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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Effektivwert bei der PWM?


Autor: Kuen (Gast)
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Hallo zusammen,

ich betreibe eine kleine Schaltung mit Motortreiber die einen Motor über 
PWM in der Geschwindigkeit regelt. Hab die Schaltung gerade mal über das 
Netzteil versorgt und festgestellt das der Motor bei halber Drehzahl 
mehr Strom verbraucht als bei voller.

Hab dann mal den Oscar mit der Strommesszange drangehangen und das selbe 
festgestellt, der Effektivwert ist bei Halbgas mehr als doppelt so hoch 
wie bei Vollgas. Der Mittelwert verhält sich aber linear.

Kann mir einer das Phänomen erklären?

Gruß Kuen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Wo misst du den Strom (in der Leitung vom Netzteil oder in der vom 
Motor), und in welchem Messbereich (ich denke mal AC) ?

Autor: Kuen (Gast)
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In der Leitung vom Netzteil, bzw. Akku und im DC Messbereich.

Autor: Bastler (Gast)
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Moin, was ist den das für ein Motor (DC, Asynchron,...)?
Ist dein Treiber ein PWM-Umrichter oder ein Tiefsetzsteller?
Hast du die Spannung verändert, um die Drehzahl runter zu regeln oder 
hast du die Last vergrößert?

Bastler

Autor: mik (Gast)
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Unter welchen Bedingungen tritt das auf Leerlauf oder mit Last?

Vielleicht auch die Freilaufdiode am Motor vergessen/kaputt? Mit einem 
Oszi die Spannung über den Motor bestimmen, während der Leitphase etwa 
Betriebsspannung und ansonsten 0,7 V.

Verfügt die Motorsteuerung auch über eine elektrische Bremse 
(Zweiquadrantensteller)?

Autor: Kuen (Gast)
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Der Motor ist ein DC Motor.

Treiber siehe Anhang. Was ist ein Tiefsetzsteller?

Der Motor wird über nur das Tastverhältnis des PWM Signals in der 
Geschwindigkeit geregelt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Kuen wrote:

> Hab dann mal den Oscar mit der Strommesszange drangehangen und das selbe
> festgestellt, der Effektivwert ist bei Halbgas mehr als doppelt so hoch
> wie bei Vollgas. Der Mittelwert verhält sich aber linear.

Wie bitte misst du im DC Messbereich Effektiv und Mittelwert ? Bei DC 
ist Effektivwert immer gleich Mittelwert, alles andere ist kein DC.

PS: Irgendwas misst oder machst du also falsch. Ein Motor im Leerlauf 
hat eine nur sehr leicht ansteigende Stromkurve, wenn man die Spannung 
hochdreht. Mit PWM (also quasi einem Schaltnetzteil) beginnt die 
Stromkurve nahezu bei Null, steigt danach aber sehr viel steiler an, da 
die Spannung bei niedrigen PWM Werten in Strom umgesetzt wird (da Paus = 
Pein, aber Uaus<Pein).

Autor: Johnny Maxwell (Gast)
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Nur so nebenbei: Kann die Stromzange True-RMS?

Autor: Gast (Gast)
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>Nur so nebenbei: Kann die Stromzange True-RMS?

... und kann der Motor PWM oder liegt parallel dazu noch ein dicker, 
fetter Elko?

Autor: 6641 (Gast)
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Mit erffektivwert aussagen muss man aufpassen. Ueblicherweise sind die 
auf einen Crestfaktor limitiert, der leicht ueberschritten wird. Bei 
einem PWM ist der Crest etwas wie Puls/Repetition im quadrat.

Autor: Bastler (Gast)
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Der Motor wird also von einer H-Brücke aus angesteuert. Teile der 
H-Brücke bilden zusammen mit der Motorinduktivität einen Tiefsetzsteller 
(auch Abwärtswandler oder Buckconverter genannt).

Der Motor war wohl nicht belastet nehme ich an(?).
Du hast den Strom mit einer Strommesszange gemessen. Was für eine? Nur 
die mit einem Hallsensor können den absoluten Strom messen.
Was du am Bildschirm gesehen hast, war möglicherweise diese 
Stromwelligkeit, nicht der Strom selbst. Diese hängt ab vom 
Tastverhältnis genau wie die Spannung über deinem Motor.

Ansonsten ist es schon möglich, dass ein permanten erregter DC-Motor bei 
halber Drehzahl ca. das doppelte an Strom zieht. Das schafft man, indem 
man eine Last anschließt, die bei halber Drehzahl das doppelte an 
Drehmoment erfordert. Aber das ist hier ja wohl nicht der Fall, oder?

Bastler

Autor: Kuen (Gast)
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>und kann der Motor PWM oder liegt parallel dazu noch ein dicker,
>fetter Elko?

Also ein Elko von 10µ liegt parallel.

>Der Motor war wohl nicht belastet nehme ich an(?).

Doch doch, da hängt ein kleines Getriebe dran.

>Du hast den Strom mit einer Strommesszange gemessen. Was für eine?

Tektronix TCP202.

>Ansonsten ist es schon möglich, dass ein permanten erregter DC-Motor bei
>halber Drehzahl ca. das doppelte an Strom zieht. Das schafft man, indem
>man eine Last anschließt, die bei halber Drehzahl das doppelte an
>Drehmoment erfordert. Aber das ist hier ja wohl nicht der Fall, oder?

Wie gesagt, nur das Getriebe, welches selber aber nicht belastet wird.

Autor: Gast (Gast)
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>Also ein Elko von 10µ liegt parallel.

Nimm ihn doch einmal testweise weg und miss erneut.

Autor: Bastler (Gast)
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Der Elko ist suboptimal. Jede Ein-Phase fließt kurz ein sehr hoher 
Strom, um den Elko zu laden. Die üblichen PWM-Vereinfachungen gelten 
nicht mehr.

Die PWM über die H-Brücke funktionert so (ohne Elko!):

1. (Ein-Phase) Zwei quer gegenüberliegende Transistoren (Beispiel mit 
M1, M4) schalten durch und legen eine Spannung an den Motor an.

2a. (Freilauf-Phase) Ein Transistor wir abgeschaltet (M1 bzw. M4). Die 
Motorinduktivität sorgt dafür, dass der Strom durch den noch leitenden 
Transistor (M4 bzw. M1) und die gegenüberliegende Diode (D3 bzw. D2) 
freiläuft.

oder

2b. (Freilaufphase) Beide Transistoren werden abgeschaltet. Der Strom 
fließt durch die den Transistoren gegenüberliegenden Dioden (D2, D3). Es 
findet Energierückspeisung statt.

weiter mit 1.

2b wird i.a. nur fürs Bremsen benutzt, da sonst die Schaltfrequenz 
ansteigt und somit die Schaltverluste.

>>Tektronix TCP202.
Das kann beides messen.

Vergiss den unten beschriebenen Fall, ein Getriebe hat eine 
M-n-Kennlinie mit positiver Steigung.

Entferne den Elko und miss nochmal(deine H-Brücke hat doch hoffentlich 
die Dioden D1..D4?).

Bastler

Autor: Bastler (Gast)
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>>2b wird i.a. nur fürs Bremsen benutzt, da sonst die Schaltfrequenz
ansteigt und somit die Schaltverluste.

Sorry, da war ich in Gedanken bei der Schwellwertregelung, das ist was 
anderes...

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