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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verschleiß von Gleichstrommotoren durch häufiges Umpolen


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Autor: STJK (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe das Problem, dass ein kleiner Gleichstrommotor durch häufiges 
Umpolen einem enormen Verschleiß unterliegt.

Der Motor ist in einer H-Brücke geschaltet mit Freilaufdioden. Er wird 
etwa 1x pro Sekunde in die jeweilige Gegenrichtung unmgeschaltet. Dieses 
Muster läuft mehrere Stunden. Nach einer Stunden scheint der Kommutator 
(ich vermute, dass er die Ursache ist) wie festgebrannt, der Motor 
bleibt einfach stehen. Man kann ihn durch Drehen von Hand lösen 
(deutliches Losbrechmoment spürbar), dann läuft der Motor wieder einige 
Minuten und blockiert dann erneut.

Derselbe Motortyp läuft bei Verwendung nur einer Drehrichtung problemlos 
mehrere Monate.

Natürlich kann man das Problem mechanisch umgehen, indem man den Motor 
nur in einer Richtung durchlaufen lässt und die periodische Bewegung mit 
einem Exzenter herstellt. So werde ich es wohl auch machen. Trotzdem 
interessiert mich natürlich, wo dieser enorme Verschleiß herkommt und 
was man dagegen tun kann. (Vielleicht eine kurze Verzögerung in die 
oberen Brücken-Transistoren, sodass der Motor einige hundert 
Millisekunden Zeit hat, durch Reibung zum Stillstand zu kommen, bevor 
die Gegenrichtung los geht???)

Vielen Dank im Voraus für Kommentare und Ideen!

STJK

: Verschoben durch Moderator
Autor: hinz (Gast)
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STJK schrieb:
> Vielleicht eine kurze Verzögerung in die
> oberen Brücken-Transistoren, sodass der Motor einige hundert
> Millisekunden Zeit hat, durch Reibung zum Stillstand zu kommen, bevor
> die Gegenrichtung los geht???)

Unbedingt! Du solltest dir mal die Stromspitzen ansehen!

Und Sanftanlauf wäre auch kein Fehler.

Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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2 Sachen:
Lässt du ihn vor umpolen im Freilauf austrudeln oder bremst du aktiv 
oder bestromst gar schon in der Gegenrichtung bevor er zum Stillstand 
gekommen ist?

Zum zweiten: klar, die Schleifkohlen kippen immer ein wenig hin und her 
in ihrer Führung bei Drehrichtungswechsel, dadurch ergibt sich, dass 
Schleiffläche und Kollektor nie so richtig zusammenfinden.

Nimm nen brushless-Motor.

Autor: STJK (Gast)
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H.Joachim S. schrieb:
> oder bestromst gar schon in der Gegenrichtung bevor er zum Stillstand
> gekommen ist?

das habe ich in der Tat so gemacht. Dann war die Behandlung wohl zu 
brutal...

An Brushless hatte ich auch schon gedacht.

Vielen Dank für eure Hinweise!

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Die 99 Euro-Frage lautet: Warum so kurzzeitig?

Zu den doch recht hohen Strömen kommt auch noch das Anlaufmoment 
zusammen mit der Konstruktionsmasse die just in dem Moment in die andere 
Richtung strebt. Oder hast Du Zeit, das System anzuhalten/abzubremsen?

Kann es sein, dass der Wurm schon im System steckt?
Wiederbelebungsversuche bei einer Totgeburt sind nicht besonders 
sinnvoll.

Autor: Motorenfütterer (Gast)
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> ich habe das Problem, dass ein kleiner Gleichstrommotor durch häufiges
> Umpolen einem enormen Verschleiß unterliegt.

Von was für einem Motor ist denn GENAU die Rede?
Durchmesser? Länge? Betriebsspannung?
Marke? Modell? Konstruktionsart der Bürsten? Nuten- & Polzahl?

Autor: Karl (Gast)
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Wenn Du den abrupt umpolst, legst Du volle Gegenspannung an, während am 
drehenden Motor noch die Gegen-EMK induziert wird. Damit steht über dem 
Motor doppelte Betriebsspannung. Folglich fließt auch der doppelte 
Anlaufstrom, der hier nur durch den Innenwiderstand begrenzt wird. Ja, 
da gehen die Kohlen schonmal kaputt.

Einfachste Maßnahme: Strombegrenzung.

Bessere Maßnahme: Pause dazwischen. Also nicht Links - Rechts- Links, 
sondern Links - Pause - Rechts - Pause - Links.

Beste Maßnahme: Sanftanlauf und Sanftauslauf mit PWM.

Autor: Modellbauer zu (Gast)
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Viele kleine Gleichstrommotoren sind auch auf eine Drehrichtung 
ausgelegt. Die Kohlen sind entsprechend ausgerichtet und bei 
Rüchwärtsbetrieb ist der Verschleiß höher.

Autor: Carl D. (jcw2)
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Modellbauer zu schrieb:
> Viele kleine Gleichstrommotoren sind auch auf eine Drehrichtung
> ausgelegt. Die Kohlen sind entsprechend ausgerichtet und bei
> Rüchwärtsbetrieb ist der Verschleiß höher.

Oder sie haben "Kohlen", die wie Blechlaschen aussehen.

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Wäre für soviel hin und her nicht ein Schrittmotor angebrachter?

Autor: Mani W. (e-doc)
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STJK schrieb:
> Der Motor ist in einer H-Brücke geschaltet mit Freilaufdioden. Er wird
> etwa 1x pro Sekunde in die jeweilige Gegenrichtung unmgeschaltet. Dieses
> Muster läuft mehrere Stunden. Nach einer Stunden scheint der Kommutator
> (ich vermute, dass er die Ursache ist) wie festgebrannt, der Motor
> bleibt einfach stehen.

Na, das braucht Dich nicht zu wundern, wenn man jede Sekunde umschaltet,
und die mechanischen Kräfte wirken dagegen, der Strom
wird zum Kurzschlußstrom, folglich maximale Belastung...

Frage:

Wozu dient eine Umschaltung der Drehrichtung in jeder Sekunde?

Autor: Werner H. (werner45)
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Daß häufiges schnelles Umpolen bei Bürstenmotoren auch gut funktionieren 
kann, bewiesen die alten hp-Drucker.
Die Motore waren allerdings etwas größer und 5-polig.
Ergo: einen anderen Motor suchen.

Gruß   -   Werner

Autor: Deswegen (Gast)
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-1 überlegen was will ich genau

-2 mit welchen Mitteln will ich es realisieren

-3 die Bauteile danach aussuchen

-4 Kontrolle ob die spezifizierten Bedingungen in allen Punkten mehr als 
ausreichend erfüllt werden

-5 bastel, bastel Wastel fertig :)

Autor: Paul B. (paul_baumann)
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Karl schrieb:
> Bessere Maßnahme: Pause dazwischen. Also nicht Links - Rechts- Links,
> sondern Links - Pause - Rechts - Pause - Links.

Genau. Wie beim langsamen Walzer. Die meisten Motoren sind ebenso, wie 
die meisten Tänzer nicht für den Reversierbetrieb ausgelegt.
:)
MfG Paul

Autor: Äxl Real (Gast)
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Ach Paul:
sieh Dir doch mal die Standardtanztänzer beim Turnier an. Geschminkt und 
die Haare gegeeelt. Augenscheinlich sind dieser Herren für 
"Reversbetrieb" geeignet. :)

Autor: Jens G. (jensig)
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Mani W. (e-doc) schrieb:

>Na, das braucht Dich nicht zu wundern, wenn man jede Sekunde umschaltet,
>und die mechanischen Kräfte wirken dagegen, der Strom
>wird zum Kurzschlußstrom, folglich maximale Belastung...

>Frage:

>Wozu dient eine Umschaltung der Drehrichtung in jeder Sekunde?

Eine neue Scheibenwischererfindung ....


Werner Hartmann (werner45) schrieb:

>Daß häufiges schnelles Umpolen bei Bürstenmotoren auch gut funktionieren
>kann, bewiesen die alten hp-Drucker.
>Die Motore waren allerdings etwas größer und 5-polig.
>Ergo: einen anderen Motor suchen.

>Gruß   -   Werner

Also kein Vergleich ...

Autor: Jobst Q. (joquis)
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STJK schrieb:
> ich habe das Problem, dass ein kleiner Gleichstrommotor

Jens G. schrieb:
> Eine neue Scheibenwischererfindung ....

für Brillengläser?

Autor: Deswegen (Gast)
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Für eine Taucherbrille?

Autor: Dieter (Gast)
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Fuer ein Bullauge?

Autor: STJK (Gast)
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Sebastian S: ja, ich habe Zeit anzuhalten. Das wird wohl auch der erste 
Schritt sein.

Motorenfütterer: Durchmesser 27mm; Länge 21mm; Betriebsspannung 6V;
Marke micromotors.eu; Modell 149.x.xx mit Getriebe; Konstruktionsart der 
Bürsten: Schleifer gelagert an tangential angeordneten Federdrähten; 
Nuten- & Polzahl unklar; für beide Drehrichtungen vorgesehen

Karl: Die Pausen dazwischen sind sicher die richtige Maßnahme.

Modellbauer: Der Motor ist für beide Richtungen ausgelegt.

Jobst Quis: Schrittmotor ist etwas zu groß, und die Ansteuerung sollte 
möglichst einfach sein. Aber prinzipiell ginge das natürlich.

Dieter schrieb:
> Fuer ein Bullauge?
ja, und zwar außen ;-)


Nochmals vielen Dank für eure Beiträge, ich denke, das Problem ist damit 
gelöst.

Besten Gruß, STJK

Autor: Motorenfütterer (Gast)
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> Motorenfütterer: Durchmesser 27mm; Länge 21mm; Betriebsspannung 6V;
> Marke micromotors.eu; Modell 149.x.xx mit Getriebe; Konstruktionsart der
> Bürsten: Schleifer gelagert an tangential angeordneten Federdrähten;
> Nuten- & Polzahl unklar; für beide Drehrichtungen vorgesehen

Gut, wir sind in der Kategorie "Modelleisenbahnmotörchen", also 
Bürstchen filigran wie Fädeldraht.
 Ist zwar nicht das ausführlichste DaBla was die da bieten, sollte 
dennoch reichen.

Halte dich an den Stromwert "Corrente con coppia nominale": 
Stromaufnahme bei nominellem Drehmoment. Seh zu dass in sämtlichen 
Lebenslagen wie Beschleunigung, (EMK-)Bremsung, Belastung dieser Wert 
höchstens +50% überschritten wird (Faustformel bei heutigem Mondstand). 
Bürsten und Kollektor werden es Dir danken mit +/- nomineller 
Lebensdauer.

Autor: Jobst Q. (joquis)
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STJK schrieb:
> Durchmesser 27mm; Länge 21mm; Betriebsspannung 6V;
> ...
> Jobst Quis: Schrittmotor ist etwas zu groß, und die Ansteuerung sollte
> möglichst einfach sein.

Es gibt auch kleinere Schrittmotore:

https://www.pollin.de/p/schrittmotor-nanotec-sp2018m0404-a-310536

Und so schwierig ist die Ansteuerung auch nicht, wenn es nicht gerade um 
absolute Präzision geht.

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Hier noch einer mit Getriebe (1:64)und Treiberelektronik:

https://www.pollin.de/p/schrittmotor-set-daypower-s-spsm-5v-310543

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