Wie lange hält eigentlich ein Akku?
Geschrieben von Klaus am 11. Juni 2010 | Abgelegt unter Für Anfänger, Grundwissen
Oft stellt sich die Frage, wie lange denn mit einer Akkuladung mein Flugzeug fliegen, mein Schiff fahren und mein Auto rollen wird bevor es wieder an das Ladegerät muss. Nun liebe Freunde, diese Frage hängt von vielen Faktoren ab und ist nicht ganz einfach zu beantworten. In der Tat muss ich dabei ein wenig die Mathematik und Physik bemühen. Aber keine Angst, auch ich habe es verstanden!
Kapazität des Akkus errechnen
Fangen wir also an: die Leistung (P in Watt) eines Elektromotors errechnet sich aus Spannung (U in Volt) mal Strom (I in Ampere): Haben wir also zum Beispiel 3 Lipos im Einsatz (die liefern in guter Näherung unter Last 10 V) und unser Motor zieht 30A so hat er eine Leistungsaufnahme von
P = 10 V x 30 A = 300 W
Ein Akku hat eine gewisse Kapazität (C in Ah), die aussagt welchen Strom er wie lange abliefern kann. Ein 3,7Ah Akku kann theoretisch 3,7A für eine Stunde (h) abgeben. Haben wir also einen solchen Akku in unserem Modell, bei dem der Motor 30 A zieht, so hält der Akku theoretisch
3,7Ah / 30 A = 0,1333 h = 7,4 Minuten
liefern. Dann ist er leer und wir müssen landen. Theoretisch hält unser Akku also bei 30 A Motorstrom 7,4 Minuten.
Das gibt es zu beachten:
Doch grau ist alle Theorie, denn leider, leider verkürzt sich diese Zeit, denn:
- Je höher der Strom ist, den ein Akku liefern muss, umso geringer wird die verfügbare Kapazität. Unser Beispielakku kann sicher 3,7A für eine Stunde liefern, aber wenn wir 37 Ampere fordern, so wird er deutlich weniger als 1/10 Stunde durchhalten.
- Unser Akkus und ganz besonders die Lipos dürfen nicht bis zur Neige entleert werden, weil sie sonst dauerhaft Schaden nehmen. Tiefentladung ist das Stichwort. Eine gute Faustregel sagt, dass wir maximal 80% der Nennkapazität entnehmen dürfen. Das wären also bei uns 80% von 3,7Ah = 2,96 Ah
Jetzt erklärt sich auch der Aufdruck wie zum Beispiel „30C“ auf den Lipos. Das besagt nämlich, dass dieser Akku mit maximal dem 30-fachen seiner Kapazität belastet werden darf. Unser 3,7Ah Akku also mit maximal 30×3,7A = 111A wenn er denn ein 30C Akku ist. Bei mehr Strom würde der Akku beschädigt. Also achtet darauf, dass die Belastbarkeit des Akkus auch zum Motor passt!
Wenn wir also nun die Gretchenfrage beantworten wollen, wie lange denn unser Flugzeug fliegt, so müssen wir den Strom des Motors und die Kapazität des Akkus wissen. Die meisten Hersteller geben diese Werte an. So empfehlen sie eine bestimmte Motor-Luftschraubenkombination bei einem bestimmten Akkutyp und benennen hierfür den Stromverbrauch. Daraus können wir dann die maximale Motorlaufzeit ermitteln.
Nun ist diese Motorlaufzeit aber zumindest beim Flugzeug nicht die reine Flugzeit. Beim RC-Segelflugzeug zum Beispiel nutzen wir ja den Motor nur um flugs auf Höhe für die Thermiksuche zu gelangen. Hier reichen wenige Minuten Motorlaufzeit, um gut und gerne eine Stunde oder mehr Flugzeit zu gewinnen. Und auch beim Motormodell fliegen wir nicht nur Vollgas, sondern drosseln den Motor auch in vielen Flugphasen. Dieses Reduzieren der Drehzahl senkt auch den Stromverbrauch und verlängert damit die Flugzeit. Ganz wie beim Auto: Bleifuß kostet Sprit und Geld. Drosseln spart Benzin und schont die Umwelt!
Ein kleiner Trick für mehr Flugzeit
Und noch einen Trick für mehr Flugzeit möchte ich euch verraten! Wenn der Motor das verkraftet, dann kann man ihn einfach statt z.B. mit 3 Lipos mit 4 Lipos betreiben. Dafür muss dann aber eine kleinere Luftschraube montiert werden, damit der Strom nicht zu stark ansteigt. Wie ihr oben seht, ist die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom. Wenn wir nun die Leistung konstant halten (durch die kleinere Luftschraube) und die Spannung erhöhen (4 statt 3 Lipos) so können wir den Strom senken und damit die Laufzeit erhöhen.
Wenn P = 300 W ist, dann beträgt der Strom bei 10 V (3 Lipos)
I = 300 W / 10 V = 30 A
Damit die Laufzeit bei einem 3,7Ah Akku:
3,7Ah * 60 / 30 A = 7,4 Minuten
Bei 4 Lipos = 13,33 V dagegen
I = 300W / 13,33 V = 22,5 A
Laufzeit
3,7Ah * 60 / 22,5 A = 9,87 Minuten
Aber Achtung! Das lässt sich nicht bis Ultimo fortsetzen, denn ein größerer Akku wiegt natürlich auch mehr und dieses Gewicht reduziert wieder etwas die Flugzeit. Und die Motoren haben auch ihre Spannungs-Grenze, die wir ebenfalls beachten müssen! Oft ist das aber ein prima Rezept, um mehr Flugzeit zu erlangen, gerade bei größeren Motormaschine (so um die 2m Spannweite) funktioniert das recht gut, weil diese Modelle das Mehrgewicht der Akkus oft besser verkraften.
Um euch mal einige Zahlen aus der Praxis zu geben, möchte ich ein paar typische Motorlauf- und Flugzeiten angeben:
Typ Motorlaufzeit Flugzeit
Segelflugzeug für Thermik 5-15 Minuten 30 Minuten und mehr
Segelflugzeug für Kunstflug 3 -5 Minuten 10 – 15 Minuten
Motorflugzeug Trainer 10 – 20 Minuten 10 – 30 Minuten
Motorflugzeug Kunstflug 5 – 10 Minuten 5 – 10 Minuten
Motorflugzeug Speed 3 – 8 Minuten 3 – 8 Minuten
Hubschrauber 10 – 15 Minuten 10 – 15 Minuten
Ihr seht also, dass außer bei Seglern nach einer guten viertel Stunde der Spaß meist vorbei ist. Wenn man nun bedenkt, dass das Laden z.B. eines Lipos eine gute Stunde benötigt, so ist es mehr als ratsam, zwei oder gar drei Akkupacks auf dem Flugfeld dabei zu haben, damit man auch recht häufig in die Luft kommt.
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