Hallo,
ich habe eine Frage an die Crack's in Sachen PWM Modulation.
Ich habe ein Elektromotor betriebenen Kanadier.
Dort habe ich anstatt dem doch anfälligen Stufenschalter eine
PWM-Modulierte Drehzahlregelung verbaut ( made in China von Ebay ). So
weit so gut.
Es funktioniert super. Der Motor lässt sich stufenlos von 0-35 Ampere
regeln.
Nun wie jeder sicher weis, entsteht bei dieser Art von Leistungsregelung
unter Umständen eine surrende... pfeifende Geräuschkulisse, geschuldet
dem PWM.
Nun wäre das ja nicht so tragisch wenn nicht der Bootsrumpf selbst als
Lautsprecher fungiert und nach einer halben Stunde fahrt die Ohren
ebenfalls Pfeifen ;).
Der Motor überträgt die entstandenen Geräusche auf das Boot. Dies lässt
sich durch entkoppeln leider nicht lösen.
Nun zur eigentlichen Frage:
Mir kam die Idee einen doch etwas großen Kondensator als Glättung
paralell zum Motor zu klemmen. Ich dachte da an einen 1Farad Kondi aus
dem Car Hifi bereich. Das Boot wird mit 12V betrieben.
Nun seid ihr dran...
Kannn das etwas werden?
Wie könnte ich die nötige Kapazität berechnen?
Andere Vorschläge?
Oder bin ich auf dem Holzweg?
Eine weitere Idee wäre noch den Frequenzbereich zu verändern. Die
Schaltung bedient sich einem klassischen 555 Timer PWM Modell.
Ich bitte um Kritik.
Gruß
Um über ein Filter (Kondensator (+ Spule)) was zu machen sollte die
Frequenz bekannt sein. Kommst Du an die frequenzbestimmenden Bauteile
der PWM ran, so würde ich erst mal da mein Glück versuchen.
Einfach einen Kondensator verwenden, könnte die Elektronik ins Nirwana
schicken (Strom zu hoch).
Eigentlich sollte man einen Kanadier doch mit einem Paddel antreiben. So
haben wir das früher jedenfalls gemacht;-)
Mit dem vorhandenen Steller wird das nichts, und mit einem Kondi am
Motor natürlich erst recht nicht.
Die einzige Lösung ist ein anderer Steller mit ca. 20KHz Taktfrequenz.
EBay schrieb:> Der sollte sich doch sehr leicht auf eine andere PWM Frequenz umbauen> lassen.
Dann hätte es der "Hersteller" schon genau so gemacht.
Und wenn man erst stärkere Treiber einsetzen muss, braucht man auch ne
stärkere interne Spannungsregelung, sprich, man kann den Steller dann
gleich komplett selbst bauen.
Wegschmeißen das Ding, und was Vergleichbares mit min. 16KHz gekauft.
Kostet dank Sklavenarbeit, Ideenklau und inkorrekter Chemieentsorgung
auch nur 5 Euro, also gar nicht der Rede wert.
Feuersteg schrieb:> Mir kam die Idee einen doch etwas großen Kondensator als Glättung> paralell zum Motor zu klemmen
Nein, ganz schlecht, beschädige ggf. den PWM Drehzahlregler.
Man könnte eine grosse Spule in eine Zuleitung zum Motor schalten, aber
das ist unsinnig.
Falls der Chinaregler eine Platine ist, könnte man versuchen, die PWM
Frequenz zu ändern durch einen anderen Timing-Kondensator. Dazu müsste
man aber wissen, was drauf ist.
maetressenhuhnesserteam schrieb:> Die einzige Lösung ist ein anderer Steller mit ca. 20KHz Taktfrequenz.
bei 20kHz singen uns unsere Ohren vielleicht nicht, aber erwarte nicht
dass dir die nächsten 2 Stunden was an die Angel geht...
besser wären vielleicht 220kHz aufwärts, da sollten dann selbst auch die
empfindlichsten Fledermausohren nix mehr hören
(k.A. wie das bei den Unterwasserbewohnern so ausschaut aber ich gehe
hier davon aus, dass Fledermäuse die höchsten Töne unter allen Tieren
hören können, )
Evtl. hilft es doch, die PWM Frequenz weiter herunter, statt weiter hoch
zu setzen. Man kann auch mal was um die 100-250Hz probieren, wenn man
den Kondensator an Pin 2/6 des 555 erstmal identifiziert hat.
Wenn der Motor bis zu 35A zieht, wird es schwer, noch eine Drossel zu
finden, die den Motorstrom ohne zu hohe Verluste im Draht glättet.
In meinem alten Paddelboot (150W E-Motor) läuft eine selbstgebaute PWM
mit 200Hz leise und unauffällig.
Allerdings habe ich, um das historische Ruder nicht zu beschädigen, den
Motor in ein anderes Ruder eingebaut und ihn somit akustisch vom Rumpf
getrennt. Gleichzeitig wird der Motor mitgelenkt.
Ich hätte auch erst mal die Frequenz runter genommen. Schöner
Nebeneffekt, die Schaltverluste gehen runter.
Das könnte nämlich zum Problem werden wenn man einfach auf 16-20kHz
erhöht.
Auf jeden Fall bleibt auch noch die mechanische Alternative den Motor
vom Rest des Boots zu entkoppeln. Dazu müsste man aber sehen wie er am
Boot befestigt ist.
Das ist doch garantiert steckbar (leicht abnehmbar). Da reichen
vieleicht ein paat Gummi oder Korkplatten.
Feuersteg schrieb:> Eine weitere Idee wäre noch den Frequenzbereich zu verändern.
Bevor man mit der Frequenz hoch oder runter gehen will, ist eigentlich
sehr interessant, welche Frequenz aktuell verwendet wird...
> Die Schaltung bedient sich einem klassischen 555 Timer PWM Modell.
Gibts dafür einen Schaltplan?
und irgendwann nehmen die Spulen keine Energie mehr auf. ich würde mal
ab 20Hz probieren. irgendwas stufenloses, dann hörst Du wo`s am
leisesten ist verstehsde?
Werner
Matthias S. schrieb:> Evtl. hilft es doch, die PWM Frequenz weiter herunter, statt weiter hoch> zu setzen. Man kann auch mal was um die 100-250Hz probieren, wenn man> den Kondensator an Pin 2/6 des 555 erstmal identifiziert hat.> Wenn der Motor bis zu 35A zieht, wird es schwer, noch eine Drossel zu> finden, die den Motorstrom ohne zu hohe Verluste im Draht glättet.> In meinem alten Paddelboot (150W E-Motor) läuft eine selbstgebaute PWM> mit 200Hz leise und unauffällig.> Allerdings habe ich, um das historische Ruder nicht zu beschädigen, den> Motor in ein anderes Ruder eingebaut und ihn somit akustisch vom Rumpf> getrennt. Gleichzeitig wird der Motor mitgelenkt.
Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte
deutlich abnimmt. Wenn der Akku reicht, ist das kein Problem (wobei die
Reichweite natürlich schlechter wird), aber der Motor könnte durchaus
überhitzen.
Gruss
Axel
Axel L. schrieb:> Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte> deutlich abnimmt
Häh ?
Durch niedrige PWM Frequenz ?
Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ?
MaWin schrieb:> Axel L. schrieb:>> Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte>> deutlich abnimmt>> Häh ?>> Durch niedrige PWM Frequenz ?>> Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ?
Mehr Verluste im Motor.
MaWin schrieb:> Axel L. schrieb:>> Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte>> deutlich abnimmt>> Häh ?>> Durch niedrige PWM Frequenz ?>> Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ?
Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen
konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50%
der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A.
Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die
Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher.
Gruss
Axel
Axel L. schrieb:> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher.
Und was ist mit den Wirbelstromverlusten?
Die Kerne von DC-Motoren sind üblicher Weise nicht für hohe Frequenzen
ausgelegt.
Die verwendete Frequenz wird ja immer noch geheim gehalten.
Peter D. schrieb:> Axel L. schrieb:>> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die>> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher.>> Und was ist mit den Wirbelstromverlusten?> Die Kerne von DC-Motoren sind üblicher Weise nicht für hohe Frequenzen> ausgelegt.>> Die verwendete Frequenz wird ja immer noch geheim gehalten.
Wirbelstromverluste dürften davon kaum beeinflusst werden, schliesslich
polt ein DC-Motor mit jeder Umdrehung sowieso das Magnetfeld um. Die
sind also Drehzahlabhängig.
Ich hatte dazu vor Jahren mal eine Messreihe bei einem DC-Motor 600W,
24V gemacht, also durchaus ähnlich. Da lag der optimale Wirkungsgrad
etwa bei 14 kHz.
Gruss
Axel
Hallo zusammen,
vielen Dank ersteinmal für euere Anregungen.
Leider ist es mir derzeit nicht möglich die Frequenz zu bestimmen, da
ich nicht ans Boot herankomme. Hobbygarage 200Km entfernt vom Arbeitsort
;(.
Ich habe trotzdem ein paar weitere Fragen:
Warum soll ein C die Endstufe zerstören? Bei Vollast liegt das
Oulsverhältnis ja eh bei nahezu 100% und die MOSFET Endstufe wird
nichteinmal warm. Also würde sich ja die I Aufnahme an den Transistoren
nicht ändern....oder?
Was ist die genaue Begrüdung warum ein C nicht funzen würde.
Die Idee der Frequenzänderung klingt super und einfach. Ich werde den F
bestimmenden Kondensator einmal ausfindig machen und ein wenig
probieren. Leider ist die Schaltung in SMD ausgeführt.. da wird ne
Fummelei..
Hier noch das EBAY Angebot:
http://www.ebay.de/itm/2000W-MAX-DC-Drehzahlregler-Regler-PWM-Motor-Speed-Controller-12V-24V-36V-50V-/152038458995?hash=item236632c673:g:fTAAAOSwiylW~6ZO
In der Artikelbeschreibung steht 200Khz... das halte ich für ein Gerücht
;) Es klingt im Boot ähnlich einem Akkuschrauber nur viel tiefer.
Ich danke Euch im Voraus.
Feuersteg schrieb:> Was ist die genaue Begrüdung warum ein C nicht funzen würde.
Der Kondensator wirkt bei PWM wie ein Kurzschluss. Schalte einen dicken
Elko parallel zum Motor und die PWM Endstufe wird nahezu sofort
überhitzen und durchbrennen.
Ausserdem ist bei einem 35A Motor die Energie, die in einem z.B. 10mF
Elko gespeichert ist, nur ein Tropfen auf dem heissen Stein.
Axel L. schrieb:> Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen> konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50%> der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A.>> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher.
Ok, allerdings kommen Wirbelstromverluste hinzu, das Wirkungsgradoptimum
liegt also zwischen beiden Extremen, und der positive Effekt der PWM,
nämlich höheres Drehmoment bei niedrigerem Tempo, was durchaus dazu
führen kann dass der Motor für einen bestimmten Arbeitspunkt mit 45%
statt 50% laufen muss, geht zunehmend verloren je weniger lückend der
Strom wird.
Bei Vollgas (100%PWM) sind beide wieder gleich, wärmer als bei Vollgas
wird der Motor also nie.
Feuersteg schrieb:> Warum soll ein C die Endstufe zerstören?
Weil der leere C 0V hat und der PWM Transistor dann voll die
Betriebsspannung (12V?) drauf schaltet.
0V und 12V verbinden gibt unendlichen Strom, Kurzschlussstrom, das mag
der Schalttransistor nicht zigtausende Male nacheinander, denn der Elko
ist ja bei jedem wiedereinschalten der PWM wieder leer.
Check.. verstanden. Danke.
Dann bleibt nur die Frequenz...
Kann mir jemand in Sachen Drossel die Leviten lesen?
Kann ich nicht einfach einen 2,5²mm oder stärkeren Draht verwenden?
Ich möchte keine großen Berechnungen anstellen oder die Ganze Schaltung
umwerfen.... einfach ein wenig probieren.
Vielleicht hat jemand einen Geistesblitz... dann könnte ich mit meinem
Kumpel auf großer Wandertour das Bier in ruhiger Atmosphäre genießen..
Letztes Jahr ging es uns ganz schön auf den Sack...
MaWin schrieb:> Axel L. schrieb:>> Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen>> konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50%>> der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A.>>>> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die>> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher.>>> Bei Vollgas (100%PWM) sind beide wieder gleich, wärmer als bei Vollgas> wird der Motor also nie.
Doch, weil der Motor bei PWM Betrieb nicht hochdreht.
Ein DC-Motor ist im Prinzip eine Reihenschaltung aus dem Ohmschen
Widerstand des Motors und eines Generators, dessen Spannung proportional
zur Drehzahl der Schraube ist.
Bei 100% wird der Motor relativ hoch drehen und der Generator eine
relativ hohe Gegenspannung erzeugen. Dadurch reduziert sich der Strom.
Bei 50% PWM dreht der Motor nur halb so schnell (hat ja nur halb so viel
Leistung, er wird im Prinzip abgewürgt) , d. h. die Gegenspannung ist
nur halb so hoch. Damit ist der Strom in den Einschaltzeiten deutlich
höher als bei 100%.
Gruss
Axel
Man kann ungefähr einen Strom von 6A durch 1mm² Kupferkabel schicken,
dabei bleibt die Erwärmung in Grenzen. Wenn dein Motor nun 35A Strom
zieht, ist das also etwa 6mm² Kabel.
Damit eine wirksame Drossel aufzubauen, kostet schon etwas Kraft und
Platz. Um einigermassen Induktivität zu erzielen, sollte auch noch ein
Kern dazukommen, der die Sache nicht leichter macht.
Feuersteg schrieb:> Check.. verstanden. Danke.>> Dann bleibt nur die Frequenz...>> Kann mir jemand in Sachen Drossel die Leviten lesen?> Kann ich nicht einfach einen 2,5²mm oder stärkeren Draht verwenden?>
Naja, der Motor IST eine grosse Drossel.
Ich denke, was das Pfeifen angeht, wirst Du mit einer zusätzlichen
Drossel nicht viel erreichen.
Da würde ich schon eher eine Gummimatte in die Motorbefestigung klemmen.
Gruss
Axel
Axel L. schrieb:> Ich denke, was das Pfeifen angeht, wirst Du mit einer zusätzlichen> Drossel nicht viel erreichen.
Man hat die Chance, das Pfeifen vom Motor in die Drossel zu verlegen,
denn ohne besonderen Aufbau wird genau das passieren :-P.
Am einfachsten ist es wirklich, die Frequenz des 555 veränderlich zu
machen und beim Kajakausflug dann eine geeignete Frequenz zu suchen.
Hallo zusammen,
ich möchte Euch einen kleinen Zwischenstand melden...
Ich konnte noch nicht am Bootsmotor bauen/ basteln...
Dafür hatte ich noch einen weiteren Drehzahlregler in meiner
Bastelkiste. Er war als Backup gedacht. Nun gut.. Ich habe mir ein paar
große PC Lüfter (24V) und ein entsprechendes Netzteil geschnappt und ein
wenig probiert.
Nun, die Drehzahl lies sich nur bedingt regeln und die Motoren pfiffen
fröhlich vor sich hin.. das hatte ich zum Glück auch erwartet bzw.
gehofft.
Test konnte also losgehen...
Ich habe mir trotz (sorry) euerer Hinweise einen Elko geschnappt und
etwas herumprobiert..
Zum Ergebnis:
1. Ich habe verschiedene ELKO's von 22 - 2200 mF probiert, mit dem
Ergebnis.. es geht wirklich nicht. Die Motoren laufen schon auf der
kleinsten Stufe sehr schnell und die Kondis wurden warm/heiß.. Die
Endstufe der Regelung blieb jedoch kalt. Theorie also bestätigt. Geht
nicht!
2. Dann habe ich noch einen zerlegten Dimmer gefunden.. Da grinste mich
ein 0.22mF 275V Wechselspannungskondensator an. Da habe ich gedacht was
solls.. Auslöten und probieren... Was soll ich sagen... mit ihm geht es
PERFEKT! Die Motoren sind sehr sauber zu regeln, sogar extrem langsam
was ohne nicht funzte. Die Endstufe wird weder warm und der ELKO
ebebfalls nicht... Ich habe dann viel probiert und einen langen Testlauf
gemacht... Es geht echt und wirklich super!
Kann das jemand erklären? Warum geht ein Wechselspannungskondi mit mini
Kappa?
Ich würde jetzt einen Anlaufkondensator eines 220V Pumpenmotors am
Bootsmotor probieren und Euch eine weitere Rückmeldung geben..
Ich danke Euch für die Vielen Gedankenanstöße und Kommentare
Ich meinte uF nicht mF.. ich fand das My Zeichen nicht und dachte mF
wäre das gleiche. Sorry.
Mir ist auch klar das ein PC Lüfter ein ganz anderes Arbeitprinzip hat
als ein Gleichspannungsmotor mit Permanentmagneten.
Ich wollte nur meine Erfahrungen mitteilen.
> Check.. verstanden. Danke.
Wenn Du verstanden hast, dass es nicht geht, warum machst Du es dann
trotzdem? Willst Du Deine Endstufe killen?
Zwei Möglichkeiten, die helfen, wurden genannt:
- Frequenz rauf (Schaltverluste steigen) (das Problem könnte sein, dass
Deine jetzige PWM-Frequenz eine Resonanz hervorruft) und
- Speicherdrossel (keine Entstördrossel) in Reihe zum Motor.
Z.B. großen Schalenkern mit Luftspalt mit 10 qmm-Leitung vollwickeln
(Problem: Wirbelstrom-, Proximity- und Skin-Verluste --> Erhitzung).
Besser wäre HF-Litze.
Eine Quelle hierfür kann ein HF-Schweiß- oder HF-Ladegerät sein.
Oder bei Bürklin: Kernsatz PM114/93 B65733A0000R027, 16000 nH, N27
Kostet 141 Euro
Ein weiterer Ansatz wäre PWM mit hoher Schaltfrequenz und LC-Filter am
Ausgang. Damit verschenkt man aber die Induktivität des Motors.
Damit wird der Motor mit nahezu DC betrieben.
Axel L. schrieb:> schliesslich> polt ein DC-Motor mit jeder Umdrehung sowieso das Magnetfeld um. Die> sind also Drehzahlabhängig.
Und genau deshalb ist folgende Rechnung nicht so einfach.
Axel L. schrieb:> Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen> konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50%> der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A.
Auch bei perfekt glatter Gleichspannung ist der Strom nicht glatt.
Axel L. schrieb:> Ich hatte dazu vor Jahren mal eine Messreihe bei einem DC-Motor 600W,> 24V gemacht, also durchaus ähnlich. Da lag der optimale Wirkungsgrad> etwa bei 14 kHz.
Das ist eine der sinnvollsten herangehensweisen. Eine eigene Testreihe
fahren, besonders wenn keine Detaillierten Angaben zum Motor und seine
Bauweise (Polzahl / Nenndrehzahl etc.) bekannt ist. Die 14 kHz gelten
für deinen Motor. Für einen anderen Motor, z.B. mit anderer Polpaarzahl,
sieht das ganz schnell anders aus.
Feuersteg schrieb:> Kann das jemand erklären? Warum geht ein Wechselspannungskondi mit mini> Kappa?
Ohne die Details und Datenblätter wird das nur ein herumgerate. Des
Rätsels Lösung könnte hier in den Details des Aufbaus und der
Komponentenwahl verborgen sein und für deinen anderen Motor völlig
unpassend sein. Außerdem is ein Lüfter mit 24 Volt wohl kaum etwas, daß
man unter einem PC-Lüfter versteht. Wir kennen also auch hier die Bauart
nicht.
