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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichstrommotor bremsen mit PWM ?


Autor: René (Gast)
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Hallo Alle,

ich möchte verschiedene Gleichstrommotoren mit einem FET bremsen. Den 
Bremfet allein voll aufzusteuern kann doch nicht die Lösung sein, oder?
Eriehlt man die größte Bremsleistung nicht bei Leistungsanpassung des 
Bremsfets an den Motor? Sollte man dazu den Bremsfett vielleicht mit 
einer PWM über einen Tiefpass so ansteuern, dass sein Widerstadswert den 
des grad zu bremsenden Motors erreicht? Ist das die gängige Praxis?

Vielen Dank für eure Antworten im Voraus

René

Autor: icke (Gast)
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>Sollte man dazu den Bremsfett vielleicht mit
>einer PWM über einen Tiefpass so ansteuern, dass sein Widerstadswert den
>des grad zu bremsenden Motors erreicht? Ist das die gängige Praxis?
NEIN

>Sollte man dazu den Bremsfett vielleicht mit einer PWM ansteuern?
JA , so wird es gemacht.

Autor: Profi (Gast)
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Maximale Bremsleistung hast Du, wenn Du den Motor auf 'volle Fahrt 
rückwärts' schaltest.
Ansonsten, wenn Du ihn kurzschließt. Dann wird die ganze kinetische 
Energie  im Motor in Wärme umgewandelt.
Ob er das aushält? Kannst nur Du wissen / herausfinden.

Außer Du teilst uns noch einige Details mit.

Wenn Du ihn mit PWM kurzschließt, arbeitet er als Generator und liefert 
die Energie über die Freilaufdiode 'ins Netz  Zwischenkreis  Batterie' 
zurück.

Autor: René (Gast)
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Hat man denn wirklich die größtmögiche Bremsleistung bei einem Kurschluß 
des Motors? So mache ich es bisher und der Motor kann es vertragen. Ich 
dachte wenn man den Motor mit Leistungsanpassung bremst kann man noch 
mehr Bremsleistung rausholen. Ist das nicht so?

Gruß René

Autor: N. K. (bennjo)
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Das Drehmoment eines DC-Motors ist quasi proportional zum Strom...den 
Maximalen Strom (ohne externe Stromquelle) erreichst du durch 
Kurzschluss des Motors. Wenn du schneller bremsen willst, benötigst du 
eine externe Stromquelle. Diese wird üblicherweise mit einer PWM 
bewerkstelligt.

Interessant ist allerdings, dass der Strom bei einem Kurzschluss durch 
den "Innenwiederstand" des Motors (konstant) und die durch die 
Drehbewegung induzierte Spannung des Rotors definiert ist. D.h. der 
Strom ist abhängig von der Drehzahl...Der Motor bremst nicht mit 
konstantem Moment...und kann theoretisch nicht zum Stehen kommen :-)

Gruß,
Nikias

Autor: Michael (Gast)
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...und kann theoretisch nicht zum Stehen kommen :-)

Doch, doch, denn ein Motor ist ja kein 'Selbstläufer', sondern braucht 
stetig externe Energie um weiterzudrehen. Er hat ja noch weitere 
permanent aktive Bremsen : Reibung.

Autor: N. K. (bennjo)
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Schon klar :-) ... war nur zur Veranschaulichung des Sachverhaltes 
gedacht...für n->0 geht eben auch M->0 ... das wird dann interessant, 
wenn man z.B. ein Fahrzeug zum stehen bringen will. Man beobachte das 
Bremsverhalten in alten Straßenbahnen...kurz vor Stillstand muss der 
Fahrer eine Mechanische Bremse (meist Pneumatisch) verwenden.

Gruß,
Nikias

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
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Steh ich jetzt voll auf dem Schlau oder hat Niklas Quatsch erzählt:
Wenn man einen drehenden Motor kurzschliesst, bleibt der quasi sofort 
stehen, weil durch das Magnetfeld eine Spannung induziert wird, die dem 
erzeugenden entgegen wirkt. Soll heissen: Wenn man zwei gleiche Motoren 
so "beschaltet", dass der eine den anderen antreibt, müsste AFAIK der 
Strom des als Generator betriebenen Motors in die andere Richtung 
fliessen.
Das wäre dann nämlich auch der Strom, den ein Motor erzeugt, dem der 
Strom abgestellt wird.
Und wenn man den dem Motor wieder zur Verfügung stellt (Kurzschliessen 
des Motors), dann bremst der gewaltig. (auch EMK genannt...)

Warum bei der Strassenbahn noch eine mechanische Bremse benutzt wird?
Das Ding soll einerseits im Stand nicht wegrollen ("Handbremse", wie 
beim Auto), andererseits ist/sollte der Antrieb so ausgelegt sein, dass 
er möglichst wenig Reibung hat (ausser zur Schiene natürlich, weswegen 
auch immer Sand mitgeführt wird...).
Das Kurzschliessen des Motors hat noch den "tollen" Nebeneffekt, dass 
die Kohlen/Bürsten darunter leiden. Bei einem Strassenbahn-Motor müchte 
man das aber eher vermeiden...

Kann aber auch sein, dass ich mich mal wieder völlig irre...(müsste mir 
das noch mal "aufmalen", aber rein aus dem Bauch heraus, bin ich der 
Meinung, dass Niklas daneben liegt.)

Autor: pumpkin (Gast)
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ich kann mir vorstellen, dass das drehmoment gegen_null_läuft aber 
niemals null wird (e-fkt). reine theoretische betrachtung die imho sinn 
machen könnte. evtl vergleichbar mit einem sich aufladenen kondensator 
der theoretisch nie die spitzenspannung der quelle erreicht (e-fkt).

pumpkin

Autor: N. K. (bennjo)
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Naja...wie gesagt...bei Straßenbahnen ist es überhaupt nicht 
theoretisch...man kann einen kurzgeschlossenen DC-Motor auch nicht als 
Feststellbremse benutzten!

Gruß,
Nikias

Autor: N. K. (bennjo)
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Das Ersatzschaltbild einer DC-Maschine sieht so aus:


O---[ R ] ---+
             |
            Uind
             |
             |
o------------+


Uind = C*phi*omega

und das Drehmoment ist:
M = C*phi*I

wenn du jetzt vorne kurschschließt ist I = Uind/R
also M ~ omega

C*phi ist bei Permanenterregung konstant.

Gruß,
Nikias

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
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>man kann einen kurzgeschlossenen DC-Motor auch nicht als
>Feststellbremse benutzten!

Doch, wenn er ein selbsthemmendes (Schnecken-) Getriebe hat.

Wie gesagt: Ich müsste mich damit jetzt genauer beschäftigen...(Hab aber 
keine Zeit/Lust im Moment).

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Doch, wenn er ein selbsthemmendes (Schnecken-) Getriebe hat.

Ach nee, und was bremst da dann? Das Getriebe oder der Motor?

Autor: Sonic (Gast)
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Fakt ist, dass mit abnehmender Drehzahl auch die induzierte Spannung 
kleiner wird, also auch die Bremswirkung. Im Drehzahlbereich nahe null 
besteht also so gut wie keine Bremskraft mehr.

Autor: René (Gast)
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Also,

die Bremskraft durch die induzierte Spannung ist Null wenn die Kiste 
steht und nahe Null wenn er nur noch ganz langsam dreht. Die 
Lagerreibung macht ihm dann halt komplett den gar aus. Ein stehender 
Motor hat immer das gleiche Losbrechmoment, egal ob kurzgeschlossen oder 
nicht, denn solange er sich nicht dreht weiß er ja gar nicht ob er 
kurzgeschlossen ist. Die bis jetzt aber immernoch irgendwie ungeklärte 
Frage ist, hat man die größte Bremsleitung eines Motors wenn man ihn mit 
0 Ohm kurzschließt oder mit Leistungsanpassung bremst.

Danke,

René

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
die käuflichen Komplettlösungen schließen wohl nur einfach kurz.
Siehe: http://www.national.com/pf/LM/LMD18200.html
LT & Co haben bestimmt was gleichwertiges.
Arno

Autor: N. K. (bennjo)
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@Rene, ich weiß jetzt nicht genau was du mit "Leistungsanpassung" 
meinst...aber ganz einfach gesagt - umso höher der Stom - um so höher 
die Bremsleistung - wenn du also keine externe Stromquelle hast, einfach 
möglichst gut kurzschließen. Wenn du mehr, oder auch die Bremsleistung 
einstellen willst, nimm ne Stromquelle und zerhacke sie per PWM. Und 
vergess die Freilaufdiode nicht!

Gruß,
Nikias

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
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>Wenn du mehr, oder auch die Bremsleistung
>einstellen willst, nimm ne Stromquelle und zerhacke sie per PWM. Und
>vergess die Freilaufdiode nicht!

Man kann das auch "besser" machen:
Man schliesst den Motor nicht solange kurz bis er steht, sondern nur in 
Intervallen (PWM). Chopperbetrieb wäre eine Art Gegenstück dazu.

>vergess

vergiss...

Autor: René (Gast)
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Hallo,

naja ich dachte halt, wenn man einem Generator die größtmögliche 
Leistung eintnehmen will, dann muss ja R Last gleich Ri sein. Sollte der 
Generator sich nicht am schwersten drehen wenn er seine größtmögliche 
Leistung abgibt? Also wäre doch auch das Bremsmoment am größten, oder?

René

Autor: Johannes A. (Gast)
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Also im Augenblick sind da wohl noch verschiedene Ansätze unterwegs:

1. Bremsenergie rückspeisen
Dazu braucht man, einfach ausgedrückt, einen Extra-Spannungswandler, der 
die Gegen-EMK des Motor, die nie so groß ist/sein kann wie die 
Betriebsspannung, auf den Wert der Betriebsspannung bzw. leicht darüber 
hochsetzt. Dieser Wandler belastet dann logischerweise den Motor, aber 
nie mit 0 Ohm.

2. Weiches Bremsen bei Nur-Vorwärts-Antrieben
Wenn reichlich bewegte Massen und/oder Fliehkräfte im Spiel sind, ist es 
normal nicht erwünscht bis ausdrücklich schädlich, wenn die Bremse 
"richtig knackig" greift... Da bremste man früher über gesteuerte 
Widerstände und heute per PWM oder 1.

3. Hartes Bremsen bei Nur-Vorwärts-Antrieben
Möglichst genau 0Ohm über den Motor ohne Rücksicht auf Verluste ;-)

4. Hartes Bremsen bei Vorwärts-Rückwärts-Antrieben
Die härteste Bremsung ergibt sich, wenn man Gegenstrom auf den Motor 
gibt, also einen vorwärts drehenden Motor rückwärts ansteuert und 
umgekehrt. Ich denke, das meinte Nikias mit "Stromquelle und zerhacken 
per PWM". Das kann dann mechanisch wie elektrisch richtig "knallen", und 
so mancher RC-Car-Fahrer hat sich damit schon Motorsteller, Motor 
und/oder Getriebe zerlegt...

Autor: Unbekannter (Gast)
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> naja ich dachte halt, wenn man einem Generator die größtmögliche
> Leistung eintnehmen will

Der Unterschied liegt im "entnehmen".

Eine Leistungsanpassung machst Du, weil ein Generator immer einen 
Innenwiderstand hat, und bei der Leistungsanpassung die prozentualen 
Verluste im Generator bezüglich der entnommen Leistung am geringsten 
sind.

Beim Bremsen willst Du aber keine Energie entnehmen. Je größer der 
Strom, desto größer die Bremswirkung. Wenn Du den Motor kurzschließt, 
fließt der maximale Strom. Du entnimmst aber keine Leistung, da die 
Spannung 0 Volt beträgt. Daher ist auch eine Leistungsanpassung mumpitz.

Autor: uu (Gast)
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Ab einer gewissen Leistung hat man eine 4 Quadanten-Endstufe, bestehend 
aus einer geschalteten Vollbruecke. Die kann die Bremsleistung 
zurueckspeisen. Die Dimensionierung ist derart, dass die 
Motoreninduktivitaet zur Spannungsueberhoehung benutzt wird.

uu

Autor: icke (Gast)
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>Die bis jetzt aber immernoch irgendwie ungeklärte
>Frage ist, hat man die größte Bremsleitung eines Motors wenn man ihn mit
>0 Ohm kurzschließt oder mit Leistungsanpassung bremst.

Mit 0 Ohm kurzschließen ist schon doll (für 'n RC-Car).
Die Räder haben aus hoher Geschwindigkeit (anfangs) recht viel Schlupf.

Bei RICHTIG großen Gleichstrom-Motoren wird mit (PWM-Gesteuerter) 
Gegenspannung gebremst (Exzenterpresse, 12000 kN)

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