Hallo,
ich habe mein Mountainbike mit einem DC Motor ausgestattet(Currie
Motors, 48V, 1200W, 4700U/min, zul. Dauerstrom 27A). Das
Drehzahlsteuergerät habe ich selbst gebaut: atmega8 mit PWM, halbbrücken
MOSFET Treiber, Leistungsmosfets.
Benutze als Akku einen 12s1p Lipo mit 50V bei voller Ladung. Wenn er
entladen ist, hat er jedoch nur noch 36V. Um über den gesamten
Kapazitätsbereich auf die Motorspannung zu kommen habe ich mir gedacht
noch einen zusätzlichen 6s Akku in Reihe anzuschließen. Hätte dann bei
voller Ladung 75V und bei kompletter entladung 54V. Müsste also die PWM
Kapazitätsabhängig steuern. Würde das so gehen?
Das zweite Problem welches ich habe ist, dass die Drehzahl des Motors
für ein 26" Fahrrad zu hoch ist. Konnte über die mechanische Übersetzung
nur ein Verhältnis von 1:5 erreichen. Somit hat das Antriebsrad immer
noch eine Drehzahl von ca. 1000U/min bei 48V, was ungefähr 120km/h
entspricht(wird man mit 1,2KW natürlich nicht erreichen). Da man aber
meistens nur 0-40km/h fährt, liegt man, wie bei der Angehängten
Motorkennlinie(nur als Beispiel für DC Motoren) zu erkennen im niedrigen
Wirkungsgradbereich. Wie sieht die Kennlinie für verschiedene PWM
Verhältnisse aus?
Wenn ich beim Anfahren Vollgas gebe, habe ich ein hohes Drehmoment und
einen schlechten Wirkungsgrad. Wenn ich dann nach erreichen von
ca.40km/h vom Gas gehe und z.B. ein Tastverhältnis von 50% habe,
verschiebt sich die Kennlinie linear? So das ich anstatt 30%
Drehzahl(40*5=2000U/min von 4700U/min) dann ca. 90% Drehzahl
(4700*0,5=2350U/min max.) habe und doch im hohen Wirkungsgradbereich
liege?
Gruß
Maik
zu 6s Akku in Reihe:
Wenn dein Motor eh schon zu schnell dreht, warum willst du ihn dann mit
noch mehr Spannung noch schneller drehen lassen?
zu PWM:
Über PWM kannst du die am Motor anliegende Spannung einstellen.
(natürlich nur niedriger als die Batteriespannung).
Alles weitere kannst du dir ausrechnen, indem du mal nach
"Gleichstrommotor + Formeln" suchst. Gib deine Motordaten und die
Formeln in Excel ein und lass dir die Kennlinien zeichnen.
generell kann man die Kennlinie bzw. den Wikrungsgrad eines Motors bei
zu geringer Drehzahl nicht elektronisch verbessern. Es hilft einzig und
allein eine weitere Getriebestufe. Man kann so wie jetzt gegeben also
auch nur 27A dauerhaft geben, was am Motor aber nur bei einer sehr
geringen Spannung (und damit Leistung) möglich ist. Regler hin oder
her...
zu dem 6s Akku in Reihe: Eigentlich stimmt das, dass eine
Spannungserhöhung zu einer Drehzahlerhöhung führen würde. Da ich aber
die PWM immer soweit begrenze, dass durch die Induktivitäten im Motor
sich eine Spannung von 48 Volt mittelt, sollte die Drehzahl gleich
bleiben.
Mal eine andere Frage: Ich nehme an, dass der Hersteller mit 1200W die
maximale abgegbene Leistung des Motors meint. Das währe dann im
mittleren Drehzahlbereich der Fall. Wenn er jedoch 27A Dauerstrom
angiebt, sollte das auch bei der maximalen Leistungsabgabe der Fall
sein. Durch P=U*I ergibt sich 48V*27A = 1296W aufgenommene Leistung.
Also ein Wirkungsgrad von 92%. Wenn man sich eine Motorkennlinie anguckt
halte ich das für sehr unwahrscheinlich. Ein Wirkungsgrad bei maximaler
Leistung ist eher im Bereich von 50% zu erwarten. Erst bei 90% Drehzahl
vermute ich einen Wirkungsgrad von 80%-90%.
Auf dieser Seite findet man zwar alle Berechungsformen für einen DC
Motor: http://www.urlaub-und-hobby.de/metallbaukasten/so04dt.html jedoch
muß man dazu die Ströme bei zwei unterschiedlichen Drehzahlen habe. Da
ich das Datenblatt des Motors nicht gefunden habe und keine Möglichkeit
habe hohe Ströme(vermutlich um die 100A bei niedrigen Drehzahlen) zu
messen, kann ich die Kennlinie leider nicht berechnen.
Gruß
Maik
Deine Motorkonstanten sind, abgeleitet aus deinem geposteten Bild(ist
das überhaut dein Motor?!):
R= 0,053 Ohm (berechnet aus dem Kurzschlussstrom)
k1= 135 rpm/Volt (berechnet aus der Leerlaufdrehzahl bei 24V)
k2 = 3,3e-3 Nm/A (berechnet bei blockiertem Motor aus Strom und Moment)
was fehlt dir noch?
Wenn der Hersteller als maximalen Motorstrom 27A angibt, dann gilt
dieser unabhängig von der Drehzahl. In erster Näherung sind die
Motorverluste durch Strom und Innenwiderstand gegeben.
P_r=I²*R
Als Folge kannst du bei Halber Drehzahl nur die Halbe Leistung entnehmen
bei gleichen Verlusten -> entsprechend schlechter Wirkungsgrad.
man kann einem Motor immer und bei jeder noch so niedrigen Spannung
dauerhaft nur seinen Nennstrom zuführen. Also in diesem Fall 27A. Bei
langsamer Fahrt theoretisch sogar noch weniger, weil der Rotor
schlechter gekühlt wird, wenn er sehr langsam dreht...also nichts mit
100A und dergleichen. Wenn Du den Motor nur bis etwa 1/3 seiner
Nenndrehzahl fahren kannst, steht Dir maximal 1/3 seiner Leistung zur
Verfügung. Der beste Regler kann das nicht ändern.
Es ist eine weitere Getriebestufe nötig, mehr gibts dazu eigentlich
nicht zu sagen.
ich hatte schon Mal in einem eigenen Thread eine ähnliche Frage gestellt
ohne das eine Antwort kam, deshalb hier noch Mal die Frage da ich was
ähnliches auch aus der Ursprungsfrage rauslese:
Ich habe einen permanenterregten DC-Motor, da weiß ich aus den
Kennlinien bei welcher Drehzahl der beste Wirkungsgrad ist.
Was passiert aber jetzt bei einer PWM-Modulation, wie kann ich da die
Drehzahl mit dem besten Wirkungsgrad bestimmen?
Hauke Radtki schrieb:
> Das Tastverhätlnis der PWM bestimmt die effektive Motorspannung, bei 60V> udn 50% pwm hast du effektiv 40V am motor
bestimme ich diese 40V aus 60V*sqrt(1/2)?
und kann ich mit den 40 (bzw. 42V) dann in meine Kennlinien gehen um den
Wirkungsgrad zu bestimmen?
ARGH ich war gerade auf dem sprung -.- Sorry für die Fehlinformation ich
wolte natürlich 30V schreiben.
Solange die PWM Frequenz hochgenug ist, dass der Motorstrom nicht 0
wird, dann hast du bei 60V udn 50% Tastverhältnis 30V also genau die
Hälfte.
SORRY das nächste mal nehm ich mir mehr Zeit zum schreiben der Antworten
;)
Hauke Radtki schrieb:
> Solange die PWM Frequenz hochgenug ist, dass der Motorstrom nicht 0> wird, dann hast du bei 60V udn 50% Tastverhältnis 30V also genau die> Hälfte.
also irgendwie verstehe ich das nicht,
wenn ich bei 60V und 50% PWM mit 30V rechnen kann, hätte ich also 1/4
Leistung?!
Wenn ich aber die Hälfte der Zeit mit 60V fahre, müsste ich doch
eigentlich auch die Hälfte der Leistung haben?!
Und mit meiner Frage wie es sich dabei mit dem Wirkungsgrad verhält bin
ich auch noch nicht weitergekommen ...
Naja die PWM läuft so schnell, dass die Motorinduktivität ausreicht, um
die Spannung nicht auf 0 fallen zu lassen. Dadurch ist das Mittel der
Spannung eben proportional zum PWM Verhältnis.
Wenn du jedoch die hälfte der Zeit mit 60V fähst, dann geht die Leistung
dazwischen auf 0 zurück und du musst das Mittel der Leistung nehmen
Könnte aber auch zu Problemen führen die Siebung dem Motor zu
überlassen.
Gerade GM laufen umso besser, je "glatter" die Spannung ist.
Ich würd mindestens eine großzügig dimensionierte Siebung mit
anschliessen.
Gruß Anselm
Siebung ist nicht ganz leicht denke ich ;)Drosseln, die diese Ströme
aushalten und dabei nicht in die Sättigung gehen sind nicht ganz leicht
und günstig.
"Siebung" braucht man bei Motoren nicht, das macht der Motor schon
alleine durch seine Induktivität.
Die Abgabeleistung des Motors ist bei weitem nicht "0" in den Pausen der
PWM (die Aufnahmeleistung allerdings schon), denn da fließt der Strom
durch die Freilaufdiode ja weiter und M=k*I -> Moment bleibt nahezu
konstant.
Bez Leistung bei PWM-Betrieb:
Die Abgabeleistung hängt nicht direkt von Dutycycle ab.
Es gilt weiterhin P=M*n...
ScottMotorCharacteristic.gif
(36 KB)
