Wie schon im Titel beschrieben verstehe ich nicht den Unterschied
zwischen Unterschied Synchronmaschine und Brushless DC Motor. Beide
scheinen doch identisch aufgebaut zu sein. Die Frage ist warum man beim
BLDC eine Lageerkenung über die Phasenspannungen macht zum regeln.
Reicht es da nicht einfach ein rotierendes Feld an den 3 Spulen zu
erzeugen, und der Rotor folgt diesem Feld dann synchron, bzw mit einem
Lastwinkel. Für Drehzahlregelung reicht das doch völlig aus oder?
Hmmm. Im Leerlauf mag das vielleicht funktionieren aber wenn du eine
Last an der Ankerwelle hast (z.B.Hubwerk mit unterschiedlichen Lasten)
weißt du nicht wie weit der Anker aufgrund des unterschiedlichen
abgenommenen Drehmoments deinem Drehfeld hinterherhinkt. Im schlimmsten
Fall würde es passieren daß das ganze mechanische System bei falscher
Kommutierung (Bestromung in Abhängigkeit von der Zeit) ins schwingen
gerät. Wir hatten mal so einen ähnlichen Fall, da war an einem
umrichtergesteuerten Asynchronmotor der Resolver (Drehgeber) locker. Der
Motor, groß wie ein Bierfass, wurde falsch bestromt und hat fast die
ganze Maschine kaputtgerüttelt.
Rainer schrieb:>Reicht es da nicht einfach ein rotierendes>Feld an den 3 Spulen zu erzeugen,....
Ja schon. Aber dann wäre es ein Sync-Motor
Beim DCBL will man aber nur eine einfache
Gleichspannung als Energielieferant.
Auch soll die Höhe der Drehzahl von der
Höhe der Gleichspannung abhängen.
Unter einer Syncronmaschiene versteht man im Algemenen eine "fremd
Erregte" Maschiene.
Unter BLDC eher eine "permanent (Magnete) Erregte" Maschiene.
BLDC ist ein anderer Name für permanent erregte Synchronmaschiene.
Der Unterschied liegt in der Art der Ansteuerung, also im Kontroler.
Volker
Hi
in der Ansteuerung liegt der Unterschied nicht, denn auch eine
fremderregte
Synchronmaschine kannst du im Blockbetrieb, bzw. mit Trapezspannung
fahren.
Grundsätzlich ist ein BLDC eine PMSM(permanenterregte Synchronmaschine)
für
Kleinspannungen. Mehr Unterschied ist dabei nicht. Bei einer PMSM geht
man von einer Zwischenkreisspannung aus, die aus dem Netz gespeist wird
also zw.
400V und 800V liegt, ein BLDC wird üblicherweise mit nicht mehr als 48V
betrieben.
Bei der Ansteuerung interessieren nur die Verluste. Bei einer
Feldorientierten Regelung hat man weniger Verluste, sie ist aber
aufwendig.
Nimmt man nur Trapezanteuerung ala China BLDC-Regler, dann hat man mehr
Verluste, bei einigen BLDC wird das dadurch kompensier, dass die
BEMF(Elektromagnetische Rückwirkung) an die Ansteurung angepasst wird.
Dh. der Motor induziert eine trapezförmige Spannung wenn man in dreht
und nicht sinusförmig wie üblich.
Ich hoffe das war jetzt nicht zu viel Fachchinesisch
MfG
Tec
PS: Synchronmaschine heißt nicht das der Rotor synchron zum Drehfeld
läuft, sonder anders herum das bedeutet das du das Drehfeld synchron zum
Rotor führen musst, deshalb musst du wissen wie der Rotor steht, deshalb
ist die Ansteuerung auch Aufwendiger.
die BLDC Motoren sind üblicherweise permanenterregte Motoren. Die
gleichen Typ Motoren werden auch in großeren Antrieben verwendet.
Dabei macht man jedoch eine Unterscheidung in der Art der Ansteuerung.
Bei den BLDC-Motoren wird üblicherweise einfach die EMK der Maschine
gemessen, und dann zwei der drei Phasen bestromt. Der Strom selbst wird
in seiner Amplitude geregelt, ist aber konstant, also nichtsinunsförmig.
Der dabei entstehende Maschinenstrom ist üblicherweise blockförmig.
Bei den größeren Maschinen macht man eine feldorientierten Regelung. Der
Strom wird in allen drei Phasen sinusförmig geregelt. Die Steuerung ist
dann allerdings wesentlich aufwändiger. Die Verluste sollten geringer
sein, die Regelung ist dynamischer, Drehmoment bei Drehzahl 0 ist kein
Problem.
Grüße
OR
Eine Synchronmaschine und ein BLDC sind eignetlich dasselbe. Aber. Eine
Synchronmaschine laeuft ueblicherweise auf einer festen Drehzahl. Falls
nicht, dann schltet man eine Frequenzsteuereinheit dazwischen, die die
Funktionalitaet eines BLDC Controllers uebernimmt.
Da Synchronmaschinen ueblicherweise fuer viel hoehere Leistungen gebaut
sind, sind die grossen Frequenzumrichter mit Thyristoren aufgebaut.
Der Frequenzumrichter passt neben der Frequenz auch noch die Spannung
an.
Zudem ist es moeglich mit Synchronmaschinen Blindleistung zu erzeugen
indem man ueber- resp untererregt.
Ein BLDC Motor und eine permanenterregte Synchronmaschine sind nicht
dasselbe! Sind sich sehr ähnlich, aber es gibt einen kleinen Unterschied
im Aufbau.
Der entscheidende Unterschied ist die Magnetisierungsrichtung der
Mangete in Rotor. Der eine ist radial magnetisiert, der andere linear.
Ich weis nicht, wie ich es erklären soll. Vielleicht hilft diese Skizze:
\|/ |||
-.- |||
/|\ |||
Aufgrund dieser Mangetisierungsrichtung ergeben sich die
unterschiedlichen Ansteuerverfahren (Blockförmig, Sinusförmig).
Es gibt auch permanenterregte Synchronmaschinen für kleine Spannungen
und kleine Leistungen. Werden sehr häufig im Anlagen- und Maschinenbau
eingesetzt.
Bei größeren Leistungen ist eine Spule im Rotor verbaut. Hier bekommt
man dann zusätzliche Freiheiten, da man das Rotorfeld beeinflussen kann.
Oder als Generatoren im Kraftwerken.
Ich hab mal ein Bild angehängt. Es stammt aus dem "Hanbuch elektrischer
Kleinantriebe" (ISBN 3446210075).
Kann ich nur empfehlen. Gibt es auszugsweise auch bei Google-Books.
Die Magnetisierung spielt keine Rolle bei der Unterscheidung,
sie ist nur interessant bei der Anpassung an die Ansteuerug,
an trapez- (geschaltetem) vs. sinusförmigem Strom.
BLDC und Synchronmaschine sind dasselbe, die Unterscheidung
kann man weniger an der Leistung als an der Stromversorgung
ausmachen. BLDC wird halt mit Gleichstrom versorgt, die
Elektronik gehört dazu, Synchronmaschinen hängen an Dreh-
strom, normalerweise fester Frequenz aus dem Netz, notfalls
per Frequenzumrichter, die Elektronik gehört nicht dazu.
Zudem ist richtig, daß BLDC einen Permanentmagneten haben
dürfen, während grosse Synchronmotoren diesen nicht haben
können. Erstes weil der Permanentmagnet ummagnetisiert werden
könnte wenn eine grosse Maschine überlastet wird, und zweitens
weil grosse Motoren nicht an fester Frequenz angefahren werden
könnten, wenn das Feld permanent wäre.
Die Hallsensoren am BLDC haben NUR die Aufgabe, den Motor
problemlos anlaufen lassen zu können. Sie geben vor, wie
schnell man die Drehfrequenz steigern kann. Ohne Sensoren
kann man einfach ganz langsam das Drehfeld steigern, in
der Hoffnung daß der Motor mit seiner Trägheit mitkommt.
Denn kommt er mal nicht mit, verliert man völlig die
Kontrolle und bekommt den Motor auch nicht wieder in sync.
Letztlich verbessert also der Hallsensor das Drehmoment
beim Anlaufen. Das gilt auch für Synchronmotoren an
Frequenzumrichtern, der Hallsensor alleine ist also auch
keine Unterscheidung.
MaWin schrieb:> Die Magnetisierung spielt keine Rolle bei der Unterscheidung,> sie ist nur interessant bei der Anpassung an die Ansteuerug,> an trapez- (geschaltetem) vs. sinusförmigem Strom.> BLDC und Synchronmaschine sind dasselbe, ...
Ja, das mit der Ansteuerung ist natürlich richtig. Für mich ist dies
jedoch die Grenze. Nur solange ich den BLDC blockförmig ansteuere,
verhält er sich wie ein Gleichstrommotor.
> BLDC wird halt mit Gleichstrom versorgt, die> Elektronik gehört dazu, Synchronmaschinen hängen an Dreh-> strom, normalerweise fester Frequenz aus dem Netz, notfalls> per Frequenzumrichter, die Elektronik gehört nicht dazu.
Beim Vergleich BLDC und Synchronmotor bin ich von vergleichbar großen
permanenterregten Synchronmotoren (PSM) ausgegangen, wie sie zu Hauf im
Anlagenbau Verwendung finden. Diese werden in der Regel mit einem
Umrichter betrieben, da sie meist eine deutlich höhere Nennfrequenz als
50Hz besitzen.
Aber auch hier gibt es keinen Unterschied zu der Endstufe für BLDC
Motoren, beides sind dreiphasige Brücken, die aus einer Gleichspannung
versorgt werden.
Für größere Synchronmaschinen gibt es keine Magnete, die genug Fluss
erzeugen um das hohe Drehmoment "übertragen" zu können. Hier muß man
zwangsweise eine Rotorwicklung vorsehen. Diese bietet, wie gesagt, noch
andere Vorteile.
*Letztlich sind BLDC und PSM sehr ähnlich, der Übergang ist fließend.
Vermutlich hat hier jeder eine eigene Definition.* Synchonmotor ist
eigentlich der Oberbegriff für alle Antriebe, die keinen Schlupf haben
(auch Schrittmotoren gehören z.B. dazu).
> Die Hallsensoren am BLDC haben NUR die Aufgabe, den Motor> problemlos anlaufen lassen zu können. Sie geben vor, wie> schnell man die Drehfrequenz steigern kann. Ohne Sensoren> kann man einfach ganz langsam das Drehfeld steigern, in> der Hoffnung daß der Motor mit seiner Trägheit mitkommt.> Denn kommt er mal nicht mit, verliert man völlig die> Kontrolle und bekommt den Motor auch nicht wieder in sync.> Letztlich verbessert also der Hallsensor das Drehmoment> beim Anlaufen. Das gilt auch für Synchronmotoren an> Frequenzumrichtern, der Hallsensor alleine ist also auch> keine Unterscheidung.
Ja, volle Zustimmung. Auch die PSM kann man stur mit U/f Kennlinie am
Umrichter fahren. Wenn man Dynamik will kommt man um eine Rückführung
aber nicht herum.
Rainer schrieb:> Wie schon im Titel beschrieben verstehe ich nicht den Unterschied> zwischen Unterschied Synchronmaschine und Brushless DC Motor. Beide> scheinen doch identisch aufgebaut zu sein. Die Frage ist warum man beim> BLDC eine Lageerkenung über die Phasenspannungen macht zum regeln.
Das sind zwei ganz unterschiedliche Dinge, auch wenn es Ähnlichkeiten
gibt. Ein Brushless DC Motor ist, wie der Name es schon andeutet, ein
Gleichstrommotor bei dem der Polwender, aKa Bürsten und Kollektor durch
etwas anderes ersetzt wird, meist durch Halbleiter. Das geht rein
mechanisch nur dann vernünftig, wenn ich stehenden Dauermagneten und
rotierenden Elektromagneten tausche. Sonst müßte ich den Rotor z.B. über
Schleifringe versorgen und die Steuerelektronik auf den Anker setzen.
Für die magnetischen Verhältnisse ist dieser Tausch egal.
Auch bei einem Brushless erzeuge ich ein Magnetfeld, das möglichst
orthogonal zum Feld des Dauermagneten ist, das erzeugt mir das größte
Drehmoment. Zur Lageerkennung kann ich alles mögliche nehmen,
Hallsensoren, Drehgeber (Kamera mit Bilderkennung?) oder auch die in den
Wicklungen durch den Rotor induzierte Spannung. Wie induziert aber schon
sagt, wird dafür eine Magnetfeldänderung benötigt, d.H. bei einem
stehenden Motor keine Spannung. Verfügt man über keine anderen Sensoren,
kann man sich manchmal damit behelfen, den Motor langsam ungesteuert
anzufahren, bis die Lageerkennung anspricht. Bei stark wechselnden
Lastbedingungen geht das aber nicht zuverlässig. Ein Fahrzeug könnte so
nicht anfahren.
Bjojon schrieb:> Synchonmotor ist> eigentlich der Oberbegriff für alle Antriebe, die keinen Schlupf haben> (auch Schrittmotoren gehören z.B. dazu).
Da würden auch DC Motoren drunter fallen, das Feld wird durch den
Kommutator immer so gesteuert, daß keinen Schlupf hat.
MfG Klaus
MaWin schrieb:> Die Hallsensoren am BLDC haben NUR die Aufgabe, den Motor> problemlos anlaufen lassen zu können. Sie geben vor, wie> schnell man die Drehfrequenz steigern kann. Ohne Sensoren> kann man einfach ganz langsam das Drehfeld steigern, in> der Hoffnung daß der Motor mit seiner Trägheit mitkommt.
Das ist nicht so. Ohne Sensoren, egal ob Hallsensoren oder GegenEMK geht
das nicht. Was du beschreibst, ist ein Schrittmotor. Sobald eine
signifikante Laständerung stattfindet,
MaWin schrieb:> verliert man völlig die> Kontrolle und bekommt den Motor auch nicht wieder in sync.
An ein paar Indizien läßt sich das leicht erkennen: mit einem Brushless
erreiche ich leicht 20 000 Umdrehungen und mit Feldschwächung auch noch
mehr, mit einem Schrittmotor ähnlicher Größe nur einen Bruchteil davon.
MfG Klaus
Hallo,
Einen BLDC Motor lässt man im Schrittmotorbetrieb ungeregelt anlaufen
bis die nötige Drehgeschwindigkeit für die Reglung durch Messung der
rückinduzierten Spannung erreicht ist. Wärend dem Schrittmotorbetrieb
läuft der Motor sehr ineffizient und erzeugt viel Blindleistung. Zum
Anlaufen wird auch ein relativ hoher Strom benötigt, da man sichergehen
muss, dass der Motor auch vernünftig anläuft. Einen BLDC Motor aber ohne
Messung mit starrer Kommutierung zu betreiben funktioniert niemals
vernünftig. Der Motor braucht viel Strom und bei der kleinsten Belastung
"knattert" es ganz furchtbar und der Motor dreht sich nicht mehr, weil
die mech. und elektr. Drehfrequenz auseinanderdriften.
Jonny Obivan schrieb:> Einen BLDC Motor lässt man im Schrittmotorbetrieb ungeregelt anlaufen> bis die nötige Drehgeschwindigkeit für die Reglung durch Messung der> rückinduzierten Spannung erreicht ist. Wärend dem Schrittmotorbetrieb> läuft der Motor sehr ineffizient und erzeugt viel Blindleistung. Zum> Anlaufen wird auch ein relativ hoher Strom benötigt, da man sichergehen> muss, dass der Motor auch vernünftig anläuft.
Das geht nur im "Schönwetterbetrieb", d.H. bei konstanter und bekannter
Last. Gibt man zuviel Strom, überholt der Motor das Feld und kommt auch
aus der Synchronisation. Für ein Elektrofahrad taugt so was z.B. nicht.
Sensorlos kann man damit aus dem Stand nicht anfahren.
MfG Klaus
Hallo Klaus,
Brushlessmotoren ohne Sensoren habe ich bislang auch nur im Modellbau
(klassisches Beispiel: Quadrokopter, Boote, U-Boote, ferng. Autos
usw...) gesehen. Ich vermute mal, dass bei Fahrrädern (oder anderen
undefinierten und großen Anfangslasten) immer Motoren mit Halsensoren
genutzt werden.
Bin mit sensorlos Brushless schon vor über 10 Jahren Modellauto
gefahren.
Auch mit Laufrichtungswechsel während der Fahrt. Der Controller hat
gebremst und dann rückwärts beschleunigt. Dürften mittlerweile noch
besser sein die Controller... Mit der Übersetzung ist die Last nicht
mehr so groß.
Jonny Obivan schrieb:> Brushlessmotoren ohne Sensoren habe ich bislang auch nur im Modellbau> (klassisches Beispiel: Quadrokopter, Boote, U-Boote, ferng. Autos> usw...) gesehen. Ich vermute mal, dass bei Fahrrädern (oder anderen> undefinierten und großen Anfangslasten) immer Motoren mit Halsensoren> genutzt werden.
Man kann das in der Praxis auch leicht verschummeln, wenn man ihn wie
einen Benziner behandelt, mit einer Fliehkraftkupplung. Dann kann er
unbelastet hochlaufen und wenn die Drehzahl stimmt, kommen Regelung und
Kupplung.
Roland schrieb:> Auch mit Laufrichtungswechsel während der Fahrt. Der Controller hat> gebremst und dann rückwärts beschleunigt.
Sensorlos heißt ja nicht ungesteuert.
Sensorlos klingt elegant und ist in. Es heißt auch immer, es ist
billiger. Die Hallsenoren kosten aber eigentlich Pfennige, bei einem
Motor für einige hundert € fällt das kaum ins Gewicht. Mir hat aber
jemand mal vorgerechnet, wie er das sieht: was keinen CAN-Bus hat ist
kein Sensor. Hallsensoren sind keine wirklichen Sensoren, sondern
Spielkram. Ein Absolutwert-Winkelsensor an einem Motor kostet also ...
Wenn man so rechnet ist sensorlos viel billiger.
MfG Klaus
