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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik angetriebenen DC- Motor elektronisch bremsen (konstantes Drehmoment)


Autor: Simon Leuterer (chiliconcarne)
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Hi,

bitte helft mir bei meinem Problem, ich komm nicht weiter:

Ich habe einen DC Motor 12V 20A der als verschleissfreie Bremse für 
einen Prüfstand dienen soll. Wichtig dabei ist, dass die "Bremse" 
unabhängig von der Drehzahl immer ein einigermaßen gleiches Drehmoment 
aufnehmen soll.

Mein Gedanke wäre, den vom Motor produzierten Strom über einen 
Widerstand zu belasten. Je schneller der Motor dreht, desto höher die 
Spannung. Wenn jetzt über einen geregelten Widerstand immer der gleiche 
Strom fließen würde, unabhängig von der produzierten Spannung, erhalte 
ich an der Motorwelle quasi immer ein konstantes Drehmoment, unabhängig 
von der Drehzahl ?

Denke ich da richtig??

Würde ich da mit einer fertigen elektronischen Last hinkommen?

Ich würde mich riesig freuen, wenn ihr mir ein paar Tips geben könntet! 
Ich komm einfach nicht weiter....

Vielen Dank euch schon mal,

Simon

Autor: Mine Fields (Gast)
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Die Standardlösung ist eine motorseitige Stromregelung und ein 
Bremschopper.

Autor: Simon Leuterer (chiliconcarne)
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hmmmm, zugeben ich hab nur elektronische Grundkenntnisse (noch), 
Allerdings den Willen, mein Projekt trotzdem zu realisieren.

Frage:

Was ist mit einer Motorseitigen Stromregelung gemeint?
Mein Motor ist ähnlich diesem Modell: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/198577/DOGA-DC-...

Ein Bremschopper ist ein Bremswiderstand oder?

Mir wäre es am liebsten, wenn sich auf die schnelle alles möglichst 
einfach realisieren ließe.
Am besten irgend ein feriges Modul oder so, dass ich einfach an den 
Motor dranhängen kann. Es sollte halt auch finanziell im Rahmen bleiben, 
vielleicht 200-300 Euro....

Bin natürlich bereit, wenn nötig mich eingehender mit der Matherie zu 
befassen, aber wenn mir jemand eine (fertige,) einfache und schnelle 
Lösung nennen könnte wäre ich sehr dankbar!

Schöne Grüße,

Simon

Autor: U. B. (pasewalker)
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> Wenn jetzt (...) immer der gleiche Strom fließen würde, unabhängig von
> der produzierten Spannung, erhalte ich an der Motorwelle quasi immer ein
> konstantes Drehmoment, unabhängig von der Drehzahl ?

Ja, wenn es sich um einen permanenterregten Motor handelt
( bei einer Reihenschlussmaschine sieht's anders aus ).

Autor: Hauspapa (Gast)
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Dir ist schon klar das Du da 240W verheizen willst, und was das 
üblicherweise für Kühlkörper ergibt?

Das klingt irgendwie nach Abschlussarbeit.
Grüssle Hauspapa

Autor: Simon Leuterer (chiliconcarne)
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Nee, ist nur ne Bastlerei die mir schon seit längerer Zeit unter den 
Nägeln brennt. Ich könnte sowas ziemlich gut gebrauchen und es scheint 
ja eigentlich ziemlich einfach, aber wie gesagt, meine begrenzten 
Elektrokentnisse - ich komm nicht weiter...

Die vollen 20A will ich übrigens mitnichten ausnutzen. Mit einem 
Hochlastpoti hab ich mal ein bisschen experimentiert und festgestellt, 
dass mir ganz grob 3A maximum reichen sollten.

Kann ich somit eigentlich davon ausgehen dass es sich bei meinem Motor 
um einen permanenterregten Typ handelt? Der Motor produziert ja von sich 
aus Spannung... Ich kann ja mal von aussen überprüfen ob innen Magnete 
verbaut sind.

Danke und viele Grüße,

Simon

Autor: Mine Fields (Gast)
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Simon Leuterer schrieb:
> Was ist mit einer Motorseitigen Stromregelung gemeint?

Na dass der Motorstrom geregelt wird. Was Regelung ist, ist hoffentlich 
bekannt? Wenn nicht: Lies dich erst einmal ein.

Simon Leuterer schrieb:
> Ein Bremschopper ist ein Bremswiderstand oder?

Widerstand + Transistor + Ansteuerung.

Hauspapa schrieb:
> Dir ist schon klar das Du da 240W verheizen willst, und was das
> üblicherweise für Kühlkörper ergibt?

Deswegen nimmt man einen Bremschopper und keine elektronische Last. 
Widerstände für 240W sind problemlos zu finden.

Autor: U. B. (pasewalker)
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Wenn der Motor beim Drehen "vernünftige" Spannung abgibt ( z.B. bei 
Nenndrehzahl irgendwas mit 10 V ), ist er permanenterregt.

Als Stromregler für 3 A gingen vielleicht 2 oder 3 parallele, 
entsprechend umfunktionierte, gut gekühlte Spannungsregler LM317 .

Autor: Mine Fields (Gast)
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Im niedrigen Drehzahlbereich wird das dann aber nicht funktionieren.

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Stefan L. schrieb:
> Im niedrigen Drehzahlbereich wird das dann aber nicht funktionieren.
  +------+
  |      |  |
 (M)    (-) | I_source
  |      |  V
  +------+
Klar, wenn man eine ideale Stromquelle einbaut, dass dann der Motor ohne 
Einwirkung von außen von selbst anlaufen würde und sich in dieser 
Darstellung das geforderte "konstante Drehmoment" ergibt. Der Motor 
würde beschleunigen, bis es ihn zerreißt.
- - - - -
Man muss beim LM317 (bzw. 117) nur über die interne Referenzspannung von 
1,25V kommen, was beim elektrisch unbelasteten Motor -wie ich denke- 
sehr schnell geht. Soll der TO doch mal messen, ab welcher Drehzahl mehr 
als 1,25V an den Motorklemmen der elektrisch unbelasteten Maschine 
liegen.

Zur "Verheizungs-Taktik": Man kann einen LM317 auch mit einem 
Bipolartransistor aufbohren. Ein guter alter 2N3055 kann bei guter 
Kühlung bis zu 115W verheizen. Also die ganze Schaltung 2-3x aufbauen. 
Dazu noch einen Lüfter besorgen und einen Kühltunnel bauen oder kaufen.
mfg mf

PS: Geeigneten Verpolschutz(wg. versehentlichem Rückwärtsdrehen) 
erreicht man mit der überall zu findenden PMOS-Schaltung.

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Hallo Simon,

nur so als zusaetzliche Anregung:

> Ich habe einen DC Motor 12V 20A der als verschleissfreie Bremse für
> einen Prüfstand dienen soll. Wichtig dabei ist, dass die "Bremse"

Ein DC Motor ist alles andere als "verschleissfrei"

> Mein Gedanke wäre, den vom Motor produzierten Strom über einen
> Widerstand zu belasten. Je schneller der Motor dreht, desto höher die
> Spannung. Wenn jetzt über einen geregelten Widerstand immer der gleiche
> Strom fließen würde, unabhängig von der produzierten Spannung, erhalte
> ich an der Motorwelle quasi immer ein konstantes Drehmoment, unabhängig
> von der Drehzahl ?

Wichtig ist auch, ob Du eine Drehmomentwelligkeit erlaubst.
Gute Bremsen sind Magnetpulverbremsen, bei denen Du per Steuerspannung 
das Drehmoment einstellen kannst, dafuer wird aber Dein Budget nicht 
ausreichen ;-)

Welches Bremsmoment willst Du denn ueberhaupt erzeugen?
Wegen des schlechen Motorwirkungsgrades wird das begrenzt sein und Du 
wirst
auch niemals die erwaehnten 240W erzeugen koennen (geschweige den 20A 
bei 12V!)

Gruss

Michael

Autor: U. B. (pasewalker)
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> Ein DC Motor ist alles andere als "verschleissfrei"

Reihenschlussmotoren bei Bahnen sind z.B. einigermassen robust, auch gut 
dimensionierte in Waschmaschinen.

> Wegen des schlechen Motorwirkungsgrades wird das ( Bremsmoment ) begrenzt
> sein und Du wirst auch niemals die erwaehnten 240W erzeugen koennen
> (geschweige den 20A bei 12V!)

Bei höherer Drehzahl ( als Generator ) wird man bei 20 A auch 12 V
herausbekommen.

Autor: Simon Leuterer (chiliconcarne)
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Erstmal vielen Dank euch allen für die umfangreiche Hilfe!

Aufgrund der vielen Antworten kurz:



>Ein DC Motor ist alles andere als "verschleissfrei"

Nahezu "verschleissfrei", im Vergleich zu einer mechanischen Bremse.
Kohlen und Lager haben natürlich auch ihre Abnutzung, aber das halte ich 
für vernachlässigbar bei meiner Nutzung.

-devinitiv ein Permanetmagnetmotor!

>Du wirst auch niemals die erwaehnten 240W erzeugen koennen

Nicht 20A Bremstrom, sondern max 3A... Wie schon geschrieben, hab ich 
das provisorisch mit einem Hochlastpoti ausprobiert.

>Wichtig ist auch, ob Du eine Drehmomentwelligkeit erlaubst.
>Gute Bremsen sind Magnetpulverbremsen...

Hab schon Versuche gemacht. Die Welligkeit ist vernachlässigbar zumal 
der Motor 1:12 über ein Zahnriemengetriebe untersetzt ist. (Der Motor 
als Antrieb macht 12 Umdrehungen bei einer Umdrehung am Abtrieb)

Die Magnetpulverbremsen scheinen wie Wirbelstrombremsen (theoretisch) 
wirklich eine gute Alternative zu sein. Mechanisch einfacher und 
billiger ist die Methode mit dem gebremsten Motor. Alles andere dürfte 
wahrscheinlich mein Buget sprengen. :-)

>Welches Bremsmoment willst Du denn überhaupt erzeugen?

An der Motorwelle dürften 1,5Nm ausreichend sein. Durch das angebaute 
Riemengetriebe erhöt sich das Bremsmoment am Abtrieb auf das 12fache.


So, fürs erste nochmals ein herzliches Dankeschön an euch! Ich melde 
mich umgehend bald wieder.

Gruß, Simon






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