Hallo Forum,
es ist vielleicht nicht ganz das Übliche, aber ein besseres Forum kenn
ich einfach nicht für solche Dinge ;-)
Ich würde gern den Verbrennungsmotor (10PS?) eines Buggys durch einen
Elektromotor (Asynchronmotor) ersetzen.
Da dies technisch und handwerklich schon genug Aufwand ist, würde ich
gern so viel wie möglich "fertig" besorgen.
Da der Motor ja nicht immer auf Volllast laufen kann, muss er gesteuert
werden, das geht soweit ich weiß über einen Frequenzumrichter.
Als Spannungsquelle dienen ausreichend Autobatterien, die könnte ich
schalten wie ich mag, um zwischen 12V und 72V. (6Stk)
Aber alle haben gemeinsam, dass sie Gleichstrom liefern.
Wie bringe ich nun einen Asynchronmotor mit ca 10KW über einen
Frequenzumrichter mit Gleichstrom zum Laufen?
Die Steuerung des Umrichters über ein Pedal anzusteuern müsste dann ja
irgendwie möglich sein.
LG
Daniel
DanielDuesentrieb schrieb:> Als Spannungsquelle dienen ausreichend Autobatterien, die könnte ich> schalten wie ich mag, um zwischen 12V und 72V. (6Stk)> Aber alle haben gemeinsam, dass sie Gleichstrom liefern.
Bei 10KW sind das bei 72V etwa 130A. Wenn man bedenkt daß der notwendige
Aufwärtswandler und den Umrichter noch weg geht eher 150A.
Was denkst du wie lange du damit fahren kannst 1 Minute, 2 Minuten?
Zumal normale KFZ Starter Batterien schon bei 30 -50 Entladungen auf
50%! ihrer Nominalkapazität an ihrem Lebensende sind.
Du brauchst mindestens zyklenfeste Akkus in Verbindung mit einem 70V
Gleichstrommotor wie er in E Carts, Golf Buggies oder Gabelstapler
eingesetzt wird.
Wenn Du keinen eigenen Wandler entwickeln willst/kannst, könntest Du den
Gleichspannungsteil eines Wechselrichters nutzen, um von der
Akkuspannung auf 325V Gleichspannung zu kommen. Mit diesen könntest Du
dann einen herkömmlichen Frequenzumrichter speisen.
Dennoch, ein Asynchronmotor für das Drehstromnetz ist nicht unbedingt
die erste Wahl für ein akkubetriebenes Fahrzeug. Da eigenen sich 48V
oder 72V Synchronmotoren deutlich besser.
Zur Batterie:
Das Ganze "hält" bei einer mittleren Leistungsabgabe von 3KW dann etwa 2
Stunden und ist ausreichend. Den Strom werden sie ebenfalls liefern
können denke ich.
Der Einwand mit der Lebensdauer ist absolut berechtigt, ich werde über
Lithium Akkus nachdenken oder eine passende Alternative.
Ja, ich dachte auch , dass es 72V Gleichstrommotoren geben müsste. Im
Netz finde ich absolut nichts ?
Kann ich den mit einer einfachen PWM steuern oder wie funktioniert die
Steuerung eines Gleichstrommotors?
LG
Daniel
DanielDuesentrieb schrieb:> Kann ich den mit einer einfachen PWM steuern oder wie funktioniert die> Steuerung eines Gleichstrommotors?
Ja, PWM ist da (Für Motore mit Bürsten) die richtige Wahl. 10kW Motoren
benötigen allerdings eine robuste Endstufe - bedenke, das der Anfahr-
und Blockierstrom gut und gerne nochmal das doppelte des Nennstromes
werden kann. Kommerzielle Motorcontroller für E-Fahrzeuge gibt es
beispielsweise von Curtis:
http://curtisinstruments.com/http://www.ebay.com/sch/sis.html?_nkw=Curtis+72+Volt+400+Amp+DC+Motor+Controller
Wenn du selberbauen willst (Achtung, der TÜV ist bei Strassenfahrzeugen
recht genau) ist evtl. der 'Cougar Controller' (Suchmaschinenbegriff)
ein geeignetes Projekt.
Matthias Sch. schrieb:> DanielDuesentrieb schrieb:>> Kann ich den mit einer einfachen PWM steuern oder wie funktioniert die>> Steuerung eines Gleichstrommotors?>> Ja, PWM ist da (Für Motore mit Bürsten) die richtige Wahl. 10kW Motoren> benötigen allerdings eine robuste Endstufe - bedenke, das der Anfahr-
Hallo Matthias,
Vielen Dank für die Info. Ja der hohe Start Strom ist mir bewusst. Da
werde ich alles ausreichend dimensionieren .
Nur würde ich sagen sind bürstenlose Motoren Stand der Technik, so wie
ich das lese? Du hattest so explizit auf die Bürsten hin gewiesen, da
besteht die Frage, ob bürstenlose auch über eine PWM steuerbar sind oder
ob das anders gemacht wird ?
LG
Daniel
DanielDuesentrieb schrieb:> Ja der hohe Start Strom ist mir bewusst. Da> werde ich alles ausreichend dimensionieren .
Dafuer gibt es eine Stromregelung im Umrichter, die begrenzt den
Motorstrom.
DanielDuesentrieb schrieb:> da> besteht die Frage, ob bürstenlose auch über eine PWM steuerbar sind oder> ob das anders gemacht wird ?
Da must du selber fuer die Kommutierung sorgen anhand der Winkelstellung
des Rotors oder eine Sensorloskommutierung anhand der EMK.
Einfacher wird es mit einem Universalmotor (Bürstenmotor). Mit einem
Schalter kannst Du dann die Akkuzellen parallel und seriell schalten.
Ist halt vom Wirkungsgrad nicht ganz so gut wie ein Synchronmotor. Dafür
ist das Drehmoment bei Drehzahl 0 am höchsten. Und sicherleich im
Einzelfall einfacher. Als Akkus würde ich LiFe Akku empfehlen. Die sind
eigensicher.
Helmut Lenzen schrieb:> Sensorloskommutierung anhand der EMK
In der 'grossen' Fahrzeugtechnik sind sensorlose BLDC so gut wie
unbekannt, da sie nicht richtig anfahren. Deswegen werden hier immer
Hallsensoren benutzt, die dafür sorgen, das der Motor mit
Blockkommutierung gestartet werden kann und dann z.B. auf FOR
umgeschaltet wird. Einfachere Steuerungen wie z.B. für Elektroroller
bleiben dann bei der Blockkommutierung.
DanielDuesentrieb schrieb:> Nur würde ich sagen sind bürstenlose Motoren Stand der Technik, so wie> ich das lese? Du hattest so explizit auf die Bürsten hin gewiesen, da> besteht die Frage, ob bürstenlose auch über eine PWM steuerbar sind oder> ob das anders gemacht wird ?
Nee, natürlich werden auch bürstenlose Motoren über PWM gesteuert, es
ist die energiesparendste und zeitgemässe Lösung, da die Geschwindigkeit
direkt über die Pulsbreite gesteuert wird. Nur sind hier eben 3
Endstufen (Halbbrücken) bei 3-Phasen Motoren nötig.
Bei Bürstenmotoren hingegen ist es sogar üblich, den Strom durch die
Feldwicklung bei hohen Drehzahlen abzusenken, um den Abbrand am
Kollektor und den Kohlen zu verringern.
Wenn du deine eigene 3-Phasen Steuerung entwickeln willst, ist die
Application Note AVR447 von Atmel ein guter Einstieg. Sinusbetrieb mit
Hallsensoren.
Ein Selbstbau kommt denke ich vorerst nicht in Frage. Ich verfüge zwar
über recht umfangreiche Programmierkenntnisse auch im
Mikrokontrollerbereich und eine PWM habe ich schon oft programmiert,
aber die gesamte Regeltechnik wie Strombegrenzung etc sowie die imensen
Stromstärken und der damit verbundene Aufwand schrecken mich etwas ab.
Wenn ich das jetzt richtig sehe :
Asynchronmotor & DC Frequenzumrichter wie von Hitachi wäre eine
Möglichkeit
die "normale" Lösung ist ein 48V Synchronmotor mit einem Motorcontroller
wie zb die von Curtis.
Den Frequenzumrichter bzw den Motorcontroller könnte ich direkt an die
Spannungsquelle anschließen und würde als "Gaspedal" dienen oder sind
noch mehr Bauteile nötig?
LG
Daniel
Sehe ich auch so.
Das mit der PWM stimmt. Nur brauchst Du dafür einen "Schalter".
Die Frage ist, ob die das Rückspeisen von Energie wichtig ist?
Der Frequenzumrichter musst du so programmieren, dass er ein Drehmoment
liefert (Entspricht dem Gaspedal vom Auto). Wie du dem FU das Drehmoment
beibringst (Poti, Gaspedal Schalter,....) ist deine konstruktive Sache.
So Kleinigkeiten wie Spannungsanzeige für die Batterie Notschalter,...
solltest du auch noch vorsehen.
Klar, einen riesigen roten Notaus-Knopf bring ich als aller erstes an ^^
Eine Rückspeisung der Energie wäre ja erstmal nur mit Asynchronmotoren
umsetzbar denke ich, aber auch dann würde ich klar sagen nein, denn ich
glaube nicht, dass die verwendeten Akkus sich über einen Ladestrom von
100A aufwärts freuen würden. und : wer weniger bremst fährt länger
schnell.
Spaß beiseite, eine Bremsenergierückgewinnung ist nicht vorgesehen.
Die Frage bleibt, ob ich mit den Komponenten fertig bin
Sychronmotor + Controller bzw Asynchronmotor + FU
(abgesehen von der Peripherie)
LG
Daniel
DanielDuesentrieb schrieb:> Die Frage bleibt, ob ich mit den Komponenten fertig bin> Sychronmotor + Controller bzw Asynchronmotor + FU
Wenn der FU eine Drehzahl vorgibt die kleiner als die momentane Drehzahl
des Motors ist wirkt der Motor als Generator. Das heist entweder speist
dein FU zurueck oder du vernichtest die Energie in einem
Bremswiderstand.
Ich müsste ausrechnen, wie stark der Ladestrom dann für die Batterie
wäre, denn das meiste würde ja eigentlich in den Bremsen vernichtet
werden.
Hat ein Asynchronmotor denn automatisch bei einer Drehzahl n die
Bremsleistung, die er selbiger Drehzahl maximal abgeben würde? Kann ich
mir kaum vorstellen.
Bei einem Synchronmotor würde dieser Effekt nicht auftreten, oder ? Der
arbeitet ja nicht als Generator.
Das Problem muss ja auch irgendwie umgangen werden können, in dem man
die Drehzahl anpasst, sonst würde simples vom Gas gehen ja eine
"Vollbremsung" bedeuten.
Ich denke das lässt sich alles in den Griff kriegen.
Bremsenergiegewinnung ist nur in dem Maße vorgesehen, wie es das
Akkupack nicht schädigt.
wie entscheide ich mich jetzt zwischen Synchronmotor und Asynchronmotor
?
Suche mal nach elektrischen Gabelstapler-Antrieben. 24-80V sind
gebräuchlich, und es gibt zusammenpassende Motoren und Inverter von ca.
1kW - ca. 40kW.
DanielDuesentrieb schrieb:> Bei einem Synchronmotor würde dieser Effekt nicht auftreten, oder ? Der> arbeitet ja nicht als Generator.
Der ist sogar noch ein besserer Generator. Du liest dir am besten mal
die Eigenschaften der verschiedenen Motoren durch.
Deswegen mein Hinweis auf das Drehmoment. Da kommt es nicht zum bremsen,
bzw rückspeisen. Machens bei den KFZ Invertern auch nicht anders.
Rückspeisen bedeutet negatives Drehmoment.
Ich denke mit einer Drehzahlvorgabe wird das Fahren nicht einfach. Auch
die Italiener haben ihre Loks mit drehzahlgesteuerten Synchronmotoren
ausgemustert.