimiteholla: 65 %

Tämä yksilö ei siis kiertänyt ihan sitä, mitä valmistaja lupaa (25 000 rpm). Vääntöä sen sijaan löytyi selvästi enemmän kuin ilmoitettu (230 gcm).

Numeroiden valossa mosa on selvästi tehokkaampi ja vääntävämpi kuin 1/24 GT/P-sarjassa käyttämämme Proslot Euro Competition.

-kaitsu

Kuuluisi oikeastaan tuonnne slottipuolelle, mutta pistetään tähän vaikka referenssiksi.

Rakentelin Herttoniemen kisaa varten 'box stock' G12 -siipiauton. Siihen täytyi rakentaa myös moottori, jonka kasasin Kofordin setupin ympärille. Ensimmäistä kertaa testasin dynamometrissä oikeaa slottikisamoottoria.

Tulokset laskennallisella 12 V jännitteellä:

Maksimi kierrosluku: 66400 rpm
Lukkomomentti: 464 gfcm
Maksimi teho: 86,6 W
Virta maksimiteholla: 32,2 A
Hyötysuhde maksimiteholla: 22 %


Varsin erilaisia lukemia siis kuin kotiratamoottoreilla. Mikä lienee odotettua. Tehoa on moninkertaisesti ja kierroksiakin julmetusti. Koneen hyötysuhde on puolestaan erittäin huono. Kone haukkaa virtaa tolkuttomasti, mutta alle viidesosa tästä saadaan hyödynnettyä auton liikuttamiseen. Loput menevät lämpönä hukkaan.

-kaitsu

Mielenkiintoisia tuloksia. Mitään virallisia lukuja en ole ennen kuullutkaan. Dyno kuulostaa varsin käyttökelpoiselta. Onkohan siinä jotain ylärajaa mitä sillä pystyy testaamaan? Kiinnostaisi saada lukemia myös avoimien luokkien (ES, G7) myllyistä...

Ihan mielenkiinnosta: Minkälainen kuorma siinä laitetaan koneeseen, sehän tuskin kiertää vapaana? Meinaan, vapaa 12V koneelle ilman kuormaa tappaa sen aika nopeesti, se kiertää niin rajusti että balanssi menee ja värinät sitten tuhoaa ankkurin nopeasti jos se ei ole superhyvä yksilö...

Kimmo

Hep.

Nopiasti laskettuna tuolla ei alita 3 sekuntia kingillä, jos välityssuhde on 4,2 ja pyörän halkaisija 18 mm. Eli jonkin verran anturointi- ja tutkailusysteemi rajoittaa pyörimisnopeutta (mikä onkin erittäin järkevää, koska muuten laite toimii samalla "etsi ja tuhoa"-koneena huonoille ankkureille )

Olikos se niin, että alumiinikiekkoa pyöritetään tietty aika, ja kiihtyvyydestä lasketaan tehoja?

Onko tehon laskemisessa käytetty oletuksena 12V jännitettä, vai onko mitattu todellinen jännite moottorin kuormittaessa poweria?

Moottoridynohan multa vielä puuttuu, jos sitten vaikka tuohikuussa jarnanpäivänä sellasen väsäis...


-eemeli-

Ylärajat eivät ole tiedossa. Kysyin niitä kerran toimittajalta, mutta vastausta ei koskaan tullut.

ES- ja G7 -koneiden testaamista rajoittaa moottorin kiinnitysmekanismi penkkiin. Se on suunniteltu perinteisille kannumoottoreille. Tuommoinen avoin moottori vaatisi aivan omanlaisensa kiinnityksen.

Koneen kuormana on n. 5 cm halkaisijainen alumiinikiekko kiinnitettynä moottorin akseliin. Moottoria kiihdytetään seitsemän sekunnin ajan, ja softa laskee suoritusarvot. Moottorin käyttöjännitteenä on reguloitu 5 V. Suoritusarvot softa laskee käyttäjän haluamalle jännitteelle. Itse käytän arvoa 12 V. 12 V suoraan moottorille kuormittaisi sitä tarpeettomasti.

En tiedä mitä sitten tapahtuisi jollain G7-koneilla. Hieman arvelluttaa. G12-konekin kiekaisee tuolla 5 V jännitteellä melkoisesti. Mosan kiinnitys täytyisi ainakin tehdä tosi tukevaksi, jottei lähde lentoon koko penkki.

Täytyy hankkia lisää kokemuksia ja dataa näistä G12-mosista ja sitten miettiä kireämpien testaamista. Todennäköisesti tarvitsisin tällöin dynon käyttöön myös järeämmän virtalähteen. Nykyinen lyijyhyytelöakku pudottaa napajännitteensä G12 vedon aikana jonnekin 9 V:n tuntumaan. Tästä huolimatta regulointipiiri toimii ja syöttää mosalle mittausteni mukaan koko ajan 4,8...4,9 V.

-kaitsu

Eemelin laskelma pisti pähkäilemään asiaa lisää. Alittaakseen 3 s tuolla tuolla välityksellä ja rengaskoolla koneen keskimääräinen kierrosluku ratakierroksella pitäisi olla n. 70000 rpm. Tämä siis kuormitettuna. Dynamometrin antama maksimikierrosluku vastannee kuormittamatonta tilannetta sillä kiekon ilmanvastus lienee aika pieni.

Jokin ei siis täsmää, joten selityksiä pitää keksiä:

1) moottorini on aivan paska ja sen nopeus ei riitä mihinkään. Tämä selvinnee lauantaina Herttoniemessä.

2) renkaan kehämitan laskeminen suoraan sen vapaasta halkaisijasta ei toimi. Ainakin ilmakumirenkailla on ns. dynaaminen vierintäsäde joka ei ole yhteneväinen renkaan staattisten mittojen kanssa. Slottipeleissä käytettyjen umpikumipyörien ominaisuuksia tuskin lienee koskaan tutkittu tällä tasolla. Eli minkä matkan auto todellisuudessa liikkuu moottorin yhdellä kierroksella.

3) Mosa ei saavuta dynossa maksimiaan. Tuntuu kyllä aika vaikealta uskoa. Graafit tasaantuvat ennen 7 s saavuttamista.

4) Dyno antaa vääriä tuloksia. En pysty todentamaan. Kotiratamosailla tulokset ovat kuitenkin täsmänneet varsin hyvin mosien valmistajien ilmoituksiin.

5) Milläs jännitteellä niitä box stockeja ajetaan?


-kaitsu

Kaitsu kirjoitti: .... Alittaakseen 3 s tuolla tuolla välityksellä ja rengaskoolla koneen
...
5) Milläs jännitteellä niitä box stockeja ajetaan?


-kaitsu

Ajetaan joko 13,5V tai 14V.. 12V:lla taitaa mennä just semmosia 3sekunnin aikoja "?" en nyt tarkkaan muista... mutta ei tosiankaan 2,5sekunnin aikoja.. 13,5/14 mennäänkin sitten toista kyytiä..

Hep.

Eri moottorit eivät liene ihan lineaarisia koko jännitealueella. Oletan, että tästä tulee ainakin hiukan epätäsmällisyyttä laskennallisiin tuloksiin.

Laskennan voisi tehdä toisinkin päin, eli minkä kokoisen pyörän autoon tuolla kierrosluvulla tarttee, jotta 2,5 s alitetaan...

Mun paras kone on tainnu mennä box stockissa jonkun 2,6 sek.

Jos dyno on optimoitu miedommille moottoreille, niin sillä voi olla, ettei softankaan puolesta ole otettu huomioon mahdollisuutta kireämpien koneiden laskentaan.

Tärkeä pointti kuitenkin on se, että dynoamalla saa aikaan eroja moottoreitten välille. Uskoisin siitä olevan etua etankin silloin, kun konetta ei saa avata. Toki tulokset kertovat myös, miten esim. jousenpaineet taikka ilmarako vaikuttavat koneen toimintaan.

Tuohikuun alkua odotellen...

-eemeli-

eemeli kirjoitti: Eri moottorit eivät liene ihan lineaarisia koko jännitealueella. Oletan, että tästä tulee ainakin hiukan epätäsmällisyyttä laskennallisiin tuloksiin.

Samaa mietin minäkin. Voipi olla, että lineaarinen "perusteoria" pätee joillekin perusmoottoreille, mutta nämä isolla ennakolla varustetut huonon hyötysuhteen koneet ovat jotain ihan muuta.

Jos dyno on optimoitu miedommille moottoreille, niin sillä voi olla, ettei softankaan puolesta ole otettu huomioon mahdollisuutta kireämpien koneiden laskentaan.

Dynon juuret ovat RC-moottoreiden testaamisessa. Tämä on joku Proslotin kanssa yhdessä kehitetty "slottiversio". Tosin sen virranmittaus ei ole riittävän tarkka pienivirtaisten kotirata- ja malliautomoottoreiden mittaamiseen. Virta- ja hyötysuhdekäyrät ovat noilla aina epäloogisia. G12 mosalla käyrät näyttävät siltä kun kuuluukin.

Dynon kehittäjä tuntui myös hieman suutahtavan kun aikoinaan kysyin mille moottoreille tämä oikein on tarkoitettu... Ihme juttu.

-kaitsu