Bremschopper Auslegung (TMC 4671; 300 W Motor)

[Daniel E. (daniel_e658)]

Guten Tag,

Ich möchte einen BLDC/PMSM Motor von Igus (86/NEMA34 
https://www.igus.de/product/MOT-EC-86-C-I-A?artnr=MOT-EC-86-C-I-A) mit 
314 W Nennleistung betreiben.
Für die Motorregelung habe ich den TMC4671 von Trinamics zur Verfügung.
Die Schaltung besteht aus der Landungsbrücke, TMC4671 Eval Board 
(https://www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/tmc4671-eval.html#eb-overview) 
und dem UPS-10A70V-A-Eval 
(https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/TMC-UPS-10A70V-A-EVAL_Hw1.00_Rev1.01.pdf) 
Leistungsteil.

Netzteil ist aktuell ein getaktetes Labornetzteil mit bis zu 40 V 
Spannungsausgang. Evtl. wird dieses im weiteren Verlauf mit einem 48 V 
Netzteil ersetzt.

Als Zwischenkreiskondensator ist ein 10 mF 63 V Kondensator parallel 
geschaltet.

Nun zur Frage:
Um die Bremsleistung "verbraten" zu können, möchte ich einen 
Bremschopper zum Zwischenkreiskondensator parallel schalten. Bei der 
Auslegung bzw Beschaffung bin ich mir unsicher. Die Informationen dazu 
(von Trinamics zB) sind auch etwas verwirrend.

Für die Berechnung des benötigten Widerstands habe ich verschiedene 
Szenarien betrachtet:
Formel dabei: R= U^2/P

1. Nennspannung (48 V) * 1,1 (10% Überspannung) / Nennleistung (314 W) = 
8,3 Ohm

2. Nennspannung (48 V) * 1,1 (10% Überspannung) / Voraussichtliche max 
Leistung (200 W) = 13 Ohm

3. Aktuelle Spannung (40 V) * 1,1 (10% Überspannung) / Voraussichtliche 
max Leistung (200 W) = 9,3 Ohm

Meine aktuellen Ideen:
1. Bremschopper kaufen

Nanotec verkauft einen Bremschopper 
(https://de.nanotec.com/produkte/10754-brake-chopper), bei dem die 
Spannung einstellbar ist. Das würde hilfreich sein, falls das Netzteil 
gewechselt wird.
Im Datenblatt steht, dass ein 4,7 Ohm Bremswiderstand verbaut ist, der 
durch einen externen Widerstand (Parallel dazu) erweitert werden kann. 
Jedoch komme ich damit nicht auf meinen benötigten Widerstandswert.
Ist es trotzdem verwendbar?


2. Bremschopper auslegen

Eigenen Bremschopper auslegen wäre auch eine Möglichkeit, jedoch habe 
ich damit noch nicht viel Erfahrung und könnte Hilfe gebrauchen bei der 
richtigen Auslegung.


Für weitere Ideen und für Hilfe wäre ich sehr dankbar!

Gruß

[Michael B. (laberkopp)]

Daniel E. schrieb:
> Jedoch komme ich damit nicht auf meinen benötigten Widerstandswert

Bremschopper müssen MINDESTENS die Leistung umsetzen können  die der 
Motor beim Bremsen einspeist, und dafür den Strom fliessen lassen, was 
an der gegebenen Spannung zu einem maximalen Widerstandswert führt. Ist 
der Widerstand kleiner, fliesst mehr Strom, die Spannung sinkt, und der 
Chopper choppert, völlig in Ordnung. Der kleinste Wert ist durch den 
Maximalstrom des schaltenden MOSFET und den Ripplestrom des Elkos 
begrenzt (und letztlich durch den Maximalstrom des Widerstandes aber das 
sollte ja ein impulsbelastbarer sein).

4.7 Ohm sind also kein Problem, Selbstbau auch nicht

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Welche Energie wird im Maximalfall beim Bremsen zurückgespeist 
(komplette bewegte Masse), wie kurz hintereinander kann das vorkommen, 
was ist die Maximaltemperatur von Bremswiderstand + KK...

Alles Fragen die nur Du beantworten kannst.

Widerstände sind kurzzeitig massiv überlastbar.
Ggf den Wiederanlauf verhindern, bis der Bremschopper abgekühlt ist.

[Daniel E. (daniel_e658)]

Es handelt sich um eine horizontale Anwendung, deswegen bin ich bei der 
Berechnung von der maximal eingespeisten Leistung ausgegangen. Ist das 
so möglich?
(Bei einer Drehzahl von 2000 U/min und etwa 1 Nm Drehmoment, kommt man 
auf ca 200 W)

Ein Zyklus (Beschleunigung, gleichförmige Bewegung und Abbremsung) 
dauert durchschnittlich 2,5 s. Davon wäre 0,1 s jeweils Beschleunigung 
und Abbremsung. Meistens sind 5 Zyklen nacheinander und dann Pause.

Maximaltemp. hängt dann von dem ausgesuchten Widerstand ab, schätze ich 
mal?

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Daniel E. schrieb:
> Ist das
> so möglich?
Es ist ein Unterschied ob ich 300gr oder einen mittelgroßen 
Afrikanischen Elefanten abbremsen muss.

Daniel E. schrieb:
> Ein Zyklus
Zyklische Energievernichtung.
Da wäre doch ein größerer Speicher sinnvoller.
Z.B. mit 40V betreiben, aber bis zu 55V sind nach Abbremsung zulässig.
Damit würde nach jedem erneuten Anfahren die Energie wieder 'verbraucht' 
statt sie in Wärme zu wandeln und aufzusummieren.

Daniel E. schrieb:
> Maximaltemp. hängt dann von dem ausgesuchten Widerstand ab
Sicher?
Wenn Du also einen 0603 Widerstand nimmst, sind es eben 84.000°C? ;-)

Nein, natürlich nicht.
Die Frage ist, sind die KK berührbar und muss eine max. Temp nach 
Maschinenrichtlinie eingehalten werden, oder dürfen die auch mal rot 
glühen.