Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Koppeln zweier 12V DC Motoren


von Swopy H. (swopyx)


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Hallo,

ich arbeite an einem Projekt mit einem Elektromotor.

Der Motor treibt eine Welle an, die mit einem Propeller verbunden ist. 
Dieser wird dann unter Wasser betrieben und muss ein Board mit ca. 100kg 
antreiben.

Ich benutze 4 Li-ion Batterien mit einer Nennspannung von jeweils 3.7V . 
Bei 3 Batterien habe ich Leider nicht die gewünschte Geschwindigkeit 
erreicht (ca. 4-5kmh)
Nun, wenn ich die Spannung auf 14,8V erhöhe habe ich zwar die gewünschte 
Geschwindigkeit, jedoch brennt mir der Motor innerhalb 5 Minuten ab.

Da der Motor alleine nicht die gewünschte Power hat und ungefähr 20% 
Drehzahl im Wasser verliert, habe ich mir überlegt, zwei Motoren 
hintereinander zu schalten, um eventuell diesen Drehzahlabfall im Wasser 
entgegenzuwirken.

Hierbei meine Fragen.

Wie verhält sich die Spannung wenn die zwei Motoren hintereinander 
geschaltet wären ? Würde sich die Spannung teilen ? Sprich 50/50 ?

Was würde mit dem Strom/Drehmoment passieren ?

Ist die Überlegung, dass der Drehzahl- Leistungsabfall im Wasser 
geringer wird richtig ? Macht dies überhaupt sinn, zwei Motoren 
hintereinander zu schalten oder sollte ich einfach meinen Durchmesser 
erhöhen und einen Motor mit mehr Power installieren ?

Falls das Sinn macht, wie sollte ich die Motoren koppeln ? Per 
Schalenkupplung wäre mein erster Gedanke.

Freue mich auf Antworten.

Mit freundlichen Grüßen

Swopyx

: Verschoben durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Swopy H. schrieb:

> Da der Motor alleine nicht die gewünschte Power hat, habe ich mir
> überlegt, zwei Motoren hintereinander zu schalten,

Da ist es sicherlich sinnvoller, einen grösseren Motor (mit der
dazu passenden Schraube) zu nehmen.

von Swopy H. (swopyx)


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Harald W. schrieb:
> Da ist es sicherlich sinnvoller, einen grösseren Motor (mit der
> dazu passenden Schraube) zu nehmen.

Hallo Harald, kannst du mir bitte Punkte nennen, warum es denn sinvoller 
ist? Zwei Motoren zu schalten ist natürlich aufwendiger. Was passiert 
mit Spannung/strom/Leistung/Drehmoment ?

Wäre hilfreich, danke !

von Harald W. (wilhelms)


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Swopy H. schrieb:

> Was passiert mit Spannung/strom/Leistung/Drehmoment ?

Die werden sich nicht gleichmässig verteilen. Nicht ohne Grund
werden wohl auch im Grossschiffsbau bei zwei Motoren auch zwei
Schrauben verwendet.

von Theor (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Swopy H. schrieb:
>
>> Was passiert mit Spannung/strom/Leistung/Drehmoment ?
>
> Die werden sich nicht gleichmässig verteilen. Nicht ohne Grund
> werden wohl auch im Grossschiffsbau bei zwei Motoren auch zwei
> Schrauben verwendet.

Das hat m.M.n. den Grund in der Redundanz. Fällt ein Motor aus, so 
bleibt noch der zweite um auf hoher See den ersten zu reparieren und 
dabei immer noch manovrierfähig zu sein. Für ein Schiff ist 
Manüvrierfähigkeit so ziemlich das wichtigste überhaupt. Ohne Motor 
nützt einem das Ruder nämlich garnichts.

Mit einem Getriebe z.B. ist es durchaus möglich zwei Motoren an eine 
einzige Welle zu koppeln und damit die Summe der Drehmomente zu 
erhalten. Falls daran Interesse besteht, könnte ich mal nachschauen. 
Lässt sich aber auch leicht selbst im Internet finden.

von c-hater (Gast)


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Swopy H. schrieb:

> Nun, wenn ich die Spannung auf 14,8V erhöhe habe ich zwar die gewünschte
> Geschwindigkeit, jedoch brennt mir der Motor innerhalb 5 Minuten ab.

Dann reicht offensichtlich seine Dauerleistung nicht für den Zweck. Die 
sinnvollste Lösung wäre i.d.R., einen größeren Motor zu nehmen, dessen 
Leistung halt ausreichend ist.

> Wie verhält sich die Spannung wenn die zwei Motoren hintereinander
> geschaltet wären ? Würde sich die Spannung teilen ? Sprich 50/50 ?

Nein und du hättest dann auch nicht die offensichtlich benötigte 
Drehzahl der Welle.

Elektrische Parallelschaltung der Motoren auf der derselben Welle und 
dann mit drei Akkus als Versorgung, das könnte gerade so klappen. 
Jedenfalls wenn die Akkus genug Strom zu liefern vermögen.

> Was würde mit dem Strom/Drehmoment passieren ?

Rechne es aus. Du hast viel bessere Chancen als wir, denn uns hast du 
keinerlei technische Daten der Motoren mitgeteilt und nur sehr wenig von 
den Akkus.

Wenn also irgendwer die Voraussetzungen hat, das auszurechnen, dann nur 
du.

Allerdings: wenn dir nichtmal klar ist, dass man solche Daten braucht, 
um irgendwas auszurechnen, dann wirst du es wohl auch selbst garantiert 
nicht ausgerechnet bekommen...

von c-hater (Gast)


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Harald W. schrieb:

> Die werden sich nicht gleichmässig verteilen. Nicht ohne Grund
> werden wohl auch im Grossschiffsbau bei zwei Motoren auch zwei
> Schrauben verwendet.

Das hat weit überwiegend andere Gründe. Redundanz und bessere 
Manövrierfähigkeiten bei zwei Wellen.

Oft auch: Kosten, vor allem bei Außenbordern. Zwei kleine von der Stange 
gibt es auf Grund der viel höheren Produktionsstückzahlen i.d.R. für 
deutlich weniger Geld als einen fetten Brummer, der über's Jahr nur in 
drei Exemplaren verkauft und deswegen in Manufaktur hergestellt wird.

Der Hauptgrund ist aber sicher die Redundanz.

von Swopy H. (swopyx)


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c-hater schrieb:
>> Wie verhält sich die Spannung wenn die zwei Motoren hintereinander
>> geschaltet wären ? Würde sich die Spannung teilen ? Sprich 50/50 ?
>
> Nein und du hättest dann auch nicht die offensichtlich benötigte
> Drehzahl der Welle.

Hätten beide die selbe Spannung ? Also würde sich die Drehzahl senken ?

Um klar zu stellen, es müsste eine Parallelschaltung sein ?

c-hater schrieb:
>> Was würde mit dem Strom/Drehmoment passieren ?
>
> Rechne es aus. Du hast viel bessere Chancen als wir, denn uns hast du
> keinerlei technische Daten der Motoren mitgeteilt und nur sehr wenig von
> den Akkus.
>
> Wenn also irgendwer die Voraussetzungen hat, das auszurechnen, dann nur
> du.


Das Datenblatt vom Motor ist im Anhang, mehr habe ich dazu nicht 
bekommen.

Die Akkus sind folgende:

https://www.akkuteile.de/trustfire-26650-5000mah-3-7v-geschaeuetzte-li-ion-akku_100701_1300

Wie müsste ich jetzt vorgehen um auszurechnen ob alles klappt ? Ich 
würde nicht fragen wenn ich das selbst hinkriegen würde.

Ich will eigentlich nur wissen ob das Sinn macht oder nicht. Und dazu 
eine Erklärung wieso es denn so ist. (z.B. zu hohe Ströme, niedrigere 
Drehzahlen, zu aufwendig etc.? )

Danke für die Antworten.

von Thomas Z. (usbman)


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das ist doch schon von vorne herein ein gewagtes Konzept. 4 Zellen haben 
geladen um die 15 Volt  Der Motor hat einen Leerlaufstrom von 1.x 
Ampere. Nach 5 min stirbt der Motor bei 14.8V. Wenn der Motor also mit 4 
geladen Zellen durchhält aber das Ding zu langsam ist, stimmt irgendeine 
deiner Angaben nicht oder die Zellen sind halt schon nach 2min leer.


Thomas

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Swopy H. schrieb:

> Um klar zu stellen, es müsste eine Parallelschaltung sein ?

Ja. Wenn überhaupt etwas klappen könnte, dann das. Ob es klappt, hängt 
neben der Fähigkeit der Akkkus, hinreichend Strom zu liefern (wo es 
schonmal ziemlich dünn aussieht, Entladung mit mehr als 2C!) vor allem 
davon ab, um welchen Typ Motor es sich handelt. Nur wenn das ein 
klassischer dummer kommutator-gesteuerter DC-Motor ist, wird es so 
funktionieren können.

Nur dann kann die Magie wirken, dass die zwei Motore sich sozusagen 
gegenseitig auf dieselbe Drehzahl regeln.

von Swopy H. (swopyx)


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Thomas Z. schrieb:
> das ist doch schon von vorne herein ein gewagtes Konzept. 4 Zellen haben
> geladen um die 15 Volt  Der Motor hat einen Leerlaufstrom von 1.x
> Ampere. Nach 5 min stirbt der Motor bei 14.8V. Wenn der Motor also mit 4
> geladen Zellen durchhält aber das Ding zu langsam ist, stimmt irgendeine
> deiner Angaben nicht oder die Zellen sind halt schon nach 2min leer.

Motor lief mit 11,1V zu langsam.(6 Minuten)

Motor lief mit 14,8V befriedigend, aber ist nach 5 Minuten eben kaputt 
gegangen.

Zellen waren nach 11 Minuten betrieb nicht leer.


>>  Um klar zu stellen, es müsste eine Parallelschaltung sein ?

> Ja. Wenn überhaupt etwas klappen könnte, dann das. Ob es klappt, hängt
> neben der Fähigkeit der Akkkus, hinreichend Strom zu liefern (wo es
> schonmal ziemlich dünn aussieht, Entladung mit mehr als 2C!) vor allem
> davon ab, um welchen Typ Motor es sich handelt. Nur wenn das ein
> klassischer dummer kommutator-gesteuerter DC-Motor ist, wird es so
> funktionieren können.

> Nur dann kann die Magie wirken, dass die zwei Motore sich sozusagen
> gegenseitig auf dieselbe Drehzahl regeln.

Verstanden. Werde wohl nen größeren Motor suchen.

Danke

: Bearbeitet durch User
von Kurt A. (hobbyst)


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Hat der Motor ein Getriebe Aufsatz? Die Drehzahl mit 1750U/min ohne Last 
scheint mir etwas wenig für ein DC Motor.

von Swopy H. (swopyx)


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Kurt A. schrieb:
> Hat der Motor ein Getriebe Aufsatz? Die Drehzahl mit 1750U/min ohne Last
> scheint mir etwas wenig für ein DC Motor.

Ja hat er.

von foobar (Gast)


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> https://www.akkuteile.de/trustfire-26650...

Uhh, Wundertüten ;-)

> Werde wohl nen größeren Motor suchen.

Und auch vernünftige Akkus.  Das sind Taschenlampenteile, bei 5A sind 
die bereits am Ende und brechen mit der Spannung extrem ein und um 7A 
ab[1].  Schau mal nach 21700er Markenzellen ...


[1] 
https://lygte-info.dk/review/batteries2012/TrustFire%20TF26650%205000mAh%20(Flame)%20UK.html
Ein (etwas unfairer) Vergleich:
https://lygte-info.dk/review/batteries2012/A123%2026650%202500mAh%20(Green)%20UK.html

von Stephan (Gast)


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Swopy H. schrieb:
> Dieser wird dann unter Wasser betrieben und muss ein Board mit ca. 100kg
> antreiben.

Sind die 100kg richtig und kein Tippfehler?
Mit welchem Gewicht hattest du deine Tests gemacht?
Mir kommt ein Motor mit gut 60W elektrisch viel zu klein vor für 100kg @ 
5km/h.

Einstieg in die Auslegung sollte der Propeller sein. Wenn der nicht zum 
Boot und den gewünschten Leistungsdaten passt, dann ist das durch den 
Motor nicht mehr Effizient zu korrigieren.
Bei allen Tests den Strom messen.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas Z. schrieb:

> das ist doch schon von vorne herein ein gewagtes Konzept. 4 Zellen haben
> geladen um die 15 Volt  Der Motor hat einen Leerlaufstrom von 1.x
> Ampere. Nach 5 min stirbt der Motor bei 14.8V. Wenn der Motor also mit 4
> geladen Zellen durchhält aber das Ding zu langsam ist, stimmt irgendeine
> deiner Angaben nicht oder die Zellen sind halt schon nach 2min leer.

Vielleicht passt ja auch die Schraube nicht zum Motor. Diese muss
genau auf die Nenndrehzahl und die zulässige Maximalbelastung des
Motors abgestimmt werden.

von c-hater (Gast)


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Stephan schrieb:

> Mir kommt ein Motor mit gut 60W elektrisch viel zu klein vor für 100kg @
> 5km/h.

Ist er ja nachweislich auch. Das immerhin hat der TO sehr überzeugend 
ermittelt. ;o)

> Einstieg in die Auslegung sollte der Propeller sein.

Der scheint schon immerhin näherungsweise zu passen. Auch das kann man 
den Einlassungen des TO entnehmen.

Aber klar, du hast natürlich vollkommen recht: Optimal wäre, mit dem 
Propeller zu beginnen, um die optimale Gesamtkonfiguration zu finden.

Ich befürchte nur, dass die nötige Mathematik den TO deutlich 
überfordert...

von Swopy H. (swopyx)


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foobar schrieb:
>> https://www.akkuteile.de/trustfire-26650...
>
> Uhh, Wundertüten ;-)

Sorry, das sind die Ersatz Akkus. Die eingebauten sind folgende.

https://www.akkuteile.de/keeppower-26650-5200mah-3-6v-3-7v-9-5a-li-ion-akku-geschaeuetzt_12041_1045

Stephan schrieb:
> Sind die 100kg richtig und kein Tippfehler?
> Mit welchem Gewicht hattest du deine Tests gemacht?
> Mir kommt ein Motor mit gut 60W elektrisch viel zu klein vor für 100kg @
> 5km/h.

Die 100kg sind kein Tippfehler. Board hat mit Fahrer und Paddel ca. 
100kg.

c-hater schrieb:
> Aber klar, du hast natürlich vollkommen recht: Optimal wäre, mit dem
> Propeller zu beginnen, um die optimale Gesamtkonfiguration zu finden.
>
> Ich befürchte nur, dass die nötige Mathematik den TO deutlich
> überfordert...

Propeller ist folgender.

https://www.google.com/search?q=boatman+b8-d165&client=ms-android-om-lge&prmd=simvn&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwjI_fOaxZzlAhXIJFAKHc8ZBWAQ_AUoAnoECAsQAg&cshid=1571083283839&biw=360&bih=588&dpr=4

Hab leider nicht mehr info zu dem Propeller.

Zu den Berechnungen von Propeller:

Da hab ich einfach nichts im Netz dazu gefunden. Alles ist über Flugzeug 
Propeller, aber nichts im Wasser. Kenne mich auch mit der Thematik 0 
aus.
In die Mathematik könnte ich mich rein arbeiten wenn ich einen Anfang 
hätte.

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


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Das ist ein Motor mit unter 70W. Ich habe mein altes Wanderpaddelboot 
(7m lang, etwa 80kg Gewicht) mit einem 150W Motor auch auf etwa 5km/h 
gebracht, aber das ist auch die doppelte Leistung.
Verwendet haba ich sowas hier, allerdings sah meiner nicht so schick 
aus:
https://www.ebay.de/itm/ZEBCO-RHINO-COBOLD-VX-18-ELEKTROBOOTSMOTOR-ELEKTROAUSSENBORDER-12-VOLT-TOPP/163739527722

Da ist der Propeller aber bei und der ist auf den Motor abgestimmt.
Vllt. findest du hier ein paar Infos zum passenden:
https://www.mibo.cc/propeller.htm

von MaWin (Gast)


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Swopy H. schrieb:
> Ist die Überlegung, dass der Drehzahl- Leistungsabfall im Wasser
> geringer wird richtig ?

Nein.

> Macht dies überhaupt sinn, zwei Motoren
> hintereinander zu schalten

Nein.

> oder sollte ich einfach meinen Durchmesser
> erhöhen und einen Motor mit mehr Power installieren

Offenkundig erwartest du mehr Power. Also brauchst du einen grösseren 
Motor. Nicht diesen Spielzeugmotor.

Wie gross der Durchmesser (von was, Propeller=Schiffsschraube oder 
Befestigung ?) dann ist, wissen wir nicht. Muss halt zum Motor passen.

von Rainer V. (a_zip)


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MaWin schrieb:
> Offenkundig erwartest du mehr Power. Also brauchst du einen grösseren
> Motor. Nicht diesen Spielzeugmotor.

Das denke ich auch. Und zur Dimensionierung des Motors sollte man 
genügend Infos finden. Schau mal bei den Modellbauern, speziell 
Schiffsbauer. Übrigens wurden früher (?) gerne 2 Motoren mit 2 Schrauben 
verbaut, um die Manövrierfähigkeit zu verbessern. Das hatte aber eben 
nichts mit Leistungserhöhung zu tun. Die Motoren wurden natürlich 
unabhängig angesteuert. Und weder mechanisch noch elektrisch gekoppelt. 
Viel Spaß, Rainer

von Stefan F. (Gast)


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Heißt das wirklich Propeller?

Bei Flugzeugen ja, aber unter Wasser dachte ich, dass man 
"Schiffsschraube" sagt.

von Sebastian S. (amateur)


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Bei allen mir bekannten Booten wurden in diesem Falle zwei Motore mit 
zwei Schrauben verwendet.

In vielen Fällen kannst Du Dir dann auch das Bremsen mittel Ruder 
ersparen. Eine leichte (oder auch größere) Differenz in der Leistung ist 
ja recht einfach zu realisieren.

Ein paar einfache Gleichungen sollte man nie aus den Augen verlieren:
Mehr Power = Größere Batterien (Gewicht)
Mehr Power = Kleinere Reichweite (ev. Rudern)
Mehr Power = Mehr Abwärme (Leitungsverluste, Winterfest)
u.s.w.

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


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Stefanus F. schrieb:
> Heißt das wirklich Propeller?
>
> Bei Flugzeugen ja, aber unter Wasser dachte ich, dass man
> "Schiffsschraube" sagt.

Ich kenne 'Propeller' bei kleineren Schiffen und Booten. 
'Schiffschraube' assoziieren die Jungs auf meiner Stamm Werft eher mit 
welchen ab so ca. 50cm Durchmesser aufwärts. Siehst ja auch an der o.a. 
Website, das 'Propeller' durchaus gängig für Unterwasserbetrieb ist.
Propellen tun sie jedenfalls alle.

: Bearbeitet durch User
von Rainer V. (a_zip)


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Sebastian S. schrieb:
> Mehr Power = Größere Batterien (Gewicht)
> Mehr Power = Kleinere Reichweite (ev. Rudern)
> Mehr Power = Mehr Abwärme (Leitungsverluste, Winterfest)

Stimmt. Wobei viele Schiffsmotore wassergekühlt werden können

Stephan schrieb:
> Sind die 100kg richtig und kein Tippfehler?

Hier sollten größere Batterien wohl kein Problem werden...
Ich erinnere mich an einen Ausflug an den Biggesee mit einem Verwandten 
meines Vaters. Der war Schiffsmodellbauer und hatte einen ca. 1,2m 
langen Frachter gebaut mit 2 Scheibenwischermotoren (natürlich auch 2 
Schrauben) und 2 fetten Motoradakkus. Dieses Teil hat unser Ruderboot 
mit uns durch den halben See gezogen und zwar zügig! Gesteuert wurde 
übrigens über eine 3-kanalige "Tippanlage" (Metz Mecatron oder so) in 
Röhrentechnik mit einem selbstgebauten, mechanischen Proportionalgeber! 
Hat mich damals sehr beeindruckt...
Gruß Rainer

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