Guten Morgen,
Ich bin schon etwas länger fleißiger Mitleser hier im Forum und habe so
auch schon die eine oder andere gute Anregung gefunden. Nun geht es aber
um ein etwas spezielleres Problem und ich hoffe hier mit eurer Hilfe
einen Schritt weiter zu kommen :-)
Zunächst mal, worum geht es überhaupt? Ich versuche das ganze mal kurz
zusammenzufassen, damit man es etwas einordnen kann:
Für ein Projekt der Hochschule soll ein Prüfstand (Rollenprüfstand) für
Modellautos konstruiert werden. Dabei soll der Prüfstand in der Lage
sein geschwindigkeitsabhängige Fahrwiderstände abzubilden, aber auch zur
Aufnahme von Leistungskennlinien gegen den Motor des RC-Fahrzeugs zu
arbeiten und eine konstante Geschwindigkeit halten können (verschiedene
Lastpunkte anfahren etc.). Die Fahrzeuge im Maßstab 1:5 erreichen dabei
kurzzeitig Spitzenleistungen von etwa 4kW. Da nicht dauerhaft
Spitzenlast gefahren wird, gehe ich von einer Belastung von 2kW aus.
Nun zum Problem: Die Auswahl der elektrischen Komponenten!
Der Prüfstand soll relativ kompakt bleiben, wodurch schwere 2-4kW
Industriemotoren als Belastungmaschine ausscheiden. Ich habe mich für
folgende Kombination entschieden:
Als Motor ein 2kW-Spindelantrieb einer Fräsmaschine (Leistung passt,
dazu sehr kompakt, hohe Drehzahlen möglich)
http://www.technik-center24.de/cnc-artikel/fraesmotoren/mechatron-hf-spindeln/1233/hf-motorspindel-8022-luftgekuehlt-2-2kw
Angesteuert werden soll das ganze durch einen Frequenzumrichter, wichtig
hier 230 Volt weil nur 230 Volt Netz vorhanden ist und genutzt werden
muss. Dadurch auch das Problem, dass die gesamte Leistung die der Motor
abbremst "verbraucht" werden muss, Rückspeisung ins Netz ist nicht
möglich da, soweit ich das richtig durchschaut hab, unzulässig.
PC-Verbindung dann über RS232.
http://www.sourcetronic.com/shop/frequenzumrichter/frequenzumrichter-st9100a-4kw-230v.html
Deshalb erstmal die Idee, das ganze an einem überdimensionierten
Bremswiderstand in Form von Wärme abzuführen
http://www.sourcetronic.com/shop/bremswiderstand/bremswiderstand-stbr50-1040-11kw.html
Die Komponenten sollen erstmal nur beispielhaft sein. Ich hoffe meine
Gedanken dazu waren bis hier hin halbwegs schlüssig.
Da ich eigentlich eher in den Bereichen Mechanik/Konstruktion und
Applikation (Matlab/Simulink-Modelle) heimisch bin und weniger in der
Elektrotechnik, bin ich mir trotzdem nicht ganz sicher, ob das so
zusammen funktioniert wie ich mir das vorstelle.
Also zunächst mal, was ist die fachkundige Meinung zu der Auswahl
bisher?
Zum anderen bewege ich mich mit 230V ja schon im Bereich wo diverse
VDE-Regelungen zu Abnahme von elektrischen Anlagen etc. greifen. Wenn
ich nur ein Kabel vom Prüfstand wo der E-Motor drin verbaut ist in einen
Schaltschrank lege und da drin den FU verbaue, würde ich doch die Erdung
über das Kabel zur Steckdose realisieren, oder? Ich lese bei Maschinen
mit solchen Elektroschränken die ganze Zeit was über "Gehäuseerdung mit
Erdungsband"?! Das ist ja beim Aufstellen in einem normalen Raum (ist
zwar ein Labor aber es sind nur 6 normale 230V Steckdosen vorhanden)
nicht zu realisieren. Einen Erdanker kann ich ja schlecht in den Boden
rammen ;-)
So das wars erstmal, sonst wird es wahrscheinlich zu viel auf einmal.
Wenn fragen zu Details sind gerne fragen!
Ich hoffe ihr könnt mir ein wenig Rückmeldung oder auch nur ein paar
kleine Anregungen geben.
Viele Grüße
Zimu
Jan Zimutta schrieb:> Als Motor ein 2kW-Spindelantrieb einer Fräsmaschine (Leistung passt,> dazu sehr kompakt, hohe Drehzahlen möglich)
Wegen dem unmittelbaren Zusammenhang von Drehmoment und Strom
würde ich eher einen Gleichstrommotor nehmen. Energiespareffekte
dürften bei einem Prüfstand wohl keine grosse Rolle spielen.
Gruss
Harald
Naja, erstmal lassen sich Asynchronmotoren nicht so ohne weiteres als
Generator betreiben.
Wenn Sie sich das Leben nicht unnötig schwer machen wollen, nehmen S
eine Gleichstrommaschine oder wenigstens eine permanent-erregte
Synchronmaschine.
Mit den Vektorreglern heute geht zwar schon viel, aber für einen
Prüfstand würd' ich dann doch etwas mit einem einfacheren
Regelungskonzept wählen.
Schnonmal Danke für die schnelle Rückmeldung euch beiden!
Das mit dem "einfacherer Zusammenhang zwischen Strom und Moment =>
besser DC-Motor als Generator" hatte ich in meiner ersten Überlegung
auch so aufgenommen, allerdings bin ich auf der Suche nach einem
Vierquadrantensteller für DC-Motoren der den Anschluss eines
Leistungs-/Bremswiderstands ermöglicht nicht fündig geworden, bzw. es
waren meistens kleine Platinen das wär mir bei längerem Bremsen auf
Grund der Wärmeentwicklung zu heikel. Da ist mir die große, robuste
Industrievariante doch lieber.
Oder habt ihr Komponenten parat, die dafür geeignet wären?
Es muss auch nicht zwingend ein einfacherer Zusammenhang sein, da die
Regelung mit einer Momentenmesswelle abgeglichen wird. Heißt ich würde
den Motor so ansteuern, dass das gewünschte Moment gemessen wird.
Oder ist der FU mit dem Motor dazu gar nicht in der Lage?
Grüße
Zimu
Ich würde das Problem mit Standardkomponenten aus der
Industrieelektronik angehen. Einen permanenterregten 3-Phasen-Motor mit
Resolver, wie sie z.B. an Robotern oder Verfahreinheiten verwendet
werden. Diesen verwenden, um einen Zwischenkreiskondensator aufzuladen.
Elektronisch gesteuert braucht dann nur noch ein Bremswiderstand werden,
der den Kondensator entlädt.
Solche Motoren gibts von ca. 50W bis ca. 15kW. Der Resolver kann zur
Messung der Drehzahl verwendet werden, und eine 24V-Motorbremse ist auch
eingebaut für den Notfall.
Der geregelte Belastungskreis besteht dann nur aus Motor, Gleichrichter,
Elko, Transistor, Widerstand. Das ist überschaubar.
Hallo Jan,
> Angesteuert werden soll das ganze durch einen Frequenzumrichter, wichtig> hier 230 Volt weil nur 230 Volt Netz vorhanden ist und genutzt werden> muss.
Meinst du damit explizit 1-phasig, oder darf es auch 3-phasig (3*230V
alo 400V) sein?
> Deshalb erstmal die Idee, das ganze an einem überdimensionierten> Bremswiderstand in Form von Wärme abzuführen
Entweder das, oder man nimmt einen rückspeisefähigen Umrichter. Das wäre
hier aber vermutlich overkill.
> Zum anderen bewege ich mich mit 230V ja schon im Bereich wo diverse> VDE-Regelungen zu Abnahme von elektrischen Anlagen etc. greifen. Wenn> ich nur ein Kabel vom Prüfstand wo der E-Motor drin verbaut ist in einen> Schaltschrank lege und da drin den FU verbaue, würde ich doch die Erdung> über das Kabel zur Steckdose realisieren, oder? Ich lese bei Maschinen> mit solchen Elektroschränken die ganze Zeit was über "Gehäuseerdung mit> Erdungsband"?! Das ist ja beim Aufstellen in einem normalen Raum (ist> zwar ein Labor aber es sind nur 6 normale 230V Steckdosen vorhanden)> nicht zu realisieren. Einen Erdanker kann ich ja schlecht in den Boden> rammen ;-)
Das Erdungsband verbindet z.B. die Tür vom Schaltschrank mit dem
Schaltschrank selbst und stellt damit die Erdung aller Metallteile
sicher. Der Motor ist über seine Zuleitung geerdet. Es kann zusätzlich
sinnvoll sein, den Teststand selbst mit einer Erdungsleitung zu
versehen, die im Schaltschrank aufgelegt wird.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Jan Zimutta schrieb:> auf der Suche nach einem Vierquadrantensteller
Wozu vier Quadranten? Zwei müssten doch reichen...
Und eigentlich brauchst du doch nur einen DC Motor und eine
elektronische Last.
Und der Ansatz mit dem AC Servomotor und dahintergeschalteter
Dreiphasenbrücke ist ganz neckisch.
Was mir noch nicht ganz klar ist: willst du einen Rollenprüfstand oder
einen Motorprüfstand aufbauen? Da sind doch immerhin komplett
unterschiedliche Drehzahlen am Werk...
