mikrocontroller.net

Forum: Fahrzeugelektronik bürstenlose Gleichstrommotor und die Drehzahl


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Martin H. (mpc832)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also weil ich hin und wieder LIMA bzw Regler von meinen Spielzeugmopeds 
testen möchte habe ich mir gedacht so einen kleinen Prüfstand zu machen.
Drehzahl sagen wir max 10.000 U/min grob. Die Limas haben so sagen wir 
120 Watt.

Also dachte ich suchste einen Motor mit 10.000 U/min und 150 Watt P-ab .

Dann dachte ich diese bürstenlosen Motoren wären doch super.

Hab dann bischen gelesen (wikipedia) da steht Zitat : "Der bürstenlose 
Gleichstrommotor (englisch Brushless DC Motor, abgekürzt BLDC- oder 
BL-Motor sowie auch electronically commutated Motor, kurz EC-Motor) 
basiert entgegen der Namensgebung nicht auf dem Funktionsprinzip der 
Gleichstrommaschine, sondern ist aufgebaut wie eine 
Drehstrom-Synchronmaschine mit Erregung durch Permanentmagnet."


So nun kenne ich die Synchronmaschinen aber von der Seite das die mit 
einer bestimmten Frequenz und Polpaarzahl eine feste Drehzahl haben und 
die schwankt auch nicht.

Was mir nun irgendwie komisch vorkommt ist das die BLDC Motoren als 
Synchronmaschinen eingestuft sind jedoch geben die dann mit der KV 
Konstante an wie viel Drehzahl pro Volt. Ich finde das irgendwie 
irritierend .

Ich weis nur das man die Drehzahl bei Synchronmaschinen nur mit der 
Frequenz und den Polpaarzahlen ändert . Ich Glaube Dahlanderschaltung 
hieß das im letzten Jahrtausend.


So nun die Frage : Sind das nun Synchronmotoren oder nicht ?

Kann mir das jemand erklären wie ich es mit einem BLDC Motor schaffe 
eine konstante Drehzahl zu bekommen und wie ich dann einen passenden 
Motor finde der 150 Watt (oder ein bischen mehr) Dauerleistung bringen 
kann ?


Wenn ich es verstanden habe denke ich bestimmt "Was für eine Dumme Frage 
war das den :-( )

Autor: Horst (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Wie würdest Du den Motor denn ansteuern und zu was ist er dann synchron?

Die Motoren werden üblicherweise mit 'Brushless-Drivern' angesteuert die 
dann über die Ausgangsfrequenz die Drehzahl vorgeben.

Autor: J. T. (chaoskind)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du musst als BLDC-Motor eigentlich das System aus dem eigentlichen Motor 
und dem dem Motorcontroller betrachten. Der Controller macht auch nichts 
anderes als der Komutator im Bürstenmotor. Im richtigen Moment umpolen.

Soweit ist es richtig, dass die Synchronmaschine synchron zum Drehfeld 
dreht. Macht der BLDC ja auch. Nur das der Motorcontroller die Frequenz 
vom Drehfeld der Drehzahl anpasst.

Wenn du Strom x durch den Motor lässt, steht dir Drehmoment y zur 
Verfügung. Ist dieses größer als das angetriebene System "bremst", 
steigt die Motordrehzahl. Steigt die Drehzahl, sieht der Controller das 
er schneller und schneller kommutieren muss.

Und die KV heißen dann, wenn ich dem Gleichstromsystem aus Controller 
und Motor Spannung Z zur Verfügung stelle, dreht der Motor mit Z mal KV 
u/min, vorausgesetzt die Spannungsquelle kann genug Strom liefern um das 
Moment zu halten.

Aus den KV (der Drehzahlkonstanten) lässt sich auch die 
Drehmomentkonstante errechnen (Nm/A).

MfG Chaos

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Martin H. schrieb:
> So nun die Frage : Sind das nun Synchronmotoren oder nicht ?

Wenn man BLDC als Synchronmotor bezeichnet, dann ist ein DC-Motor auch 
einer. Die Spulen eines DC.Motors werden mit Wechselstrom betrieben, den 
ein mechanischer Synchronwechselrichter, auch Kommutator genannt, 
erzeugt. Synchron deshalb, weil er synchron mit der Rotorposition läuft.

> basiert entgegen der Namensgebung nicht auf dem Funktionsprinzip der
> Gleichstrommaschine,

Dieses ist objektiv falsch. Bei einem BLDC ist der mechanische 
Kommutator durch Halbleiter ersetzt worden.

MfG Klaus

Autor: Michael B. (laberkopp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Martin H. schrieb:
> Sind das nun Synchronmotoren oder nicht ?

Nein, er heisst BLDC weil er mit DC = Gleichstrom betrieben wir.

So wie ein permanentmagneterregter Gleichstrommotor.

Der hat einen Kollektor und zumindest 3 Wicklungen auf dem Anker die der 
Reihe nach bestromt werden, je nach Winkelstellung des Rotors.

Genau dasselbe macht der BLDC, nur erfolgt bei ihm die Umschaltung durch 
Elektronik.

HINTER der Elektronik hat man bei 3 Wicklungen halt Drehstrom (im 
einfachen Fall Rechteck statt Sinus) GENAU SO wie bei den Wicklungen des 
bürstenbehafteten Gleichstrommotors.

Hinter der Elektronik, also nur der Motor, ist eine PMSM, permanent 
magnet synchron motor, kein BLDC.

Aber VOR der Elektronik, die dazu gehört, hat man Gleichstrom.

Entscheidend ist, daß der BLDC nicht in der Drehzahl der Frequenz der 
Umschaltung der Wicklungen folgt, sondern die Umschaltung von der 
Winkelstellung und damit von der Drehzahl abhängt.
Die Drehzahl wird nicht über die Freuqenz, sondenr die effektive 
SPannung und Last bestimmt, dann ist es ein BLDC (sonst ein 
Schrittmotor).

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Horst schrieb:
> Die Motoren werden üblicherweise mit 'Brushless-Drivern' angesteuert die
> dann über die Ausgangsfrequenz die Drehzahl vorgeben.

Eben nicht. Die Drehzahl wird über den Strom durch die Spulen bestimmt 
und - im Gegensatz zur Drehstrommaschine - nicht über die Frequenz des 
Drehfeldes.
Das ist also wie beim Bürsten DC-Motor. Nur das die Kommutierung 3 statt 
2 Kreise umschaltet. Aber sie folgt dem Rotor - nicht der Rotor folgt 
der Kommutierung.

Autor: Jens M. (schuchkleisser)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Lösungswort ist übrigens "Governor", zu finden meist in 
Hubschrauber-ESCs.
Angetrieben von 12V sind das ja nur ~15A, das dürfte nicht allzu viel 
kosten.
Als Motor einen Außenläufer, die haben mehr Drehmoment, und 1000kV 
reichen ja auch.

Autor: Stromberg B. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein bürstenloser Gleichstrommotor mit Permanentmagnet als Rotor läuft 
synchron.
Ein BLDC Motor mit Alukäfig als Rotor läuft asynchron, genau wie ein 
Drehstrom-Käfigläufermotor.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matthias S. schrieb:

> Das ist also wie beim Bürsten DC-Motor. Nur das die Kommutierung 3 statt
> 2 Kreise umschaltet. Aber sie folgt dem Rotor - nicht der Rotor folgt
> der Kommutierung.

Die meisten Kollektormotoren haben auch mindestens drei Wicklungen.

Autor: A. H. (pluto25)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Matthias S. schrieb:
> Aber sie folgt dem Rotor - nicht der Rotor folgt
> der Kommutierung.

Meistens. Es ist aber auch möglich die Drehzahl zu bestimmen. In dem 
Moment wo die Steuerung aufhört der Beschleunigung zu folgen bleibt die 
Drehzahl konstand. Allerdings sollte dann auch der Strom zurückgenommen 
werden denn gerade bei kleinen Drehzahlen würde er sonst ins 
"unermessliche" steigen.
Die Regelung muß dem Strom der Belastung anpassen und nötigenfalls die 
Drehfrequenz senken damit er keinesfalls aus den Takt gerät.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
A. H. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Aber sie folgt dem Rotor - nicht der Rotor folgt
>> der Kommutierung.
>
> Meistens. Es ist aber auch möglich die Drehzahl zu bestimmen. In dem
> Moment wo die Steuerung aufhört der Beschleunigung zu folgen bleibt die
> Drehzahl konstand. Allerdings sollte dann auch der Strom zurückgenommen
> werden denn gerade bei kleinen Drehzahlen würde er sonst ins
> "unermessliche" steigen.
> Die Regelung muß dem Strom der Belastung anpassen und nötigenfalls die
> Drehfrequenz senken damit er keinesfalls aus den Takt gerät.

Humbug.

Zwar gibt es den steepping mode bei sensorlosen BLDC Controllern,

aber dein Satz ist Schwachsinn.

Es ist NICHT möglich, durch die Frequenz die Drehzahl eines BLDC zu 
bestimmen.

Wenn man "den Strom zurücknimmt" sinkt auch die Spannung an den Spulen 
(ohm'sches Gesetz U = I * R, notfalls komplex).

Und wenn man "den Strom zurücknimmt", also effektiv die Spannung anpasst 
"damit er keinesfalls aus den Takt gerät" macht man genau eines: Man 
passt die Ansteuerung an die benötigte Leistung für die gewünschte 
Drehzahl an. Das Umschlten der Spulen erfolgt dabei NICHT als Vorgabe, 
sondern als Folge der aktuellen Drehzahl.

Autor: Martin H. (mpc832)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Am meisten bin ich froh darüber das es wohl doch nicht so ganz trivial 
ist.

aber mühsam verstehe ich nun ein bischen mehr. Auf jeden fall ein coole 
und anspruchsvolle Technik.


Martin

Autor: Udo S. (urschmitt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Martin H. schrieb:
> Also weil ich hin und wieder LIMA bzw Regler von meinen Spielzeugmopeds
> testen möchte habe ich mir gedacht so einen kleinen Prüfstand zu machen.
> Drehzahl sagen wir max 10.000 U/min grob. Die Limas haben so sagen wir
> 120 Watt.
>
> Also dachte ich suchste einen Motor mit 10.000 U/min und 150 Watt P-ab .
>
> Dann dachte ich diese bürstenlosen Motoren wären doch super.

Du solltest bei deinem Prüfstand folgende Dinge bedenken, unabhängig von 
der Motorentechnologie und der Ansteuerung.

150W elektrische Motorleistung reichen bei weitem nicht aus um einen 
Generator mit 120W Ausgangsleistung anzutreiben. Weder Motor noch 
Generator haben einen Wirkungsgrad von 0,9, nicht mal annähernd. 
300-400W wäre das Minimum, abhängig auch vom folgenden Punkt.

Leistung und Maximaldrehzahl alleine reichen nicht als Kenngrößen für 
deinen Motorprüfstand.
Du brauchst auch noch das Drehmoment im Verhältnis zur Drehzahl. Wenn du 
einem Generator bei 3300 U/min 120W entnehmen willst brauchst du das 3 
fache Drehmoment als wenn der selbe Generator 120W bei 10000 U/min 
liefern soll.

: Bearbeitet durch User
Autor: picfan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
>
> Es ist NICHT möglich, durch die Frequenz die Drehzahl eines BLDC zu
> bestimmen.
>

Jetzt muss ich widersprechen:


ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/AC%20Induction%20Motor%2000984a. 
pdf

Gruss picfan

Autor: J. T. (chaoskind)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Es ist NICHT möglich, durch die Frequenz die Drehzahl eines BLDC zu
> bestimmen

Kann man so nicht stehen lassen. Wenn du die Polpaarzahl deines Motors 
kennst, kannst du über die Frequenz direkt auf die Drehzahl schließen.
Der Rest deines Widerspruches geht aber widerspruchsfrei durch.

Autor: Jens M. (schuchkleisser)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Er meinte "Bestimmen" im Sinne von "Vorgeben" nicht wie du im Sinne von 
"Messen".

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.