Habe eine Frage zu Bürstenlosen Gleichstrommotoren.
Mit Motoren haben ich bisher nur sehr wenig zu tun gehabt und habe mir
deshalb folgende Frage gestellt:
BL Gleichstrommotoren sind doch eigentlich wie (Synchron-)
Drehstrommotoren aufgebaut oder liege ich damit schon mal falsch? In
allen Schaltplänen von BL Gleichstrommotoren ist neben der
Kommutierungselektronik immer noch eine Positionserfassung des Rotors
integriert über welche die Kommutierung gesteuert wird (z.B.
Hallsensoren). Meine Frage ist nun, ob man diese Positionserfassung
grundsätzlich braucht. Wenn man ein Dreiphasenfeld erzeugt, müsste sich
doch ein Drehfeld ergeben und der Motor mit der Drehzahl dieses
Drehfeldes laufen, eben wie ein Drehstrom Synchronmotor es auch tut.
Dort wird ja auch nicht die Position des Rotors erfasst. Wenn das gehen
würde, dann müsste ein BL Gleichstrommotor ja an einem Drehstromnetz
jederzeit laufen.
Wo ist mein Gedankenfehler bzw. wo liegt der grundsätzliche Unterschied
zwischen einem Drehstrom Synchronmotor und einem BL Gleichstrommotor?
Gruß
Transi
Bei Synchronmotoren reichen sogar nur eine Haupt- und eine Hilfswicklung
bei einphasigem Wechselstrom. Der BLDC hat halt einfach mindestens zwei
Spulenpaare, die Kommutierung wird elektronisch gemacht. Streng genommen
reichen zwei Endstufen und ein Schieberegister für den Betrieb aus.
@Transi (Gast)
>BL Gleichstrommotoren sind doch eigentlich wie (Synchron-)>Drehstrommotoren aufgebaut
Im Wesentlichen ja.
>allen Schaltplänen von BL Gleichstrommotoren ist neben der>Kommutierungselektronik immer noch eine Positionserfassung des Rotors>integriert über welche die Kommutierung gesteuert wird (z.B.>Hallsensoren).
Meistens, aber nicht immer. Es gibt auch sensorlose Motoren, dort misst
man die Rotorposition über die Induktionsspannung der gerade passiven
Spule.
> Meine Frage ist nun, ob man diese Positionserfassung>grundsätzlich braucht.
Indirekt ja, man muss ja das Feld synchron zum Rotor halten.
> Wenn man ein Dreiphasenfeld erzeugt, müsste sich>doch ein Drehfeld ergeben und der Motor mit der Drehzahl dieses>Drehfeldes laufen, eben wie ein Drehstrom Synchronmotor es auch tut.
Aber nur in bestimmten Grenzen bezüglich Frquenz, Spannung und
Lastmoment.
>Dort wird ja auch nicht die Position des Rotors erfasst.
Vorsicht. Nicht mit dem Asynchronmotor verwechseln! Dort ist es "relativ
einfach", da der Schlupf das schon "irgendwie" regelt. Beim
Synchronmotor ist es der Phasenwinkel zwischen Rotor und Stator. Da aber
die meisten Synchronmotoren heute über Frequenzumrichter betrieben
werden, muss auch dort die Rotorposition irgendwie gemessen werden. U.a.
um bessere Leistungen zu erzielen.
> Wenn das gehen>würde, dann müsste ein BL Gleichstrommotor ja an einem Drehstromnetz>jederzeit laufen.
Naja, mit etwas tricksen schon, ist aber kaum pratikabel.
> BL Gleichstrommotoren sind doch eigentlich wie (Synchron-)> Drehstrommotoren aufgebaut
Nein.
BLDC hat einen Permanentmagneten
und müssen daher komplett andersrum angesteuert werden:
Der Motor folgt nicht der elektrischne Felder,
sondern die elektrische Ansteuerung muss der Bewegung des Motors folgen
und tut sie das nicht, verliert sie den Antrieb.
Also muss man die Lage mit Hallsensoren erfassen
oder per Gegen-EMK auswerten, denn NUR die (effektive)
Spannung am Motor bestimmt die Drehzahl je nach Last.
@ MaWin (Gast)
>Oje Falk, lies mal was zu BLDC, du hast ja gar keine Ahnung.>http://de.nanotec.com/support/tutorials/schrittmot...>http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...
Lieber MaWin,
vielleicht solltest du versuchen, den nichttechnischen Inhalt von
Postings zu erfassen, ohne gleich die AUgen nach innen zu drehen wie der
Weiße Hai 25,3ms vor dem Zubeissen.
Zu deinen Links.
>BLDC haben immer einen Permanentmagnet.
Richtig, das ist aber nur ein Nebeneffekt. Man könnte einen BLDC auch
fremderegt bauen, bringt aber meist keine Vorteile. Ansonsten sind
Synchronmotor und BLDC praktisch identisch. Ein Magnet im Rotor,
entweder E-Magnet oder Permanentmagnet und wenigstens drei Feldspulen
auf den Stator.
> Sie ähneln Schrittmotoren,
Nö, das ist ein Irrtum. Nur ein BLDC oft mit der vereinfachten
Blockkommutierung betrieben werden, die einer Schrittsteuerung von
Schrittmotoren ähnlet, sind sie vom grundlegenden Prinzip anders.
Synchronmotor bzw. BLDC arbeiten nach dem Prinzip BIl, sprich, die Kraft
und damit das Drehmoment entsteht durch die Wirkung von Flußdichte,
(Erreger)strom und Drahtlänge. Schrittmotoren sind Reluktanzmotoren und
arbeiten nach einem anderen Prinzip.
Ihr verwirrt mich :-/
Ich hab damals gelernt, dass Schrittmotoren auch nur Synchronmotoren
sind.
MaWin schrieb:> BLDC hat einen Permanentmagneten
Hmmm, wenn das ein Unterscheidungsmerkmal sein sollte:
Auch wenn die "dicken Brummer" bei den Synchronmaschinen wohl alle eine
Erregerwicklung haben, findet man Permanentmagenten durchaus auch dort
sehr oft, vorzugsweise bei Servoantrieben.
Wenn ich mir hier unseren 2,6kW-AC-Servo (mit Permanentmagent) an
unserer Werkzeugspindel ansehe: Die 3-phasige Lenze-Steuerung macht vom
Prinzip her eigentlich nichts anderes als ein TB6560: drei Sinusströme
per PWM erzeugen und so den Rotor entprechend ausrichten.
Oder überehe ich Wesentliches?
Klärt mich Info mal bitte auf :-)
@ Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
>Ich hab damals gelernt, dass Schrittmotoren auch nur Synchronmotoren>sind.
Sind sie auch, aber das magentische Grundprinzip ist anders.
Gleichstrommaschine, Asynchron- und Sychronmotor arbeiten mit der
Lorentzkraft, welche in einem Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen
Leiter wirkt. Darum auch BIl Prinzip, siehe oben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft#Technische_Anwendungen_der_Lorentzkraft
Schrittmotoren und geschaltete Reluktanzmotoren sind Reluktanzmotoren
(wer hätte das gedacht?), sie arbeiten nach dem Prinzip der Ausrichtung
eines Eisenkerns im Magnetfeld.
http://de.wikipedia.org/wiki/Reluktanzkraft>unserer Werkzeugspindel ansehe: Die 3-phasige Lenze-Steuerung macht vom>Prinzip her eigentlich nichts anderes als ein TB6560: drei Sinusströme>per PWM erzeugen und so den Rotor entprechend ausrichten.>Oder überehe ich Wesentliches?
Eigentlich nicht.
@ MaWin (Gast)
>> Schrittmotoren sind Reluktanzmotoren>Damit auch der Falk noch was lernt:>http://www.deltron.ch/pdf/produkte/motoren/schritt...
Hmm, der göttlich MaWin muss natürlich nur ein paar Links den LEuten um
die Ohren pfeffern, dmit diese gesalbt werden.
Was bitte ist an meiner Aussage falsch? Das Dokument ist nett, aber
beschreibt nicht viel mehr als die einfachsten Grundlagen von
Schrittmotoren, wie sie selbst mir Unwürdigem seit über einem Jahrzehnt
geläufig sind.
Ganz abgesehen davon, dass wir mal wieder volle Fahrt in Richtung OT
machen. Es ging um Synchronmotoren und BLDC, bei denen der OP eine
starke Ähnlichkeit vermutet, welche ich bestätigen würde. Das MaWin in
seiner ausgeglichenen Art natürlich jedes halbe Komma zur
Gotteslästerung verklärt, ist nix neues.
Also nochmal juristisch korrekt.
>> Wenn das gehen>>würde, dann müsste ein BL Gleichstrommotor ja an einem Drehstromnetz>>jederzeit laufen.>Naja, mit etwas tricksen schon, ist aber kaum pratikabel.
War nur Spaß, real macht man das nicht, weil es viel zu aufwändig ist.
Unter Laborbedingungen aber machbar, das wesentliche Problem ist der
Anlauf.
Falk Brunner schrieb:> Unter Laborbedingungen aber machbar, das wesentliche Problem ist der> Anlauf.
Hier liegt der Pfeffer beim Hasen - Bei Anwendungen, bei denen der BLDC
(PMSM) hohe Drehmomente beim Anlaufen erzeugen soll (E-Auto, E-Bike,
Pedelec o.ä.) werden deswegen Motore mit Sensoren benutzt, um die
Maschine erstmal mit Blockkommutierung anlaufen zu lassen. Sobald einige
Sensorwechsel passiert sind, kann der Controller dann auf Sinusbetrieb
umschalten.
Du kannst einen BLDC natürlich aus einem 3-Phasen Frequenzumrichter
speisen und er wird auch drehen (so ausprobiert mit dem '3-Phasen-FU'
aus dem Wettbewerb), aber Schlupf usw. wird nicht ausgeregelt oder
korrigiert.
> Was bitte ist an meiner Aussage falsch?
Schrittmotore sind keineswegs immer Reluktanzmotore,
der meistverbreitete ist der Hybridmotor (in jenem Dokument
erklärt) und es gibt auch welche die komplett auf
Permanentmagnetfeld basieren.
Also können Eigenschaften die nur bei Reluktanzmotoren gelten
keinesfalls als Erkennungszeichen eines Schrittmotors
aufgeführt werden, und damit zur Unterscheidung gegenüber
einem BLDC (um den es hier geht) herangezogen werden.
Ich versuche das zusammenzufassen:
BLDC ist ein etwas schwammiger Begriff der sich auf einen Motor bezieht
der mit Gleichspannung zu betreiben ist wie ein Gleichstrommotor, aber
bei dem der Kommutatorring mit Bürsten durch eine elektronische
Kommutierung ersetzt ist. Über die Motorart sagt das zunächst nicht
einmal unbedingt etwas aus, aber in der Regel kommt eine
permanenterregte Synchronmaschine zum Einsatz die mittels Hallsensoren
oder auch über Berechnung der Rotorposition aus den Phasenströmen und
ggf -spannungen blockkommutiert wird.
Die Bezeichnung "BLDC" kommt meines Erachtens nach daher, dass diese
Systeme in der Urform einfach anstatt des Kommutators einer
Gleichstrommaschine Hallsensoren und direkt dadurch angesteuerte
Leistungstransistoren hatten, in der Funktion also durchaus unmittelbar
mit einer Gleichstrommaschine vergleichbar waren. Diese Bauform lässt
sich noch in PC-Ventilatoren und ähnlichem Kleinmist finden.
> Über die Motorart sagt das zunächst nicht einmal unbedingt etwas aus
Zumindest daß er keine Bürsten enthält,
also keine Stromversorgung zum Rotor haben kann
(wie beispielsweise eine Synchronmaschine zur Aufbau des Feldes)
also einen Permanentmagneten besitzen müssen.
MaWin schrieb:> Zumindest daß er keine Bürsten enthält,> also keine Stromversorgung zum Rotor haben kann> (wie beispielsweise eine Synchronmaschine zur Aufbau des Feldes)> also einen Permanentmagneten besitzen müssen.
Ich habe auch noch nie gesehen dass mit BLDC etwas anderes als eine
permanenterregte Synchronmaschine gemeint gewesen wäre. Im engeren Sinne
wäre "BLDC" imho sogar nur für eine PSM mit Blockkommutierung korrekt,
da so ein System funktional äquivalent zu einer permaneterregten
Gleichstrommaschine ist. Aber da ich auch schon etwas von
"sinuskommutierter BLDC" gelesen habe, bin ich lieber vorsichtig diesen
Begriff so eng einzuschränken.
Bürstenlose Maschinen im Allgemeinen schließen auch Asynchronmaschinen,
Reluktanzmaschinen, fremderregte Synchronmaschinen mit rotierendem
Transformator für die Erregung, und vermutlich noch ein paar seltsame
Dinge ein.
> Ich habe auch noch nie gesehen dass mit BLDC etwas anderes als> eine permanenterregte Synchronmaschine gemeint gewesen wäre.
Ich auch nicht, aber natürlich stellt sich die Frage, was
http://www.rosync.de/startseite/index.php
dann sind.
Fehlt die Elektronik und die Sensoren und man traut sich deshlab
nicht das Ding BLDC zu nennen ?
Ich kann ir eigentlich nicht vorstellen, wie der am 50Hz Netz
ohne Elektronik laufen soll.
Uff, da habe ich ja was losgetreten.
Bin jetzt etwas schlauer, aber alles ist mir noch nicht klar. Sage
jedenfalls schon mal Danke für die Infos.
Nur noch zur Info: Mein Interesse rührt einfach von einem einfachen
Versuch den ich hier in den letzten Tagen angestellt habe. Ich habe mir
drei Sinusignale 120° Phasenverschoben erzeugt und auf den Motor der
Kopftrommel eines alten Videorekorders gegeben. Die Positionserkennung
habe ich nicht genutzt. Dabei habe ich folgendes festgestellt:
Der Motor läuft von sich aus nicht an, es sei denn ich erhöhe ganz
langsam die Frequenz. Wirft man den Motor mechanisch an, dann läuft er,
allerdings nur bei niedriger Frequenz und damit auch nur relativ
langsam. Belastet man ihn, kommt er sehr schnell aus dem "Tritt" und
bleibt stehen.
Das passt schon alles ganz gut zu euren Erklärungen, wenn ich jetzt auch
die Feinheiten nicht durchschaue.
Nochmals vielen Dank für Eure Infos.
Gruß
Transi
MaWin schrieb:> Fehlt die Elektronik und die Sensoren und man traut sich deshlab> nicht das Ding BLDC zu nennen ?
Naja, wie es aussieht laufen die Dinger am Netz bzw an einem normalen
FU, sind also nicht für Gleichstrombetrieb vorgesehen. Der Zeichnung
nach sind das auch permanenterregte Synchronmaschinen. PSM-Antriebe für
RC-Modelle werden auch ohne Elektronik als BLDC verkauft, weil sie für
den Betrieb an einem Akku mit dem extra erhältlichen Umrichter
vorgesehen sind. Vermutlich wäre die Verwirrung groß, wenn man die
Motore ab sofort im Set mit dem Umrichter als "Bürstenloser
Gleichstrommotor" und allein als "Permanenterregte Synchronmaschine"
anbieten würde.
> Ich kann ir eigentlich nicht vorstellen, wie der am 50Hz Netz> ohne Elektronik laufen soll.
Ich mir auch nicht, ich kenne Synchronmotore ohne Elektronik bisher nur
für Leistungen bis einige Watt und Lasten die kaum Anlaufmoment
brauchen, wie elektromechanische (Schalt-)Uhren, kleine Wasserpumpen
(Aquaristik, Zimmerbrunnen) und ähnliches. Vielleicht ist da ja
tatsächlich jemandem etwas Tolles eingefallen.
Transi schrieb:> Das passt schon alles ganz gut zu euren Erklärungen, wenn ich jetzt auch> die Feinheiten nicht durchschaue.
Naja, der Motor läuft halt mit einer derartigen Ansteuerung wie ein
Synchronmotor. Sobald der Schlupf nur ein klein wenig zu groß wird,
kommt er sofort ins Kippmoment und bleibt stehen, weil die durch das
schnelle Feld erbrachte Arbeit eben kleiner ist, als die mechanische
Arbeit zum Erhalt der Rotation.
Normalerweise erkennt also die Motorregelung den Schlupf und fängt an zu
korrigieren, sodass der Rotor im Drehfeld bleibt.
Aber prinzipiell läuft der Motor auch ohne - nur nicht sonderlich
zufriedenstellend :)
Martin Schwaikert schrieb:> Sobald der Schlupf nur ein klein wenig zu groß wird,> kommt er sofort ins Kippmoment und bleibt stehen, weil die durch das> schnelle Feld erbrachte Arbeit eben kleiner ist, als die mechanische> Arbeit zum Erhalt der Rotation.
Prinzipiell ja, aber eigentlich spricht man nur bei der
Asynchronmaschine von Schlupf, weil es sich bei dieser um einen
Winkelgeschwindigkeitsunterschied zwischen Statorfeld und Rotor handelt,
vergleichbar einer Rutschkupplung. Bei der Synchronmaschine ist es aber
nur eine Winkeldifferenz, die Winkelgeschwindigkeit bleibt (Edit: bei
statischer Belastung) gleich.
Hallo Falk, hallo MaWin,
>>> Schrittmotoren sind Reluktanzmotoren>>>Damit auch der Falk noch was lernt:>>http://www.deltron.ch/pdf/produkte/motoren/schritt...>> Was bitte ist an meiner Aussage falsch? Das Dokument ist nett, aber> beschreibt nicht viel mehr als die einfachsten Grundlagen von> Schrittmotoren, wie sie selbst mir Unwürdigem seit über einem Jahrzehnt> geläufig sind.
Das Dokument hat bei denen offensichtlich ein Praktikant
zusammengeschustert, der sich nicht zu schade war, Bilder und ganze
Textpassagen von meiner Homepage [1] zu klauen und in das Dokument
einzubinden. Dabei würde ich das heute grafisch deutlich anspruchsvoller
illustireren, vor allem in einer Werbebroschüre.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
[1] http://www.ostermann-net.de/electronic/schritt/sm_ansteuer.htm
@ Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite
>Das Dokument hat bei denen offensichtlich ein Praktikant>zusammengeschustert, der sich nicht zu schade war, Bilder und ganze>Textpassagen von meiner Homepage [1] zu klauen und in das Dokument>einzubinden.
Das Kopielen ehlt den Meistel |-)
