Hallo!
Bei uns an der Hochschule spricht man von Synchronmaschinen, "da
draußen" heißt es immer wieder "Brushless DC".
Wo liegt genau der Unterschied, gibt es überhaupt einen? Ich habe mich
letzte Tage mit jemandem unterhalten, der sich mit Antrieben eigentlich
ganz gut auskennt, aber mehr als "Gedruckse" konnte ich dem Typen nicht
entlocken.
Liegt es etwa an der Ansteuerung dieser Motoren? Verwendet man bei den
Synchronmaschinen Arten wie Blockkommutierung und Sinuskommutierung und
bei den Brushless-DC-Motoren eine Zustandssteuerung via der
Hallsensoren. Ich meine damit, dass der aktuelle Rotorstand von den
Hallsensoren übermittelt wird und die Steuerung dann das passende
"PWM-Paket" auf die Reise schickt?!
Ich wäre euch für eine qualifizierte Antwort sehr dankbar, bis jetzt
habe ich leider noch absolut nichts gefunden.
Markus
schrittmotor kannst du gleich mit dazu zählen.
der unterschied liegt darin wo die elektronik sitzt, ein reiner
synchronmotor hat keine elektronik, diese werden meist mit
frequenzumrichter betrieben. ein bürstenloser gleichstromotor betreibst
du mit "gleichstrom" :)
in dem gebiet gibt es viele namen für eigendlich das selbe :) oder hast
du dir noch nie gefragt ob ein schrittmotor nicht vieleicht acuh ein
synchronmotor ist? oder was ist ein AC-Servo?
sind halt nur verschiedene namen für den gleichen motortyp, aber mit
verschiedenen Eigenschaften :)
einen synchronmotor als schrittmotor zu benutzen wird nicht
funktionieren.
Andreas W. schrieb:
"einen synchronmotor als schrittmotor zu benutzen wird nicht
funktionieren."
=> Selbstverständlich funktioniert das, die Schritte sind halt relativ
gross ...
Gruss
Meines erachtens liegt der Unterschied (Brushless/Synxhronmotor) nur in
der Ansteurung. Bei einem Brushless wird die Rotorposition von einem
Sensor erfasst und die Feldspulen angesteuert. Der Brushless hat (durch
die Ansteuerung) ein Verhalten wie ein Gleichstrommotor. u
Gruß Franz
Der sog. "brushless DC motor" ist vom grundsätzlichen Aufbau her
tatsächlich identisch mit einer permanenterregten Synchronmaschine. Nur
sind BLDC-Motoren i.d.R. (muss aber nicht) für deutlich niedrigere
Spannungen ausgelegt und besitzen einen Geber für die Positionserfassung
des Rotors. Eine Synchronmaschine wird an dreiphasiger Wechselspannung
betrieben (Netz oder Umrichter, je nach Anwendung, wobei beim Betrieb am
starren Netz grundsätzlich irgendeine Vorkehrung vorhandensein muss, mit
der die Maschine aus dem Stand hochlaufen kann, z.B. Anfahrumrichter
oder asynchroner Hochlauf über Dämpferkäfig oder separate ASM auf der
Welle...). Ein BLDC-Motor wird mit Gleichspannung betrieben, wobei die
Erzeugung des Drehfeldes durch eine entsprechende elektronische
Kommutierung über Halbleiterschalter geschieht (deshalb auch die von
vielen Herstellern benutzte alternative Bezeichnung "EC-[Electronically
Commutated] Motor"), und zwar anhand der Geberdaten. Es wird also durch
eine "trapezförmig" geschaltete Gleichspannung die ansonsten
erforderliche Sinuswechselspannung ersetzt.
Die 3 Motoren : Stepper, BLDC, Synchron nach der Spannung zu
unterscheiden macht wenig Sinn. Eine 50 polige (??) Maschine, dh die 50
Vollwellen pro Umgang hat ist ein ?, wenn wir nun festlegen, dass die
Phasenspannung 15kV und der Phasenstrom 2000A ist, so ist es eine ?. Ab
DC kann ich alle 3 betreiben, die passende Elektronik vorausgesetzt.
Wenn man die Erregung mit einem Steuerstrom macht, bekommt man einen
zusaetzlichen Freiheitsgrad. Mit Permanentmagneten wird's guenstiger.
Daher sind die 3 Maschinen im Wesentlichen dasselbe.
Hallo,
1. brushless ist bürstenlos, es handelt sich um ein Asynchronmotor mit
Käfigläufer. (3 Phasen Drehstorm o. 1 Phase Wechslstrom)
Elektrisch gesehen entspricht die Asynchronmaschine einem Transformator.
Die Ständerwicklung ist dabei die Primärseite und der Kurzschlussläufer
(Käfig) die Sekundärseite. Der sich einstellende Strom hängt von der
Drehzahl ab. Der Läufer des Asynchronmotor dreht sich immer langsamer
als das Drehfeld an den Spulen der Primärseite:
Solange der Rotor des Motors (am Anfang) steht, ist ein Transformator
mit sekundärseitigem Kurzschluss gegeben. Hierdurch entstehen hohe
Ströme und starke Magnetfelder. In diesem Anfahrbereich hat der Motor
einen schlechten Wirkungsgrad und der Motor erwärmt sich stark. Sobald
sich der Anker dreht und sich dem umlaufenden Drehfeld anpasst, werden
die Ströme kleiner.
Die hohen Anfahrströme kann man durch vorgeschaltete "Anlasswiderstände"
mindern. Neben dem Aufwand für zusätzliche Komponenten muss man eine
größere Anfahrzeit inkauf nehmen. Beim Kurzschlussläufer gibt es hierfür
keine Anschlusspunkte und daher entfällt diese Möglichkeit.
Der Betriebspunkt wird sich immer um einige Prozente unterhalb der
zugehörigen Synchrondrehzahl einstellen. Diese Differenz wird als
Schlupf bezeichnet und ist belastungsabhängig.
2. Synchronmaschine
Die Maschine besitzt eine Statorwicklung (meist außen), die ein
magnetisches Drehfeld erzeugt bzw. in welcher eine elektrische Spannung
induziert wird.
Der Rotor (meist innen) (Polrad) trägt zur Felderzeugung entweder
Permanentmagnete oder eine Erregerwicklung. Im zweiten Fall werden zwar
Schleifkontakte notwendig, über die jedoch nur ein vergleichsweise
kleiner Strom fließt. Im Gegensatz zur Gleichstrommaschine erübrigt sich
hier ein Kommutator, so dass das Bürstenfeuer, mit all seinen
Konsequenzen für die Lebensdauer, entfällt.
Bei schnelllaufenden großen Turbogeneratoren – u. a. in Dampfkraftwerken
– sind auch schleifringlose Erregungen über Außenpol-Synchrongeneratoren
und mitrotierende Gleichrichter (sog. RG-Sätze) Stand der Technik.
Synchronmotoren sind permanent- oder gleichstromerregte
Drehfeldmaschinen, bei denen die Drehzahl gleich der
Wechselspannungsfrequenz, geteilt durch die Polpaarzahl des Rotors, ist.
>> 1. brushless ist bürstenlos, es handelt sich um ein Asynchronmotor mit
Käfigläufer.
Wir sprechen hier von einem Brushless DC-Motor. Versuch mal Deine
Asynchronmaschine an DC laufen zu lassen!!!.
Tatsächlich ist die Synchronmaschine und der BLDC das gleiche, nur dass
beim BLDC die Elektronik zur Erzeugung des Drehfeldes dazu gehört, so
dass sich nach außen das gesamte System in etwa wie ein DC-Motor
verhält.
Der Schrittmotor ist fast das gleiche, aber nicht ganz: Dreh´ mal einen
Schrittmotor mit der Hand und Du wirst sehen, dass er bei seinen
Schritten einrastet (Ratsmoment). Das wirst du beim Synchronmotor kaum
merken. Tatsächlich könnte man sich zwar vorstellen, einen Schrittmotor
als Synchronmaschine laufen zu lassen, man kämpft dan zwischen den
Schritten aber immer gegen dieses Rastmoment an.
Hallo,
es war bisher fast alles falsch, was gesagt wurde.
Es gibt AC- und DC-Motore.
Zu den AC-Motoren:
Die klassischen AC-Motore sind Synchron und Asynchron-Maschinen. Diese
Motore müssen mit einer Sinusförmigen Wechselspannung betrieben werden,
wobei in Abhängigkeit von Frequenz (früher meist 50 Hz) und der Polzahl
eine bestimmte Drehzahl realisiert wird. D.h eine Synchronmaschine läuft
exakt mit der Frequenz der Wechselspannung, die Asynchronmaschine läuft
etwas unterhalb der Frequenz der angelegten Wechselspannung, also
asynchron. Dieser asynchrone Lauf entsteht dadurch, dass das Erregerfeld
im Rotor erst durch Induktion erzeugt werden muss, und nicht wie beim
Synchronmotor durch einen Permagnentmagneten, bzw. durch Speisung der
Erregerwicklung mit einer Gleichspannung bereits vorhanden ist.
Die Frequenzdifferenz zwischen Versorgungsspannung und realisierter
Drehzahl wird Schlupf genannt, und diesert Schlupf ist abhängig vom
Drehmoment der anzutreibenden Maschine. Also im Leerlauf -> kleiner
Schlupf, bei Belastung -> größerer Schlupf.
Und jetzt kommt der große Unterschied zu den Gleichstrommaschinen.
AC-Maschinen funktionieren rückkopplungsfrei. Wenn die Bealstung an der
Antriebswelle zu groß wird, dann kommen diese Maschienen aus dem Tritt
und sie bleibt stehen, obwohl die Wechselspannung weiterhin anliegt.
Diese Maschinen laufen nur ordentlich im Bereich der Frequenz der
angelegten Wechselspannung, und müssen deshalb beim Anlauf mit techn.
Unterstützung auf die Betriebsdrehzahl gebracht werden (z.B.
Anlaufmotor)
Ein Schrittmotor ist ein Synchronmotor mit einem Permagnent-Magneten als
Rotor. Durch die hohe Polzahl werden die Laufeigenschaften verbessert,
so daß dieser auch mit einer rechteckförmigen Wechselspannung ordentlich
läuft, statt mit einer sinusförmigen Wechselspannung.
Damit sich elektrische Maschinen überhaupt drehen. muß immer ein
Drehfeld erzeugt werden. Bei AC-Maschinen wird das Drehfeld durch die
angelegte Wechselspannung realisiert. Bei DC-Maschinen, also
Gleichstrommaschinen, übernimmt diese Funktion der Kommutator. Über den
Kommutator und den Bürsten werden je nach Stellung des Rotors, die
Rotorwindungen, so mit Spannung versorgt, daß ein Drehmoment entstent.
D.h. der Gleichstrommotor erzeugt sein Drehfeld selbst, wobei die
Frequenz des Drehfeldes, und somit die Drehzahl, von den
Motorparametern, aber auch von dem Belastungsmoment an der Welle
abhängig ist. Der Gleichstrommotor funktioniert also mit Rückkopplung.
Einen Gleichstrom-Motor kann ich an der Welle bis zum Stillstand
belasten.
Je mehr ich ihn belaste, um so mehr Kräfte bringt er auf um dieser
Belastung zu überwinden. Über die verschiedenen Prinzipien des
Gleichstrommotors, z.B. Reihenschluß bzw. Nebenschluss, werde ich mich
hier nicht auslassen.
Jetzt zum BrushlessDC (BLDC):
Der BLDC-Motor ist eine Gleichstrommaschine, nur mit dem Unterschied,
dass der Kommutator durch Sensorik und Elektronik ersetzt wurde.
Der klassische Kommutator einer Gleichstrommaschine ist eine relativ
komplizierte Konstruktion und auch ein Verschleißteil. Um diese
Nachteile zu umgehen, wurde in den letzten Jahrzehnten entsprechende
Sensorik und Elektronik entwickelt.
Durch die Einführung von Sensorik und Elektronik in den
Elektromaschinenbau verschmelzen quasi DC- und AC-Motore hinsichtlich
ihres konstruktiven Aufbaus.
Man nimmt einen Synchronmotor( Statorwicklung mit mehreren Polparen, und
Rotor als Permagnent-Magneten) und sorgt dafür, dass dieser Motor aber
sein Drehfeld, wie ein richtiger Gleichstrommotor, selbst erzeugt. Man
baut in diesem Motor eine Sensorik ein, die in der Lage die Stellung des
Rotors zu erkennen. Entsprechend dieser Stellungsinformation werden dann
über ein geeigneten Leistungstreiber (Leistungsschaltkreis) die
Wicklungspare angesteuert, die ein Drehmoment erzeugen.
Früher waren AC- und DC-Maschinen schon äußerlich leicht zu
unterscheiden. Durch die moderne Elektronik ist es nicht mehr so
einfach. Und doch gibt es einen sehr großen Unterschied, zwischen den
Beiden, der in der Art der Erzeuguzng des Drehfeldes besteht. Und diese
Erzeugung bestimmt auch die Charakteristik des Motors.
Gruß Roland
Hallo Roland, wie wirkt sich dieser Unterschied denn qualitativ bei
Sportgeräten wie der Vibration Plate aus. Dort wird nämlich mit dem
Unterschied "mit AC Motor und nicht mit DC Motor ausgestattet" geworben.
Gruß Jutta
Hallo,
eine sehr gute Erklärung, danke!
Noch eine Frage:
Wieso werden die BL-DC-Motoren so betrieben, dass die Drehzahl per PWM
(Höhe der Spannung) eingestellt wird (und die Drehfeld-Frequenz
"nachgeführt" wird) und wieso wird nicht gleich mit dem ohnehin
vorhandenen BL-Mikrocontroller die Motor-Drehzahl per Drehfeld-Frequenz
eingestellt (dann würde es intern als echte Synchronmaschine betrieben
werden)?? Das wäre doch eigentlich einfacher/direkter...
Vielen Dank für Infos,
Gruß Simon
Das funktioniert bei diesen Motoren nicht bzw nur im Leerlauf.
Da bei wechselnder Belastung ein wechselnder Versatz von Drehfeld und
Magnetfeld erfolgt kommt der Motor da schnell "ausser Tritt". Mit den
Sensoren, oder mit den verschiedene Methoden das Sensorlos über die
Wicklungen zu mache, wird die Rotorposition bestimmt und das Drehfeld
entsprechend gesteuert. So funktioniert der BLDC Motor von 0 -
max.Drehzahl was mit 'Synchronmaschinen Ansteuerung' nicht gehen würde.
DerWarze wrote:
> Das funktioniert bei diesen Motoren nicht bzw nur im Leerlauf.> Da bei wechselnder Belastung ein wechselnder Versatz von Drehfeld und> Magnetfeld erfolgt kommt der Motor da schnell "ausser Tritt". Mit den> Sensoren, oder mit den verschiedene Methoden das Sensorlos über die> Wicklungen zu mache, wird die Rotorposition bestimmt und das Drehfeld> entsprechend gesteuert. So funktioniert der BLDC Motor von 0 -> max.Drehzahl was mit 'Synchronmaschinen Ansteuerung' nicht gehen würde.
Genau, zweitens kommt noch dazu, dass ein Motor, der mit mehr Spannung
betrieben wird, als er eigentlich hätte (bei einer bestimmten Drehzahl)
stark ruckt, weil der Rotor ungleichmäßig beschleunigt (kurz nach dem
Kommutieren) und abgebremst (kurz bevor der Rotor an dem nächsten
Magneten ankommt) wird.
Hallo Zusammen
Ich hatte zuerst die gleiche Frage wie Simon:
Simon Trautmann schrieb:> Wieso werden die BL-DC-Motoren so betrieben, dass die Drehzahl per PWM>> (Höhe der Spannung) eingestellt wird (und die Drehfeld-Frequenz>> "nachgeführt" wird) und wieso wird nicht gleich mit dem ohnehin>> vorhandenen BL-Mikrocontroller die Motor-Drehzahl per Drehfeld-Frequenz>> eingestellt (dann würde es intern als echte Synchronmaschine betrieben>> werden)?? Das wäre doch eigentlich einfacher/direkter...
DerWarze hat das super erklärt. Allerdings ist mir noch etwas unklar,
bitte korrigiert mich, wenn ich da falsch liege:
Ein BL-Motor haben folgende angaben zur Drehzahl: 1000Umin/V d.h. pro V
nimmt entsprechend die Drehzahl zu. Und über die Ansteuerung des
BL-Motors mit einem PWM (Blockkommutierung) stelle ich diese Spannung
ein und somit die Drehzahl?
Wie wähle ich aber die PWM-Frequenz und welchen Einfluss hat die
PWM-Frequenz?
Vielen Dank
Gruss
Ja die Spannung bestimmt, vereinfacht gesagt, die Drehzahl. Wobei die
U/V nur wenn die zugehörige Belastung mit angegeben wird wirklich Sinn
machen. Der BLDC-Motor verhält sich da wie andere DC-Motoren auch,
Belstungsabhängig geht bei gleichbleibender Eingangsspannung die
Drehzahl zurück.
Die PWM Frequenz ist für die Drehzahl nicht von Bedeutung. Sie muss
natürlich um ein vielfaches höher sein als die kleinste vorkommende
Periode der Kommutierung. Sinnvollerweise nimmt man die PWM Frequenz
höher als 16 kHz, sonst 'singt' der Motor.
