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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motortreiber und Energierückgewinnung


Autor: Stefan.Heindel (Gast)
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Hallo,

ich bin gerade dabei, mir Gedanken über einen Motortreiber für einen 24V 
DC-Motor mit 250W zu machen. Dieser Typ Motor wird zum Beispiel in 
diesen China-Scootern eingesetzt. Der Motor soll seine über einen 
Bleiakku betrieben werden.

Da ich die Beschleunigung des Motors regeln möchte, will ich eine 
Stromregelung vorsehen. Der Motor soll nicht nur beschleunigen können, 
sondern auch ebensogut bremsen.

Meine Fragen: Ist es mit einfacher Schaltungstechnik möglich, die 
Energie des beschleunigten Motors wieder in die Batterie 
zurückzuspeisen? Ich gehe mal davon aus, dass es mit einer einfachen 
H-Brücke nicht möglich ist!? Andererseits hatte ich auch mal eine 
professionelle Positioniersteuerung von Maxon in den Händen, die konnte 
das. Wie funktioniert das?

Wenn ich einen mit Nenndrehzahl laufenden Motor mit Masse konstant 
bremsen möchte, kann ich ihn ja zum Beispiel kurzschließen. Allerdings 
wird der Motor mit niedrigerer Drehzahl immer weniger bremsen aufgrund 
der niedrigen Induktionsspannung. Wenn ich den Motor also konstant 
bremsen will, muss ich also den Motor nicht nur kurzschließen, sondern 
sogar umpolen und dann verpolt anblasen. Das ist natürlich nicht 
effizient, weil ich dann Leistung vom Motor mit Batterieleistung 
vernichte und irgendetwas gigantisch warm werden wird. Wie kann man das 
effizienter lösen?

Achso, ich bin nicht unbedingt erpicht darauf, so eine Schaltung 
komplett neu zu entwicklen. Also wenn jemand einen Link kennt, indem so 
etwas beschrieben wird, bitte bescheid sagen. Auch Fachbücher zu dem 
Thema schaue ich mir gerne an, wenn ich nur die Namen kenne!

Vielen Dank!

Stefan

Autor: sechszweisechs (Gast)
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Eine einfache H-Bruecke kann das wenn sie ge-choppert ist. Die 
Motoreninduktivitaet ist auch gleich die Nutzinduktivitaet. Die 
Chopperfrequenz muesste man etwas anpassen, sodass das Eisen auch 
mitmag. Probier mal 25kHz.

Autor: Stefan.Heindel (Gast)
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Hallo, also ich habe schon eine vage Vorstellung was du meinst, aber wie 
das so richtig realisiert werden kann verstehe ich noch nicht. Hast du 
dazu nähere Infos?

Grüße

Stefan

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Im Bremsmoment muss der Motor als Generator geschaltet werden. Wie? 
Keine Ahnung.

MW

Autor: Stefan.Heindel (Gast)
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Naja, einfach kurzschließen funktioniert schon, aber dann verbrate ich 
halt die Energie. Die Generatorspannung des Motors ist ohne Tricks immer 
niedriger als die Batteriespannung, deswegen kriegt man die Energie ohne 
weiteres nicht mehr in den Akku rein. Man benötigt also etwas, um die 
Generatorspannung anzuheben. Aber wie?

Stefan

Autor: sechszweisechs (Gast)
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Naja, der Motor ist eine Spannungsquelle (EMK) in Serie mit einer 
Induktivitaet. Wen man den motor nun 5:1 kurzschliesst/offenlesst, so 
kann man die spannung 5 fach erhoehen. Das nennt sich dann 
Boost-Schaltregler.

Autor: Diego (Gast)
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"Naja, der Motor ist eine Spannungsquelle (EMK) in Serie mit einer
Induktivitaet. Wen man den motor nun 5:1 kurzschliesst/offenlesst, so
kann man die spannung 5 fach erhoehen. Das nennt sich dann
Boost-Schaltregler."

Und das soll laufen? Nur mal so ne Frage....

Nein, Boost-Schaltregler ist schon richtig, aber ZWISCHEN Motor und 
Batterie und das Ganze dann schön geregelt.

Autor: sechszweisechs (Gast)
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Ja, sicher geregelt. Zwischen Motor und Batterie. Sag ich doch. Ja. Aber 
sinnvollerweise nimmt man bereits die Motoreninduktivitaet als Spule.

Autor: eProfi (Gast)
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Das funktioniert so: Du schließt den Motor mittels PWM kurz. Wenn der 
Transistor leitet, fließt ein Strom (Motor wirkt als momentan 
kurzgeschlossener Generator).

Wenn der Transistor wieder öffnet, versucht nun die Motorinduktivität, 
diesen Strom konstant zu halten.

Das macht die Induktivität, indem sie mehr Spannung ausgibt. Diese 
induzierte Spannung brauchst Du nur noch über Dioden in die Batterie 
zurückleiten.

Normalerweise genügt die interne Induktivität des Motors. Um 
Eisenverluste zu minimieren, kann man aber auch noch eine gute externe 
Spule in Reihe zum Motor schalten (dann siehet der Motor fast nur noch 
einen Gleichstrom).

Wenn die Bremskraft nicht ausreichen sollte, kannst Du mit der H-Brücke 
auch ganz sanft rückwärts ansteuern. In den PWM-Pausen fließt die 
Energie zurück in den Akku.

Aber eigentlich ist eine H-Brücke Luxus, es reichen 2 Transistoren.

Voraussetzung ist, dass überhaupt ein Feld da ist. Bei Motoren mit 
Dauermagneten ist das klar, aber bei einem Reihen- oder Nebenschlußmotor 
muss man dafür sorgen, dass zuerstmal ein Strom fließt.

Auf kurze und möglichst verdrillte Leitungen achten! Gute Cs (low ESR) 
verwenden.
Viel Erfolg!

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