Frage zur Gegen-EMK bei PWM-Motor-Regelung

[luis_wu (Gast)]

Hallo,

ich habe (als ziemlich ahnungsloser Hobbyist) eine Verständnisfrage zur 
Gegen-EMK in einer PWM-Regelung eines Gleichstrommotors.
Die PWM wird erzeugt von einem Modellbahn-Lok-Decoder, der Motor ist ein 
kleiner DC-Motor einer Spur-Z Lok.

Bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen sieht man in den Messpausen für 
die Gegen-EMK das, was man nach allem, was ich bisher zum Thema gelesen 
habe: Es gibt zunächst einen Peak durch den Abbau der aufgebauten 
Induktion, danach wirkt die Gegen-EMK und erzeugt eine ansteigende 
Spannung bis zu einem Wert, der von der Drehzahl abhängt (siehe die 
ersten beiden Screenshots).

Was ich nicht verstehe: Wenn ich die Drehzahl/Geschwindigkeit über einen 
mittleren Wert des Regelbereiches hinaus erhöhe, erhalte ich einen 
Spannungsverlauf in der Messpause, der unregelmäßig und auch von 
Messpause zu Messpause unterschiedlich aussieht - die beiden weiteren 
Screenshots zeigen nur zwei Beispiele für das Chaos, das dann zu messen 
ist.

Wie ist das zu erklären? Es sieht ja so aus, als würde die Gegen-EMK 
zusammenbrechen. Können das Sättigungseffekte sein (der Motor ist 
wirklich klein, Ankerdurchmesser ca. 5mm).
Oder habe ich etwas grundsätzlich nicht verstanden?

Danke und beste Grüße

[Anja (Gast)]

luis_wu schrieb:
> Wie ist das zu erklären? Es sieht ja so aus, als würde die Gegen-EMK
> zusammenbrechen. Können das Sättigungseffekte sein (der Motor ist
> wirklich klein, Ankerdurchmesser ca. 5mm).
> Oder habe ich etwas grundsätzlich nicht verstanden?

Überleg mal was passiert wenn eine der Kohlebürsten von einem 
Wicklungssegment auf das nächste gelangt.
Erwartest Du da immer konstante Impedanzen + Spannungen?

Gruß Anja

[luis_wu (Gast)]

Du meinst, davon sehe ich in den ersten beiden Screenshots nichts, weil 
die Drehzahl dort zu niedrig ist?

Kann ich mir eigentlich schlecht vorstellen, weil ich auch dort immer 
mal wieder einen Kontaktübergang am Kollektor mit der Messpause 
erwischen müsste - ist aber nicht der Fall, die Spannungsverläufe sehen 
dort langfristig so schön glatt und "lehrbuchmäßig" aus.

[Urs O. (urso)]

Hi,

das könnten Kollektorsegmentübergänge sein, aber was viel wichtiger ist, 
wie sieht denn der Strom aus?
Für die Regelung eines Gleichstrommotors brauche ich eigentlich nicht 
die PWM abschalten, das geht mit ein bisschen Mathe auch online --> 
Beobachter.

[luis_wu (Gast)]

Hallo,

ich denke inzwischen, ihr habt recht!

Der Regler ist nicht von mir, sondern es ist ein käuflicher 
Digitaldecoder für Modellbahnloks.

Ich habe inzwischen mal einen anderen Dekoder (anderer Typ/Hersteller) 
benutzt und dann sieht das ganze für mich schon verständlicher aus:

Bei niedriger bis mittlerer Drehzahl sieht man die Welligkeit der 
Gegen-EMK-Spannung durch die Kollektorübergänge (s. erster Anhang).
Bei höheren Drehzahlen wird dann das gesamte Signal gestört, auch die 
PWM-Phasen (s. zweiter Anhang). Das würde ich dann mal als 
"Bürstenfeuer" interpretieren. Man kann die Störungen dann auch deutlich 
am unruhigen Lauf des Motors hören.

Zum Strom:
Der dritte Anhang zeigt den Spannungsabfall über einem 0,5 Ohm Shunt im 
zweiten Kanal bei mittlerer Drehzahl, also ohne die Störungen.
Der vierte Screenshot zeigt das ganze bei hoher Drehzahl mit Störungen.
Und die letzten beiden Screenshots zeigen den Stromverlauf bei an- und 
absteigender Flanke eines PWM-Pulses im nicht gestörten Drehzahlbereich.

Die Idee, eine PWM-Pause zum Messen der Gegen-EMK einzulegen stammt halt 
von den Herstellern dieser Dekoder.
Es würde mich aber trotzdem interessieren, wie man eine lastabhängige 
Drehzahl-Regelung nur mit U und I machen könnte - gibt es dazu einen 
Link?
Braucht man dazu dann nicht die Kenndaten des Motors?
Diese Dekoder werden ja in alle möglichen Modelllokokomotiven eingebaut, 
der Motor ist also nicht bekannt.

Danke und beste Grüße

[luis_wu (Gast)]

... und wenn man dem Motor dann 100nF statt dem herstellerseitigen 1nF 
spendiert, sieht das ganze schon viel erträglicher aus. Anhänge zeigen 
Max-Drehzahl mit 1nF und mit 100nF.

Sorry für den im Nachhinein unnötigen Thread - hätte ich auch selbst und 
gleich drauf kommen können, dass man zunächst den Motor mal vernünftig 
entstören sollte ;)

Danke und beste Grüße