Guten Morgen,
für meine Abschlußarbeit musste ich mich u.a. näher mit einem
permanenterregten Gleichstrommotor beschäftigen. Um ihn mathematisch zu
modellieren habe ich verschiedene Konstanten des Motors experimentell
ermittelt. Dabei auch den Innenwiderstand des Ankers.
Ich bin wie folgt vorgegangen:
Den Rotor habe ich blockiert und habe verschiedene Spannungen mittels
eines Labornetzteils an den Motor gelegt. Mit einer spannungssicheren
Messung habe ich dann mit einem Voltmeter und einem Amperemeter die
Spannung und den Strom gemessen, der durch den Anker geflossen ist.
Daraufhin habe ich mir eine Tabelle erstellt und die Widerstandswerte
berechnet.
Mit Hilfe von Excel habe ich die lineare Regression berechnet zu U(I) =
2,3654*I + 0,9088. Der Verlauf ist tatsächlich linear, jedoch wie man
leicht an der Gleichung erkennt ist der Widerstand bei niedrigem Strom
höher als bei hohem Strom. Dies Widerspricht den Gleichungen aus der
einschlägigen Literatur, die besagt, dass bei eingependeltem Strom und
blockiertem Rotor ein linearer Zusammenhang mit einem konstanten
Widerstand besteht.
Wie kommt diese Abweichung zustande? Sind dies Messfehler?
Mit freundlichen Grüßen,
Ascaron
Wie kann ich die Messfehler begründen? Der Strom, der durch das
Amperemeter fließt ist minimal und sollte vernachlässigbar sein. Die
Kommutatorstellung spielt hier, so denke ich, auch keine große Rolle, da
es auffällig ist, dass bei geringer Spannung der Widerstand grösser ist.
Sind es evtl. die Bürsten die mitgemessen werden? Jedoch dürften sie ja
theoretisch nicht solch einen hohen Widerstand besitzen.
Erwärmung würde ich nicht sagen, da ich die Versuche zum Teil wiederholt
habe und ähnliche Ergebnisse bekam. D.h., nach einer abgeschlossenen
Messreihe eine neue Messreihe gestartet habe.
Ascaron schrieb:> Mit einer spannungssicheren> Messung habe ich dann mit einem Voltmeter und einem Amperemeter die> Spannung und den Strom gemessen, der durch den Anker geflossen ist.
Wie genau, mach mal Skizze.
Ascaron schrieb:> Der Strom, der durch das> Amperemeter fließt ist minimal und sollte vernachlässigbar sein.
Der Strom durch das Amperemeter ist genauso groß wie der der durch den
Motor fliesst, sonst hast du was falsch gemacht.
Wer misst mist Mist.
Könnte es sein, daß du den Spannungsabfall des Amperemeters mitgemessen
hast, und dabei auch noch die Bereiche umgeschaltet wurden?
Udo Schmitt schrieb:> Ascaron schrieb:>> Mit einer spannungssicheren>> Messung habe ich dann mit einem Voltmeter und einem Amperemeter die>> Spannung und den Strom gemessen, der durch den Anker geflossen ist.>> Wie genau, mach mal Skizze.>> Ascaron schrieb:>> Der Strom, der durch das>> Amperemeter fließt ist minimal und sollte vernachlässigbar sein.>> Der Strom durch das Amperemeter ist genauso groß wie der der durch den> Motor fliesst, sonst hast du was falsch gemacht.
Oh, da habe ich natürlich Mist geschrieben. Die Skizze hängt diesem Post
an.
Ascaron schrieb:> Wie kann ich die Messfehler begründen?
Gar nicht. Ich würde an Deiner Stelle einfach besser messen.
Nämlich mit einer Vierpol-Widerstandsmessung direkt am Anker.
Gruss
Harald
> U(I) = 2,3654*I + 0,9088.
Die Aussage ist, dass der Kommutator 0.9V abfallen laesst, wie eine Art
Diode. Unterhalb dieser 0.9V geschieht gar nichts. Das kommt hin.
Harald Wilhelms schrieb:> Gar nicht. Ich würde an Deiner Stelle einfach besser messen.> Nämlich mit einer Vierpol-Widerstandsmessung direkt am Anker.
Wenn die Skizze stimmt, dann hat er eine Vierpol-Messung gemacht, das
war vorher missverständlich ausgedrückt.
Ascaron schrieb:> Ich meinte natürlich den Strom, der durch das Voltmeter fliesst.
Kommt auf den Innenwiderstand des Voltmeters an. Bei einem Motor
parallel dazu würde ich aber sagen, ja da kann man den Strom durchs
Voltmeter vernachlässigen.
Aber schrieb:>> U(I) = 2,3654*I + 0,9088.>> Die Aussage ist, dass der Kommutator 0.9V abfallen laesst, wie eine Art> Diode. Unterhalb dieser 0.9V geschieht gar nichts. Das kommt hin.
Mhm, würde ich auch so sehen. Das wird der Spannungsabfall zwischen
Kohlebürsten und Kommutator sein, der sollte relativ konstant sein und
liegt typisch zwischen 0.5 und 3 V (für zwei Bürsten).
Udo Schmitt schrieb:> Harald Wilhelms schrieb:>> Gar nicht. Ich würde an Deiner Stelle einfach besser messen.>> Nämlich mit einer Vierpol-Widerstandsmessung direkt am Anker.>> Wenn die Skizze stimmt, dann hat er eine Vierpol-Messung gemacht, das> war vorher missverständlich ausgedrückt.
Skizze stimmt :-)
innerand innerand schrieb:> Aber schrieb:>>> U(I) = 2,3654*I + 0,9088.>>>> Die Aussage ist, dass der Kommutator 0.9V abfallen laesst, wie eine Art>> Diode. Unterhalb dieser 0.9V geschieht gar nichts. Das kommt hin.>> Mhm, würde ich auch so sehen. Das wird der Spannungsabfall zwischen> Kohlebürsten und Kommutator sein, der sollte relativ konstant sein und> liegt typisch zwischen 0.5 und 3 V (für zwei Bürsten).
Hört sich gut an. Danke euch allen.
Gruß, Ascaron
Udo Schmitt schrieb:>> Nämlich mit einer Vierpol-Widerstandsmessung direkt am Anker.>> Wenn die Skizze stimmt, dann hat er eine Vierpol-Messung gemacht,
Ja, aber mit zwischengeschalteten Kohlebürsten. Ausserdem mit
recht hohem Strom, der Fehler durch Erwärmung bringt. Ich hatte
da eher an ein Multimeter mit Vierpoleingang gedacht. :-)
Gruss
Harald
Ascaron schrieb:> innerand innerand schrieb:>> Aber schrieb:>>>> U(I) = 2,3654*I + 0,9088.>>>>>> Die Aussage ist, dass der Kommutator 0.9V abfallen laesst, wie eine Art>>> Diode. Unterhalb dieser 0.9V geschieht gar nichts. Das kommt hin.>>>> Mhm, würde ich auch so sehen. Das wird der Spannungsabfall zwischen>> Kohlebürsten und Kommutator sein, der sollte relativ konstant sein und>> liegt typisch zwischen 0.5 und 3 V (für zwei Bürsten).
Verhalten sich Kohlebürsten und Kommutator nicht wie ein Widerstand?
Flip B. schrieb:> Messfehler und erwärmung
Das lässt sich umgehen, in dem man nur kurze Zeit misst (wenige
Sekunden) und den Motor danach lange abkühlen lässt (einige Minuten)
>Die Kommutatorstellung spielt hier, so denke ich, auch keine große Rolle
Na, na, na!
Erstens geht es da meist sehr schmutzig (Übergangswiderstand) zu.
Zweitens gibt es ein paar Stellungen, bei denen zwei Windungen im Spiel
sind.
Die Schleifer sind auch keine Präzisionskontakte.
Keine Ahnung wie groß die Widerstandtoleranzen der Wicklungen
tatsächlich sind.
Grundsätzlich würde ich aber Heinz dem Heizer die Schuld geben.
Übrigens, ein aufgewärmter Anker hält, vor allem im Stillstand, die
Wärme recht lange. Schuld hieran ist die meist vorhandene Isolation
durch den Wicklungsverguß zusammen mit der Masse.
Amateur schrieb:> Erstens geht es da meist sehr schmutzig (Übergangswiderstand) zu.> Zweitens gibt es ein paar Stellungen, bei denen zwei Windungen im Spiel> sind.
Wäre auch meine erste Vermutung gewesen, wenn der Widerstandswert
unabhängig vom Strom variieren würde. Aber die Werte liegen sehr genau
auf einer Geraden.
Ascaron schrieb:> ..., jedoch wie man> leicht an der Gleichung erkennt ist der Widerstand bei niedrigem Strom> höher als bei hohem Strom.
Die Aussage kann ich nicht nachvollziehen!
Bestaendiger schrieb:> Ascaron schrieb:>> innerand innerand schrieb:>>> Aber schrieb:>>>>> U(I) = 2,3654*I + 0,9088.>>>>>>>> Die Aussage ist, dass der Kommutator 0.9V abfallen laesst, wie eine Art>>>> Diode. Unterhalb dieser 0.9V geschieht gar nichts. Das kommt hin.>>>>>> Mhm, würde ich auch so sehen. Das wird der Spannungsabfall zwischen>>> Kohlebürsten und Kommutator sein, der sollte relativ konstant sein und>>> liegt typisch zwischen 0.5 und 3 V (für zwei Bürsten).>> Verhalten sich Kohlebürsten und Kommutator nicht wie ein Widerstand?http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=4498887
Pipo schrieb:> Ascaron schrieb:>> ..., jedoch wie man>> leicht an der Gleichung erkennt ist der Widerstand bei niedrigem Strom>> höher als bei hohem Strom.>> Die Aussage kann ich nicht nachvollziehen!
Je niedriger der Strom, desto grösser ist der Effekt der 0,9V die
unabhängig vom Strom sind. Als Beispiel mit 1A und 10A:
U(1) = 2,3654V + 0,9088V = 3,27V => U/I = R = U(1)/1 = 3,27 Ohm
U(10) = 23,654V + 0,9088V = 24,56V => U/I = R = U(10)/10 = 2,46 Ohm
Hallo,
Vor Jahren habe ich mich mal sehr intensiv mit permanen erregten
Elektromotoren zum Zwecke der Ermittlung von Kennwerten zur Berechnung
von praxisgerechten Betriebswerten beschäftigt. Eine Erkenntnis aus
vielen Stunden am Prüfstand war:
1. Die Messung der Daten im Leerlaufbereich erlaubt keine Berechnung im
nutzbaren Lastbetrieb.
2. Optimal ist die Berechnung mittels 2er Messreihen
a) Uk zwischen ca. 0,75*Unenn bis Unenn
b) bei Eta opt
c) bei ca. 2xEta opt
Die Schwankungen der so berechneten/gemessenen Kennwerte (spezifische
Drehzahl, Ri, kn, Io) halten sich dann in Grenzen. Grundsätzlich ist
aber zu beobachten, dass die spezifische Drehzahl mit zunehmender
Strombelastung, sich verringert. Dieser Effekt hängt wohl auch mit der
Qualität des magnetischen Rückschlusses zusammen. Wird dies nicht
berücksichtigt, kann man den berechneten Ergebnissen meist nicht
sonderlich vertrauen.
Teile uns doch mal die Bezeichnung und die Nenndaten des von Dir
verwendeten Motors mit!
mfG Wil
