Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichstrommotor erden


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von Manni123 (Gast)


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Moinsen!

Vielleicht eine blöde Frage, aber bevor ich's falsch mache, frag' ich 
dann doch lieber mal nach:

Es geht um die Erdung eines Gleichstrommotors, der übers Netz betrieben 
und von einem PWM Steller geregelt werden soll. Beim Schaltnetzteil kann 
ich ganz normal den Schutzleiter aus dem Stromkabel anschließen, der PWM 
hat aber nur ein +/- Input fürs Schaltnetzteil und einen +/- Output für 
den Motor. Ist da noch irgendeine Erdung notwendig, z.B. am 
Motorgehäuse? Wenn ja, wie kann man das am besten bewerkstelligen? Oder 
ist das durch den Anschluss des Netzteils schon gewährleistet?

PS: Zur Verbindung hab ich leider nur eine 3-adrige Mantelleitung. Falls 
keine weitere Erdung notwendig ist, kann ich den Schutzleiter dann 
getrost unangeschlossen lassen?

: Verschoben durch Moderator
von Berufsberater (Gast)


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Manni123 schrieb:
> Es geht um die Erdung eines Gleichstrommotors, der übers Netz betrieben
> und von einem PWM Steller geregelt werden soll.


Welche Spannung, welche Ströme, welche Frequenzen?

von Manni123 (Gast)


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Input 230VAC Output 40VDC  Motor Imax=20A

Was meinst du mit Frequenzen? Drehzahl sind ca. 300upm bei den 40V.

von Michael B. (laberkopp)


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Manni123 schrieb:
> Ist da noch irgendeine Erdung notwendig, z.B. am Motorgehäuse?

Es ist schlau, das Motorgehäuse an den Schutzleiter zu legen, schon zu 
Abschirmungszwecken. Bei vielen Maschinen ist das Metallgehäuse ja auch 
am Schutzleiter.

Gleichstrommotoren produzieren über ihre Kohlebürsten Funken und die 
erzeugen Funkstörungen, so daß ein Entstörfilter direkt am Motor 
sinnvoll ist.
1
                 +--47uH--+---+---+
2
                 |        |   |   |
3
                 |        | 47nF  |
4
 ----------------+        |   |   |
5
verdrillte Zuleitung    47nF  +--(M)
6
 ----------------+        |   |   |
7
                 |        | 47nF  |
8
                 |        |   |   |
9
                 +--47uH--+---+---+
Bei viel Leistung können auch grössere Kondenstaoren und Spulen besser 
dämpfen.

von Philipp G. (geiserp01)


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Manni123 schrieb:
> Ist da noch irgendeine Erdung notwendig, z.B. am
> Motorgehäuse? Wenn ja, wie kann man das am besten bewerkstelligen? Oder
> ist das durch den Anschluss des Netzteils schon gewährleistet?

Falls nicht doppelt isoliert, Gehäuse aus Metall - ja, sie ist 
notwendig.

von HildeK (Gast)


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Philipp G. schrieb:
> Falls nicht doppelt isoliert, Gehäuse aus Metall - ja, sie ist
> notwendig.

Nein, aus den Gründen ist sie nicht notwendig.
Der Motor wird über einen PWM-Steller betrieben, der wiederum von einem 
Schaltnetzteil 230V~/40V= versorgt wird. Zumindest habe ich das so 
verstanden.
Die Schutztrennung sollte das Schaltnetzteil erledigen, zumal es nur den 
zweipoligen Spannungsausgang hat.
Eine extra Erdung als Schutz ist imho deshalb nicht erforderlich.

Trotzdem gilt natürlich das, was Michael B. zu den anderen Aspekten 
sagte.

von Mahlzeit! (Gast)


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Manni123 schrieb:
> Was meinst du mit Frequenzen?

PWM hat eine Schaltfrequenz. (Fest oder in Grenzen variierend.)
Das ist eine wichtige Größe, egal ob bei Motor oder Schaltregler.

HildeK schrieb:
> Der Motor wird über einen PWM-Steller betrieben, der wiederum von einem
> Schaltnetzteil 230V~/40V= versorgt wird. Zumindest habe ich das so
> verstanden.

Ich auch, und ich stimme Dir zu.

HildeK schrieb:
> Trotzdem gilt ... was Michael B. zu den anderen Aspekten sagte.

Ja, wobei die Dimensionierung hier nur ein Beispiel ist. Entstörung wird
meist so gehändelt, sicher unter den Grenzwerten zu bleiben - aber mehr
halt auch nicht. Einfach zur kosteneinsparung werden nur die Teile 
verbaut,
die es auch wirklich braucht.

Die Auslegung ohne Kostendruck und/oder extrem konservativ ist leichter.

von Manni123 (Gast)


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Danke schonmal an alle Antworten! Dass heißt, es ist nicht zwingend 
notwendig, sollte aber schon gemacht werden?

Michael B. schrieb:
> Es ist schlau, das Motorgehäuse an den Schutzleiter zu legen, schon zu
> Abschirmungszwecken. Bei vielen Maschinen ist das Metallgehäuse ja auch
> am Schutzleiter.

Wie konkret kann ich das handhaben? Der PWM hat ja keinen 
Erdungsanschluss und den Schutzleiter vom Motorgehäuse an ein 
Heizungsrohr legen würde ich ehrlich gesagt ungern.


Michael B. schrieb:
> Entstörfilter direkt am Motor
> sinnvoll ist.

Wird oberes durch den Endstörfilter überflüssig? Und würde der hier 
schon ausreichen (Werte passen)?
https://www.voelkner.de/products/111618/Entstoerfilter-Passend-fuer-Modellbau-Motor-Kollektormotoren.html
Da krieg ich doch niemals eine 1,5mm² Ader dran :O

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Manni123 schrieb:
> Danke schonmal an alle Antworten! Dass heißt, es ist nicht zwingend
> notwendig, sollte aber schon gemacht werden?
Das Netzteil hat ja offenbar Schutzklasse 1.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_I_/_Schutzleiter

Die Primärspannung (40V) ist dann sicher eine Kleinspannung.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kleinspannung
Die Erdung als Schutzmaßnahme gegen Fehler vom 230V-Netz braucht man in 
dem Fall nicht zu machen.

> Michael B. schrieb:
>> Es ist schlau, das Motorgehäuse an den Schutzleiter zu legen, schon zu
>> Abschirmungszwecken. Bei vielen Maschinen ist das Metallgehäuse ja auch
>> am Schutzleiter.
Das Motorgehäuse als auch ein Kabelschirm und Gehäuseteile des 
PWM-Stellers sollten möglichst gut geerdet werden.
Du hast 40V 20A. Da ist jedes Stück Leitung eine Antenne und bei 20A 
werden je nachch Steilheit der Schaltflanken ganz heftige Störungen an 
die Umgebung abgestrahlt.

Aus dem Grunde sind weitere Maßnahmen sehr zweckmäßig:

- PWM-Treiber und Netzteil möglichst sehr nah an den Motor.
Mit 20m ungeschirmter Leitung kannst du im Umfeld von paar hundert 
Metern  alles massiv mit EM-Strahlung verseuchen. Wenn die Leitung 
deutlich kürzer ist, als die Wellenlänge der auftrenden Oberwellen im 
Signal, wird die Wirksamkeit der Leitung als Antenne deutlich 
verschlechtert.

- PWM-Schaltfrequenz so niedrig wie möglich einstellen (das reduziert 
die Intensität der Störungen(weniger Schaltflanken = weniger 
Störimpulse).

- Flanken des PWM-Signals nur so steil wie nötig machen (Das reduziert 
die abgestrahlte Leistung in den Schaltflanken, weil die hohen 
Frequenzen in den Oberwellen reduziert wwerden). Natürlich wird das ein 
Kompromiss zwischen Umschaltverlusten und EMV, der aber bei niedrigen 
Schaltfrequenzen eher unkritisch ist.

- Kabel mit guter Schirmung, beidseitig gut erden (nicht über lange 
dünne Leitungen an PE, sondern besser mit dicken Litzen an massive 
Anlagenteile oder am besten an Erdschienen.

- Wenn möglich, Kabel mit Verdrillung (twisted pairs) verwenden.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0603191.htm

- Zum Strom passende Filter am PWM-Steller einsetzen

> Wie konkret kann ich das handhaben? Der PWM hat ja keinen
> Erdungsanschluss und den Schutzleiter vom Motorgehäuse an ein
> Heizungsrohr legen würde ich ehrlich gesagt ungern.
Wo der beste Erdungsanschluss ist, mußt du vor Ort klären.

> Wird oberes durch den Endstörfilter überflüssig? Und würde der hier
> schon ausreichen (Werte passen)?
> 
https://www.voelkner.de/products/111618/Entstoerfilter-Passend-fuer-Modellbau-Motor-Kollektormotoren.html
> Da krieg ich doch niemals eine 1,5mm² Ader dran :O
Ein eher popplige Teil. Ich sehe auch keinerlei techn Daten zu 
Eigenschaften des Filters (z.B. Dämpfung als Funktion der Frequenz).

Ein Filter kann die Störungen reduzieren, aber viel besser ist es erst 
mal so wenig wie möglich zu erzeugen.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Mahlzeit! (Gast)


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U. M. schrieb:
...viel nützliches.  ;o)

+1

von Manni123 (Gast)


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Riesen Dank U.M.!

Eine letzte Frage noch:
Ich hab mir mal den benötigten Kabelquerschnitt ausgerechnet und einen 
Wert von 0,75mm² herausbekommen. Hab' hier noch eine 1,5mm² 
Mantelleitung rumliegen. Die ist sogar geschirmt, aber eben nicht 
verdrillt. Da Motor, PWM und Netzteil sowieso recht nah in ein 
Kunststoffgehäuse kommen, kann ich die Leitung sehr kurz halten. Würdest 
du mir dennoch zur Anschaffung von twisted pair Kabeln raten? Laut 
erster Suche scheinen die recht teuer zu sein...

von Mani W. (e-doc)


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Manni123 schrieb:
> Hab' hier noch eine 1,5mm²
> Mantelleitung rumliegen. Die ist sogar geschirmt

Nimm die und den Schirm auf Erde legen...

von Berufsberater (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Nimm die und den Schirm auf Erde legen...

Auf beiden Seiten den Schirm auf "Erde" legen. Sonst ist es nur eine 
neue Antenne ...

U. M. schrieb:
> Das Motorgehäuse als auch ein Kabelschirm und Gehäuseteile des
> PWM-Stellers sollten möglichst gut geerdet werden.

Falls der Motor keinen Erdungsanschluss hat, kannst du auch den 
Sockel/Flansch auf dem der Motor montiert ist nehmen. (sofern leitendes 
Material). Vorzugsweise vorne wo die Welle rauskommt, da ist normal das 
Lager größer, leitet dann besser den EMV Schmutz von deinem PWM Regler 
gegen Erde ab.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Manni123 schrieb:
> Wird oberes durch den Endstörfilter überflüssig? Und würde der hier
> schon ausreichen (Werte passen)?
> 
https://www.voelkner.de/products/111618/Entstoerfilter-Passend-fuer-Modellbau-Motor-Kollektormotoren.html

Der Kondensator auf dem Ding wird nach ein paar Minuten harter PWM 
einfach zerstört sein. Auch die paar µH, die da montiert sind, bringen 
dir so gut wie nix.
> Da krieg ich doch niemals eine 1,5mm² Ader dran :O

Genau. Spar dir die Mäuse und baue nur ein Paar Hochstromdrosseln in die 
Zuleitung. Den Rest erledigt die Induktivität des Motors. Wenns ein 
Bürstenmotor ist, kannst du evtl. ein paar nF/250V parallel zum Motor 
schalte. Aber nicht wie Völkner 100nF, sondern eher so 4,7nF - 10nF.

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
man muß nicht immer alle Maßnahmen komplett durchexerzieren.
> Manni123 schrieb:
> Hab' hier noch eine 1,5mm² Mantelleitung rumliegen.
> Die ist sogar geschirmt, aber eben nicht verdrillt.
Nimm  die ruhig, zumal .....
> Da Motor, PWM und Netzteil sowieso recht nah in ein
> Kunststoffgehäuse kommen, kann ich die Leitung sehr kurz halten.
Kurze Leitung ist mit einfachste und beste, was man machen kann.
Gruß Öletronika

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