Guten Tag, ein Kollege hat eben über einen BLDC-Motor eine bestimmte Aussage getroffen, zu der ich gerne eure Meinung hören würde, da ich mich in der Thematik nicht so gut auskenne. Er meinte, dass der Motor bei 9 V nicht solange bei 60 °C betrieben werden kann, wie bei 12 V, da bei 9 V der Strom größer ist. Ist diese Aussage korrekt? Ich weiß nur, dass der Strom ~ I und Drehzahl ~ V ist. Sagen wir ich reduziere die Spannung auf 9 V, dann müsste sich der Strom erhöhen, damit in der Summe wieder die Volle Leistung raus kommt. Aber ist das auch so? Ich weiß nicht, ob der Aktuator intern bei bestimmten Spannungen umgeschaltet wird, aber sagen wir der Widerstand bliebe konstant, dann würde ich davon ausgehen, dass bei der Verringerung der Spannung sich auch der Strom und somit auch die Gesamtleistung verringern würde, richtig? Dann könnte ich mir nur vorstellen, dass er damit meinte, dass der Aktuator es bei 9 V nicht mehr schafft, da sich die Leistung verringert und nicht, weil er wegen der erhöhten Stromaufnahme überhitzt? Was meint ihr dazu?
Evtl. ist da eine Regelung drin, die eine bestimmte Drehzahl oder ein Drehmoment einstellen will. Die würde dann bei 12V weniger PWM = weniger Strom einstellen als bei 9V, und das wäre der Effekt. Modellbauer machen ähnliche Aussagen, da liegts auch dran, das die das Getriebe anpassen und so 12V = Drehzahl gegen 9V = Drehmoment tauschen, also den Motor mehr belasten: weniger Spannung und trotzdem heißer. Normal jedenfalls macht der nackte Motor das nicht, weniger Spannung bedeutet so oder so weniger Strom und damit weniger Leistung.
Kann es nur mal so aus der Modellbausicht sagen: Wenn die Spannung geringer ist, ist auch der Strom und somit die Leistung (und Wärme) geringer. Sollte es jedoch so sein, dass der BLDC-Motor mit der niedrigeren Spannung die gleiche mechanische Leistung erbringen soll wie mit der höheren, muss zwangsläufig der Strom höher werden. Wenn der Motor geregelt wird, wird das durch ein anderes PWM Tastverhältnis während der Kommutation passieren. Ich meine der Wirkungsgrad ist bei niedrigerer Spannung schlechter und somit die Verlustleistung (=Wärme) höher.
Markus M. schrieb: > Ich meine der Wirkungsgrad ist bei niedrigerer Spannung schlechter und > somit die Verlustleistung (=Wärme) höher. Fast: Der Strom ist es, der die Wärme an den ohmschen Anteilen der Spulen und Transistoren erzeugt. Ist also auch für den ESC schlechter.
Super, danke für die Antwort. Wenn sich die Aussage auf den nackten Motor bezogen hätte, hätte mich das auch sehr verwundert. Ich frag mich nur gerade wie das genau mit dem PWM Signal funktioniert. Sagen wir es liegen 12 V an, dann wird eine gewisse Pulsweise abgegeben. Daraus ergibt sich im Mittel eine gewisse Spannung. Das heißt, dass maximal eine Spannung von konstant 12 V erreicht werden kann oder? Nur wenn z.B. jetzt nur noch 9 V habe, ergäbe sich bei einem PWM signal im Mittel ein Wert der kleiner als 9 V ist und maximal ein wert von 9 V. Das heißt, auch wenn ich die Pulsweite bei einer maximalspannung von 9 V verringere, würde ich doch niemals auf eine so große effektive Spannung kommen, wie als würden 12 V anliegen oder? Vielleicht habe ich da auch einen Denkfehler. Somit könnte ich durch änderung der Pulsweite bei 9 V auch nicht den Strom über einen Wert bekommen, der größer ist als bei 12 V?
PeachPii schrieb: > Er meinte, dass der Motor bei 9 V nicht solange bei 60 °C betrieben > werden kann, wie bei 12 V, da bei 9 V der Strom größer ist. Ist diese > Aussage korrekt? Bei gleicher Wellenleistung ist das völlig richtig.
PeachPii schrieb: > Ich weiß nur, dass der Strom ~ I und Drehzahl ~ V ist. Der Strom ist normalerweise davon abhängig, wieviel Drehmoment Dein "mechanischer Verbraucher" benötigt. Normalerweise wird das Drehmoment geringer, wenn Du eine geringere Drehzahl hast.
PeachPii schrieb: > Ist diese Aussage korrekt? Nein. BLDC Motoren werden immer mit Regelung betrieben, es wird die effekjtive Spannung an den Spulen von der Elektronik genau zur aktuellen Drehzahl passend eingestellt, damit genau der Strom fliesst, der für die aktuelle Belastung nötig ist. Täte die Elektronik das nicht, käme der Motor aus dem Tritt, würde nicht drehen. Dabei ist es egal, ob die Elektronik 9V oder 12V als Eingangsgleichspannung erhält. Die Eingangsgleichspannung ist niemals die effektive Spulenspannung beim BLDC. Bei also gleichem Motor und einer Elektronik die weder bei 9V noch bei 12V kaputt geht, ist es egal, ob man mit 9V oder 12V versorgt. Der Motor wird in beiden Fällen gleich warm, er wird vor allem durch den Strom durch die Wicklungen warm, und der hängt wiederum von der Belastung der Welle ab. Je mehr Kraft der Motor haben muss, um so wärmer wird er auch, und wenn er zu warm wird, sinkt die Lebensdauer der Mechanik oder geht gleich kaputt.
PeachPiii schrieb: > Vielleicht habe ich da auch > einen Denkfehler. Somit könnte ich durch änderung der Pulsweite bei 9 V > auch nicht den Strom über einen Wert bekommen, der größer ist als bei 12 > V? Ja, und Richtig! ;) Du könntest bei 12V-Betrieb mit 50% PWM fahren, bei 9V aber mit anderem Ritzel und 90%. Effektivspannung ist dann höher, Strom also auch, Leistung und Wärme am Ende dann ebenfalls.
Michael B. schrieb: > PeachPii schrieb: >> Ist diese Aussage korrekt? > > Nein. > > BLDC Motoren werden immer mit Regelung betrieben, es wird die effekjtive > Spannung an den Spulen von der Elektronik genau zur aktuellen Drehzahl > passend eingestellt, damit genau der Strom fliesst, der für die aktuelle > Belastung nötig ist. Im "Ankerstellbereich" der als BLDC emulierten DC-Maschine kann die Drehzahl maximal so groß werden, bis die Gegen-EMK die Versorgungsspannung des Inverters erreicht (Das ist bei 9V eben früher als bei 12V). Genau dann wäre aber das verfügbare Drehmoment Null. Daher appliziert man Feldschwächung bzw. Benutzt Vorzündung. Ein Teil des Stroms wird nun nur dazu benutzt, die Gegen-EMK zu drücken, um noch ein Quäntchen Drehmoment-bildenden Strom in die Maschine zu bekommen. Der Strom zur Feldschwächung bewirkt mechanisch gesehen aber nur Verluste...
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PeachPii schrieb: > Er meinte, dass der Motor bei 9 V nicht solange bei 60 °C betrieben > werden kann, wie bei 12 V, da bei 9 V der Strom größer ist. Ist diese > Aussage korrekt? Michael B. schrieb: > Nein. > > BLDC Motoren werden immer mit Regelung betrieben, es wird die effekjtive > Spannung an den Spulen von der Elektronik genau zur aktuellen Drehzahl > passend eingestellt, damit genau der Strom fliesst, der für die aktuelle > Belastung nötig ist. Genau. Die "grundlegenden" Eigenschaften des BLDC Motors sind die Gegen-EMK U = kv * Umdrehungen und das Drehmoment M = km * I. (Wobei kv = k / km ist, mit je nach verwendeten Einheiten unterschiedlichem Faktor k) Die Motorregelung ist, neben der BLDC Ansteuerung (Kommutierung) ein "normaler" Stepdown Konverter. Die drei Motorwicklungen und die 3 Halbbrücken des Inverters (ESC) kann man zum grundlegenden Verständnis vereinfachen - Die Kommutierung (Steuerung des BLDCs) ist für die Fragestellung ja nicht relevant. Für den Motor nimmt man eine Reihenschaltung aus Gleichspannungsquelle (U=kv * Umdrehungen), dem Innenwiderstand und der Inktuktivität der Motorwicklung. Über z.B.: einen Mosfet wird jetzt die Batteriespannung "zerhackt" ("PWM Signal"), und über eine Freilaufdiode wird sichergestellt, dass der Spulenstrom beim Abschalten weiterfließen kann. Ich hatte das mal vor längerer Zeit in LT-Spice simuliert - V2, R2, L1 ist das vereinfachte Ersatzschaltbild des Motors, M2 der "Zerhacker" und D2 die Freilaufdiode. V(n001) ist die Batteriespannung (über den "Innenwiderstand" R1), V(n003) die Spannung an den Motorklemmen (über V2, R2 und L1) und V(p002) die Spannung über V2 und R2. Der Motorstrom ist I(R2), der Strom über die Batterie -I(R2). Im "statischen" Zustand hat man dann (grob) U-Batterie-Mittelwert * I-Batterie-Mittelwert = U-Motor-Mittelwert * I-Motor-Mittelwert. Bis auf den "kleineren" Arbeitsbereich gibt es keinen Unterschied zwischen Ansteuerung mit 9V oder 12V (solange nicht wie in vorigen Posts erwähnt andere Getriebe verwendet werden). Der Arbeitsbereich des Motors (maximales Drehmoment über Umdrehungen) ergibt sich aus der maximalen Drehzahl ohne Last n=U_Batterie/kv und dem maximalen Drehmoment bei Stillstand M=I max * km. I_max wird (grob) nur durch die Innenwiderstände der Batterie und des Motors begrenzt. Zwischen diesen beiden Punkten liegt die Begrenzungsgerade für den möglichen Arbeitsbereich des Motors. (ohne Berücksichtigung einer thermischen Überlast oder ob die Motorwicklung Imax überleben...) Mit 12V liegt diese Begrenzungsgerade halt etwas höher als mit den 9V. Solange man im "9V Arbeitsbereich" bleibt sind zwischen 12V und 9V Versorgung die einzigen Unterschiede das unterschiedliche PWM Tastverhältnis und der geringere Batteriestrom bei 12V.
Michael B. schrieb: > BLDC Motoren werden immer mit Regelung betrieben, es wird die effekjtive > Spannung an den Spulen von der Elektronik genau zur aktuellen Drehzahl > passend eingestellt, damit genau der Strom fliesst, der für die aktuelle > Belastung nötig ist. Nö. Lüfter mit BLDC-Motor lassen sich sehr wohl über die Spannung steuern. Die Drehzahl ist bei geringer Spannung deutlich geringer und damit die Erwärmung natürlich auch.
Michael B. schrieb: > PeachPii schrieb: >> Ist diese Aussage korrekt? > > Nein. > > BLDC Motoren werden immer mit Regelung betrieben, es wird die effekjtive > Spannung an den Spulen von der Elektronik genau zur aktuellen Drehzahl > passend eingestellt, damit genau der Strom fliesst, der für die aktuelle > Belastung nötig ist. > > Täte die Elektronik das nicht, käme der Motor aus dem Tritt, würde nicht > drehen. Es gibt durchaus BLDC "Steller". Diese sind im Modellbau sogar eher der Normalfall (Multicopter, Schiffe, Autos, Flugzeuge). Vorgegeben wird dabei die effektive Spannung (über PWM) an den Spulen. Die Kommutierung wird anhand der realen Drehzahl angepasst, mit einem gewissen Vorlauf ("Timing"). Die Drehzahl wird allerdings bei Belastung nicht gehalten. Das ist dann ein zusätzliches Feature ("Governor"), wird insbesondere bei RC Helis verwendet, da dort Drehzahlschwankungen unerwünschte Effekte haben.
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