Wie die el. Effizienz eines Mototreibers ermitteln?

Fidibus schrieb:
> Reichen zur Herleitung Plots der Eingangsspannung und Strom mit Plots
> des Phasenstroms und Phasenspannung

Ja.

Fidibus schrieb:
> Ich frage mich auch, ob ggf. die auf dem Treiber vorhandenen
> Kondensatoren das Ergebnis verfälschen können

Nein, Kondensatoren machen nur Blindstrom, der rechnet sich raus, und 
die effektiven Verluste am ESR werden bei der Eingangsleistung zu 
Ausgangsleistung Betrachtung berücksichtigt.

Hi,

Wirkungsgrad ist Ausgangsleistung / Eingangsleistung.

Die Leistungen sind ja das Integral von Strom mal Spannung. Sowohl 
Eingangs als auch Ausgangsseitig. Eingangsseitig ist das klar, denn es 
gibt nur eine Spannung und einen Strom. Ausgangsseitig muss man etwas 
aufpassen.

Dort gibt es die Aron-Schaltung bei der mit 2 Leistungsmessern die 
Motorleistung bestimmt wird.

Das Problem dabei ist aber, dass die BLDC Motortreiber mit PWM arbeiten. 
Somit werden Oberwellen erzeugt, die mit in die Leistungsberechnung 
eingehen. Diese müssen bei der Messung entsprechend mit einbezogen 
werden. d.h. die Messung muss relativ breitbandig erfolgen um Ergebnisse 
im Bereich von 1% zu erhalten.

Aus diesem Grund sind Messgeräte hierfür relativ teuer.

Daniel_S schrieb:
> Dort gibt es die Aron-Schaltung bei der mit 2 Leistungsmessern die
> Motorleistung bestimmt wird.
>
> Das Problem dabei ist aber, dass die BLDC Motortreiber mit PWM arbeiten.
> Somit werden Oberwellen erzeugt, die mit in die Leistungsberechnung
> eingehen. Diese müssen bei der Messung entsprechend mit einbezogen
> werden. d.h. die Messung muss relativ breitbandig erfolgen um Ergebnisse
> im Bereich von 1% zu erhalten.
>
> Aus diesem Grund sind Messgeräte hierfür relativ teuer.

Schade! Meine Hoffnung war, das ich das einfach durch die sowieso im 
Board verwendeten Sensoren, die eben Phasenstrom und Phasenspannung als 
auch Eingangsspannung und Eingangsstrom erfassen, hätte berechnen 
können.

MaWin schrieb:
> Fidibus schrieb:
>> Ich frage mich auch, ob ggf. die auf dem Treiber vorhandenen
>> Kondensatoren das Ergebnis verfälschen können
>
> Nein, Kondensatoren machen nur Blindstrom, der rechnet sich raus, und
> die effektiven Verluste am ESR werden bei der Eingangsleistung zu
> Ausgangsleistung Betrachtung berücksichtigt

Danke für diese Erklärung :)

Wenn Du nicht gerade eine Antiquität verwendest, sollten die Verluste, 
bei den heutigen Motortreibern, vernachlässigbar sein. Auch der 
Eigenbedarf ist sicherlich besonders hoch.
Vor allem, wenn man das Ganze in der Relation zu den gewünschten 500 W 
sieht.
Praktisch alle benötigten Daten sollten sich aber aus dem Datenblatt 
herauslesen lassen.
Übrigens: Bei den in den Spulen auftretenden Verlusten, kannst Du 
eventuelle Kondensatorverluste mit Sicherheit vergessen.

In Deinem Fall kannst Du mit U und I Messung vor dem Wandler auf der 24V 
Schiene die Leistungsaufnahme messen.

Dann messe mit Widerstaenden als zusaetzliche parallele elektrische Last 
zum BLDC Motor im Leerlauf die Leistungsaenderungen.

Das ergibt zwar nicht, was Du wirklich messen wolltest, aber fuer einen 
groben Vergleich, welcher Treiber/Umrichter den besseren Wirkungsgrad 
haben muesste, reicht es.

Fidibus schrieb:
> Kann mir jemand skizzieren, wie man die el. Effizienz eines
> Motortreibers ermitteln kann?

Was hilft dir diese Erkenntnis? Der Treiber mag prima sein, spielt aber 
mit deinem Motor nicht gut zusammen. Das kann am Ende schlechter 
ausgehen, als ein mittelmäßiger Treiber, der aber gut mit dem Motor 
funktioniert.

MfG Klaus

Klaus schrieb:
> Was hilft dir diese Erkenntnis? Der Treiber mag prima sein, spielt aber
> mit deinem Motor nicht gut zusammen. Das kann am Ende schlechter
> ausgehen, als ein mittelmäßiger Treiber, der aber gut mit dem Motor
> funktioniert.

Du meinst, uneffektive Treiber mit hohen Verlusten werden an für sie 
geeigneten Motoren besser als effektivere Treiber ?
Warum bemühen sich Hersteller eigentlich um Transistoren mit geringen 
RDSon, Elkos mit geringem ESR, und Synchrongleichrichtung statt 
Freilaufdioden ?

Bitte, für Trollgelaber ist Freitag vorgesehen.

Fidibus schrieb:
> Effizienz eines Motortreibers ermitteln kann?

Wenn Dich die reinen Treiberverluste interessieren hast Du auch noch 
andere Möglichkeit: Kalorimetrische Messung. Alle Treiberverluste werden 
in Wärme umgesetzt. Schmeiß den Treiber in ein Ölbad und ermittele die 
Temperaturerhöhung. Kalibrieren kannst Du das Kalorimeter mit einem 
Leistungswiderstand an DC.

Ein Ölbad ist sehr wohl tuend und sehr angenehm hand zu haben. Dieser 
Vorschlag trieft nur so von Praxistauglichkeit.

Wenn Oelbad nicht moeglich waere es gaebe auch die Variante eines 
Betriebes in einer Klimakammer zur Messung.

Ölscheich schrieb:
> Dieser Vorschlag trieft nur so von Praxistauglichkeit.

Allerdings. Wenn du davon noch nichts gehört hast, ist das deiner 
Unwissenheit zuzuschreiben.

Ölscheich schrieb:
> Ein Ölbad ist sehr wohl tuend und sehr angenehm hand zu haben.
> Dieser Vorschlag trieft nur so von Praxistauglichkeit.

Joa, man sollte besser Pflanzenöl nehmen - dann ist relativ egal, wo
genau alles hintrieft (man füttert auch nicht die pöhsen Ölscheichs).

Karl K. schrieb:
> Wenn du davon noch nichts gehört hast, ist das deiner
> Unwissenheit zuzuschreiben.

Das ist ja nicht schlimm. Schlimmer ist, in einem Bereich, in dem
sich verblüffend vieles, das erst mal kontraintuitiv scheint, als
wahr/richtig herausstellt, wenn man genauer hinsieht, erst mal zu
versuchen, den Beitrag eines anderen Users herunterzumachen, statt
zu recherchieren, ob er denn nun sinnig war oder nicht.

Mit der Einstellung weigert sich Wissen oft hartnäckig, zuzunehmen.

Karl K. schrieb:
>Schmeiß den Treiber in ein Ölbad und ermittele die
>Temperaturerhöhung. Kalibrieren kannst Du das Kalorimeter mit einem
>Leistungswiderstand an DC.

Sehe ich auch so.

Ölscheich schrieb:
> Dieser
>Vorschlag trieft nur so von Praxistauglichkeit.

Das ist schon Praxistauglich, man kann alles in ein
öl und wasserdichten Alugußbehälter packen und den
Behälter eintauchen, dann geht das auch in Wasser.

Wenn man insgesamt den Wirkungsgrad wissen will
geht es auch wie Daniel_S schrieb.

>Wirkungsgrad ist Ausgangsleistung / Eingangsleistung.

Man mißt die Drehzahl, und der Motor bekommt eine Seilbremse
und mißt damit das Drehmoment und errechnet damit die
abgegebene Mechanische Leistung. Die zugefürte elektrische
Leistung läst sich ja leicht messen. Der Wirkungsgrad ist
in zwei Arbeitspunkten null, einmal im Leerlauf und einmal
bei Blockiereung. Irgendwo dazwischen gibt es dann einen
Punkt wo der Wirkungsgrad maximal ist.

Dieter schrieb:
> Wenn Oelbad nicht moeglich waere es gaebe auch die Variante eines
> Betriebes in einer Klimakammer zur Messung.

So eine Klimakammer lässt sich mit vernünftgem Aufwand in der Grösse 
eines Kartons improvisieren. Mit Heizwiderstand kann man kalibrieren. 
Das kann für Vergleichsmessungen gut genug sein.

Günter Lenz schrieb:
> Das ist schon Praxistauglich ...

Nur wenn du dafür eingerichtet bist.

Für einmal eine Treiberplatine testen, lohnt der Aufwand angesichts 
günstigerer Varianten kaum.

Ölscheich schrieb:
> Für einmal eine Treiberplatine testen, lohnt der
> Aufwand angesichts günstigerer Varianten kaum.

Da will ich nicht widersprechen.

> Nur wenn du dafür eingerichtet bist.

Oder es sich für die Zukunft lohnt, das einzurichten.
"Triefend vor lauter nicht praxistauglich"? Falsch.

MaWin schrieb:
> Warum bemühen sich Hersteller eigentlich um Transistoren mit geringen
> RDSon, Elkos mit geringem ESR, und Synchrongleichrichtung statt
> Freilaufdioden ?

Bei einem BLDC wird mit drei Strömen ein Magnetfeld in zwei Dimensionen 
erzeugt. Die Ansteuerung ist also überbestimmt. Es gibt daher mehrere 
Lösungen für einen Feldwert, von denen nur eine den besten Wirkungsgrad 
hat. Welche die energetisch günstigste ist hängt von den 
elektromechanischen Eigenschaften des Motors ab. Ich kann mir gut 
vorstellen, daß da mehr liegenbleibt als an ein ein paar Milliohm eines 
Rdson.

MfG Klaus

Aus der Sicht eines völlig Ahnungslosen:

Klaus schrieb:
> wird mit drei Strömen ein Magnetfeld in zwei Dimensionen erzeugt

Hat der (unser) Raum nicht drei (/vier) davon - x, y, z (/und t)?

> Die Ansteuerung ist also überbestimmt. Es gibt daher mehrere
> Lösungen für einen Feldwert, von denen nur eine den besten
> Wirkungsgrad hat.

Ohne es zu verstehen, klingt das erst mal schlüssig.

> Welche die energetisch günstigste ist hängt von den
> elektromechanischen Eigenschaften des Motors ab.

Also gut.

> Ich kann mir gut vorstellen, daß da mehr liegenbleibt
> als an ein paar Milliohm eines Rdson.

Ja? Hier scheint mein bißchen Verständnis von Leistungselektronik
zu widersprechen: "Nein, da der Strom immer durch diese Fets muß."


Kann jemand bitte mal erklären, was @Klaus meinte?
Für Leute, die da "nicht mit kommen" (Dummies wie mich eben).

To Thaler An Fänger schrieb:
> Kann jemand bitte mal erklären, was @Klaus meinte?

Unfug. Er hat übersehen, dass es nur 2 Ströme sind. Der dritte Strom 
ergibt sich aus der Summe der ersten beiden Ströme.

Was er meint, wenn es drei Spulen mit Mittenanzapfung sind, könnte man 
z.B. durch jede Spule den gleichen Sinus mit gleicher Phasenlage 
schicken, und so jede Menge Energie am ohmschen Widerstand und den 
Wirbelstromverluste verheizen ohne ein Drehfeld zu erzeugen, mal so als 
Extrembeispiel.

To Thaler An Fänger schrieb:
> Klaus schrieb:
>> wird mit drei Strömen ein Magnetfeld in zwei Dimensionen erzeugt
>
> Hat der (unser) Raum nicht drei (/vier) davon - x, y, z (/und t)?

Zur die Erzeugung der Drehbewegung eines Motors trägt nur das Magnetfeld 
in der Ebene sekrecht zur Achse bei. Jede andere Komponente versucht die 
Achse zu kippen und belastet daher nur die Lager (würde aber Strom 
brauchen und ohmsche Verluste erzeugen). Wenn der Motor so gebaut ist, 
daß er nennenswerte Felder außerhalb dieser Ebene erzeugt ist er an sich 
schlecht.

Ein Magnetfeld in einer Ebene hat zwei Dimensionen, es wird aber von 
drei Spulen erzeugt, ist also überbestimmt. Es gibt also mehrere 
Möglichkeiten ein bestimmtes Magnetfeld durch die Ströme in den drei 
Spulen zu erzeugen. Dabei spielt natürlich die Geometrie des jeweiligen 
Motors eine Rolle.

To Thaler An Fänger schrieb:
> Ja? Hier scheint mein bißchen Verständnis von Leistungselektronik
> zu widersprechen: "Nein, da der Strom immer durch diese Fets muß."

Wenn ich durch eine optimale Ansteuerung weniger Strom für das Feld 
brauche, muß weniger Strom durch die FETs. Und das könnte für den 
Wirkungsgrad mehr ausmachen als ein höherer Rdson. Ohmsche Verluste 
gehen außerdem mit dem Quadrat des Stromes.

Wenn aber die Geometrie des Motors anders ist (Form der Polschuhe, 
Luftspalte etc) als sich der Erfinder der Regelung das vorgestellt hat, 
könnte auch ein eigentlich effizienter Regler mit diesem Motor schlecht 
arbeiten.

Karl K. schrieb:
> Unfug. Er hat übersehen, dass es nur 2 Ströme sind. Der dritte Strom
> ergibt sich aus der Summe der ersten beiden Ströme.

Das gilt nur bei Blockkommutierung.

MfG Klaus

Klaus schrieb:
> Das gilt nur bei Blockkommutierung.

Du möchtest dir nochmal die Kirchhoffschen Regeln zu Gemüte führen.

Obwohl Ihr euch nicht ganz einig seid (I1 + I2 + I3 = 0 ist
(zumindest imho) immer richtig), bin ich nun etwas schlauer.
Freut mich, daß auf solche Zwischenfragen eingegangen wird.
:-) Vielen Dank!

Josepho Livio schrieb:
> Oder es sich für die Zukunft lohnt, das einzurichten.
> "Triefend vor lauter nicht praxistauglich"? Falsch.

Das steht dort NICHT. Jemand, der so wie du gerne mit "Falsch" 
herumwirft, würde dir schreiben: "Falsch zitiert und somit auch falsch 
geantwortet." Etwas anderes steht dort.

Wie war das mit Steinen und Glashäusern?

Für mich ist "Falsch" aber kein so wichtiges Thema. Darum weise ich 
lieber darauf hin, dass man Ironie durchaus auch ohne aufgemalte 
Zwinkersmilies erkennen kann. Ich fürchte, die Ironie ist dir entgangen, 
obwohl sie durch die stark übertriebene Wortwahl erkennbar gewesen wäre.

Es ist nicht immer alles so furchtbar ernst gemeint.

Ölscheich schrieb:
> Josepho Livio schrieb:
>> Oder es sich für die Zukunft lohnt, das einzurichten.
>> "Triefend vor lauter nicht praxistauglich"? Falsch.
>
> Das steht dort NICHT.

Doch, steht es, denn ich habe es ja dort hingeschrieben.
(Über die Definition von Ironie muß man nicht streiten.)

Ach, Du meinst mit "dort" Deinen Beitrag? Natürlich steht
das darin nicht - genaugenommen steht in meinem Post auch
gar nicht die Behauptung, daß. Anführungszeichen sind gar
nicht immer zwingend das Kennzeichen eines Zitates, sie
können auch schlicht zur Hervorhebung (bzw. hier auch zur
verdeutlichten Abgrenzung zum folgenden "Falsch.") dienen.
(Man beachte, daß ich "Falsch." oben keine spendierte.)

Ölscheich schrieb:
> Es ist nicht immer alles so furchtbar ernst gemeint.

Und da hatte ich mir glatt schon Sorgen gemacht... ;)


Wurde die Effizienz dieser/s Treiber(s) schon ermittelt?

Fidibus schrieb:
> Daniel_S schrieb:
>> ... Messung muss relativ breitbandig erfolgen um Ergebnisse
>> im Bereich von 1% zu erhalten.
>> Aus diesem Grund sind Messgeräte hierfür relativ teuer.
>
> Schade! Meine Hoffnung war, das ich das einfach durch die sowieso im
> Board verwendeten Sensoren, die eben Phasenstrom und Phasenspannung als
> auch Eingangsspannung und Eingangsstrom erfassen, hätte berechnen
> können.

Das sollte kein Problem sein. Die Sampelrate der Daten muss halt 
ausreichend über der Drehfrequenz des Motors liegen.