zwangskommutierter BLDC - Synchronisationsabriss

Newbie schrieb:
> Der Motor wird aktuell zwangskommutiert und nicht geregelt. Es gibt
> einen Encoder durch den die Rotorlage bekannt ist.
>
> Frage: Wie weit darf der Rotor gegeüber dem Drehfeld hinterherhinken
> bevor die synchronisation abreisst? (und wieso ist das so)

Er kann nicht hinterherhinken, da das Feld ja fest mit der Rotorlage 
zusammenhängt. Wenn der Rotor hinterherhinkt tut das auch das Feld, sie 
sind immer synchron.

MfG Klaus

Vielen Dank für die Nichtanwroten. Das ist natürlich beides Unfug.

Klaus schrieb:
> Er kann nicht hinterherhinken, da das Feld ja fest mit der Rotorlage
> zusammenhängt. Wenn der Rotor hinterherhinkt tut das auch das Feld, sie
> sind immer synchron.

das stimmt so nicht. Zwischen Rotor und Drehfeld gibt es einen 
Lastmoment abhängigen Phasenversatz (!nicht Frequenzversatz, also KEIN 
SCHLUPF).

Michael B. schrieb:
> 0.
>
> Hinkt er hinterher verliert er zwangsweise das Drehfehld, die Frage ist
> nur ob nach 1 Umdrehung oder nach 10.
>
> BLDC funktioniert nur mit Regelung ohne Zwangskommutierung.

Das stimmt so auch nicht. Der BLDC funktioniert auch mit 
Zwangskommutierung. Ist aber keine gute Lösung. Ich bin auch nicht hier 
um über die Kommutierung zu Diskutieren. Wenn das variable wäre würde 
ich sofort eine Vektorregelung einsetzen. Ich möchte konkrete etwas über 
den Zusammenhang von Phasenverschiebung zwischen Rotor und Drehfeld 
wissen.

es geht NICHT UM DIE ÄNDERUNG DER LÖSUNG. Die Lösung ist in einem 
gekauften Produkt so und kann nicht verändert werden.

Ob er das Drehfeld verliert ist abhängig davon ob der Phasenversatz 
größer X Grad wird. dieses X möchte ich wissen.

Der Abriss erfolgt vermutlich zwischen 40-40 Grad, ähnlich dem 
Polradwinkel einer Synchronmaschine. Kipppunkt = 90/ Polpaarzahl

Edit: 40-45 Grad

Newbie schrieb:
> Der Motor wird aktuell zwangskommutiert und nicht geregelt. Es gibt
> einen Encoder durch den die Rotorlage bekannt ist.

Newbie schrieb:
> das stimmt so nicht. Zwischen Rotor und Drehfeld gibt es einen
> Lastmoment abhängigen Phasenversatz (!nicht Frequenzversatz, also KEIN
> SCHLUPF).

Den kann es doch nicht geben, da das Feld vom Winkel gesteuert wird. Das 
Feld entspricht immer dem Winkel.

Wenn man genügend Last auf den Rotor gibt, daß der Motor steht, steht 
auch das Feld. Probier es einfach mit einem Bürstenmotor aus, der ist 
auch mit dem Auge sichtbar zwangskommutiert.

Ingo Less schrieb:
> Der Abriss erfolgt vermutlich zwischen 40-40 Grad, ähnlich dem
> Polradwinkel einer Synchronmaschine. Kipppunkt = 90/ Polpaarzahl

Ein zwangskommutierter Motor hat keinen Kippunkt, da ein solcher Winkel 
durch die Zwangskommutierung nicht erreicht wird.

MfG Klaus

So? Masseträgheit berücksichtig? Wenn dein Feld schneller dreht als der 
Motor folgen kann reisst die Synchronität sehr wohl ab. Auch bei 
Zwangskommmutierung

Max M. schrieb:
> Schön! Und warum denkst du das das hier jemand wissen könnte.
> Es gibt afaik keinen einfachen Zusammenhang zwischen Haltemoment und
> Winkel.

Ich dachte dass es einen Winkel geben muss, ab dem kein Drehmoment mehr 
erzeugt werden kann. Es geht mir erstmal nur um diesen Winkel, nicht 
darum wie schnell er erreicht wird etc. Das sehe ich alles aus den 
Messdaten.

Ingo Less schrieb:
> Der Abriss erfolgt vermutlich zwischen 40-40 Grad, ähnlich dem
> Polradwinkel einer Synchronmaschine. Kipppunkt = 90/ Polpaarzahl

Kannst du mir das näher erklären?  Beim Schrittmotor ist es einfach, 
aber bei den 3 Phasen vom BLDC tue ich mich grade mit dem Verständnis 
etwas schwer. Rechne ich da mit dem Feld aus der Addition der 3 Phasen? 
Vermutlich schon oder ?

Klaus schrieb:
> Den kann es doch nicht geben, da das Feld vom Winkel gesteuert wird. Das
> Feld entspricht immer dem Winkel.
>
> Wenn man genügend Last auf den Rotor gibt, daß der Motor steht, steht
> auch das Feld. Probier es einfach mit einem Bürstenmotor aus, der ist
> auch mit dem Auge sichtbar zwangskommutiert.

Klaus hör doch auf rumzulabern. Es stimmt zum einen nicht, und zum 
anderen weigerst du dich wohl richtig zu lesen.

Es gibt verschiedenste Betriebsarten für Synchronmaschinen wie der BLDC 
eine ist.

-Vektorregelung
-Kommutierung anhand von BEMF oder Encodersignalen
-Zwangskommutierung

Bei der Zwangskommutierung musss sichergestellt sein, dass die Spannung 
und Beschleunigungswerte zu den Motorkenndaten passen sodass trotz BEMF 
genug Strom fließen kann um das benötigte Drehmoment zu erzeugen. Keine 
vorteilhafte Betriebsart, aber überhaupt kein Problem.

Du hast einfach diesen Betriebsmodus nicht verstanden. 3 Sinustabellen 
mit 120° Phasenversatz werden auf 3 Halbbrücken gegeben. Fertig. Die PWM 
dann noch drehzahlabhängig passend zur BEMF skaliert.

Klaus schrieb:
> Ein zwangskommutierter Motor hat keinen Kippunkt, da ein solcher Winkel
> durch die Zwangskommutierung nicht erreicht wird.

Unzulässiger vergleich. IN deinem Fall wird der Motor dann langsamer bis 
er steht. Ist auch kein Vorteil.

Newbie schrieb:
> Du hast einfach diesen Betriebsmodus nicht verstanden. 3 Sinustabellen
> mit 120° Phasenversatz werden auf 3 Halbbrücken gegeben. Fertig

Richtig. Und mit welchem Winkel gehst du in die Sinustabelle? Mit dem 
Rotorwinkel aus deinem Encoder. Und damit hat das Feld immer einen 
festen Wert zum Rotor. Zwangsweise.

Sollte dir das nicht klar sein, hast du dein eigenes Teil nicht 
verstanden.

Newbie schrieb:
> Unzulässiger vergleich. IN deinem Fall wird der Motor dann langsamer
> bis er steht. Ist auch kein Vorteil.

Und genau das tut ein BLDC auch. Ein eBike wird immer langsamer, wenns 
steiler wird, bis wegen Überstrom abgeschaltet wird oder Rauch 
aufsteigt.

Hier mal ein Text dazu:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00957a.pdf

MfG Klaus

Klaus schrieb:
> Richtig. Und mit welchem Winkel gehst du in die Sinustabelle? Mit dem
> Rotorwinkel aus deinem Encoder. Und damit hat das Feld immer einen
> festen Wert zum Rotor. Zwangsweise.
>
> Sollte dir das nicht klar sein, hast du dein eigenes Teil nicht
> verstanden.

Und wieder hast du nicht zugehört. Es ist eben keine Regelung. Es ist 
openloop. Und das ist überhaupt kein Problem. Jeder Stepper wird so 
betrieben.

Das was du vorschlägst ist was anderes. In deiner Betriebsart könntest 
du überhaupt keine Geschwindigkeit einstellen, es würde immer bis VMAX 
beschleunigen, es sei denn du regelst über eine Duty Cycle limit die 
Geschwindigkeit.

Klaus, denk doch erstmal nach bevor du blind den Thread eines anderen 
kaperst. Das sind zwei verschiedene Paar Schuhe.

nochmal für dich zum Mitschreiben: OPEN LOOP
Genau der Fall ist übrigens auch eine Synchronmaschine am Drehstromnetz. 
Oder behauptest du jetzt der Netzbetreiber richtet sein Drehfeld nach 
deinem Motor.

Newbie schrieb:
> Und wieder hast du nicht zugehört. Es ist eben keine Regelung. Es ist
> openloop. Und das ist überhaupt kein Problem. Jeder Stepper wird so
> betrieben.

Ok, du hast recht. Ich hatte Brushless DC-Motor und nicht 3-Phasen 
Stepper gelesen. Und der Encoder, den ich bei einem Stepper nicht 
vermutet hätte, hat mich ebenso in die Irre geführt. Und die starre 
Kopplung von Feld an Winkel würde ich auch nicht Reglung nennen. Aber 
versprochen, da pass ich das nächste Mal besser auf.

MfG Klaus

A. H. schrieb:
> Da hat Ingo mit den 40-45° halb Recht. Bei 45° ist keine
> Antriebsleistung mehr vorhanden. Der maximal Strom wird schon lange
> vorher überschritten.

Redest du jetzt von 45° elektrisch oder mechanisch? Ich vermute 
elektrisch also 90 elektrisch.


Ich muss ein bisschen ausholen. Bei der Anwendung wird eine optische 
Baugruppe auf konstanter Drehzahl gehalten. Die implementierung ist 
uralt und man hatte Angst durch die Regelung Drehzahlschwankungen zu 
erhalten. Deswegen wird mit Festfrequenz kommutiert. 
Beschleunigungs-/Bremsrampe selbstverständlich.

Aus thermischen Gründen, nicht wegen des Motors, sondern wegen des 
Systems wollte man Verlustleistung minimieren und senkt bei Velo_const 
den PWM duty-cycle, und damit die mittlere Spannung am Motor und in 
Folge auch den Strom -> Das Drehmoment ab. Man ist leider bei der 
Implementierung so nah an den Feldabriss gegangen dass nun bei einigen 
Motoren genau das passiert. Ich möchte diese Effekte näher 
charakterisieren deswegen die Frage nach dem Abrisswinkel -> ich möchte 
meine Messungen verifizieren.

A. H. schrieb:
> Keine Regelung heißt weder Spannung noch Frequenz werden (nach dem
> Hochfahren)angepaßt? Der Encoder ist nur zur Notabschaltung? Einen
> Überstrom/temperatur Schutzschalter gibt es aber? Bei Zwangskommutierung
> wird normalerweise der Strom dem Lastmoment angepaßt so das er je nach
> Leistungstype 5-20° nachläuft.

Es gibt keien Stromregelung, nur die PWM tabelle die über eine Faktor 
(multiplikativ) skaliert werden kann. Es wird da nichts nachgeregelt. 
der Motor wird aus dem Stand auf Drehzahl gefahren. Dafür wird die 
Frequenz und der Skalierungsfaktor linear erhöht. Wenn die Drehzahl 
erreicht ist wird der Skalierungsfaktor verkleinert. Der Strom ergibt 
sich aus  (U(f=dutycycle)-U_Bemf)/Z_Motor

Kann mir jemand vielleicht noch erklären warum bei steigender Last der 
Phasenversatz größer wird? Liegt das daran, dass das Drehmoment maximal 
ist wenn der Versatz zwischen Rotor und Feld xx° beträgt und bei null 
Lastmoment folgt der Rotor dem Drehfeld ohne Winkelversatz? da hängt 
mein Verständnis noch ein bisschen

Klaus schrieb:
> Ok, du hast recht. Ich hatte Brushless DC-Motor und nicht 3-Phasen
> Stepper gelesen. Und der Encoder, den ich bei einem Stepper nicht
> vermutet hätte, hat mich ebenso in die Irre geführt. Und die starre
> Kopplung von Feld an Winkel würde ich auch nicht Reglung nennen. Aber
> versprochen, da pass ich das nächste Mal besser auf.
>
> MfG Klaus

Schön dass wir noch auf den Gleichen Nenner kommen. Du hast mit vielem 
Recht. Aber redest über einen anderen Fall. Ich habe zu Vermeidung von 
eben solchen "Missverständnissen" extra den Ausdruck Regelung streng 
vermieden.

Newbie schrieb:
> Vielen Dank für die Nichtanwroten. Das ist natürlich beides Unfug.

Newbie schrieb:
> Klaus hör doch auf rumzulabern.

Newbie schrieb:
> Klaus, denk doch erstmal nach bevor du blind den Thread eines anderen
> kaperst.

Wenn du Hilfe erwartest, solltest du deinen Tonfall vielleicht mal 
nachjustieren. Hat dir deine Mama das nicht beigebracht?

Zum Thema: wie dir der Wikipediartikel zur Synchronmaschine auch sicher 
sagen hätte können, liegt der Kipppunkt der Synchronmaschine bei 90 Grad 
(elekrisch!).

Newbie schrieb:
> Rechne ich da mit dem Feld aus der Addition der 3 Phasen?
> Vermutlich schon oder ?

Der Winkel, mit dem du in die Sinustabelle reingehst, ist doch logisch. 
Welcher denn sonst?
Genauere Erklärungen gibts für Leute, die wissen wie man Fragen stellt.

BTW: es klingt etwas komisch, dass der Motor über einen Encoder verfügt, 
dieser aber angeblich nicht verwendet wird.

Der Kipppunkt liegt bei einer SM bei 90/Polpaarzahl

vn nn schrieb:
> Synchronmaschine auch sicher sagen hätte können, liegt der Kipppunkt der
> Synchronmaschine bei 90 Grad (elekrisch!)

Newbie schrieb:
> Kann mir jemand vielleicht noch erklären warum bei steigender Last der
> Phasenversatz größer wird? Liegt das daran, dass das Drehmoment maximal
> ist wenn der Versatz zwischen Rotor und Feld xx° beträgt und bei null
> Lastmoment folgt der Rotor dem Drehfeld ohne Winkelversatz? da hängt
> mein Verständnis noch ein bisschen

Stell dir zwischen Statorfeld und Rotor eine Feder vor: je größer das 
Lastmoment wird, desto stärker wird die Feder gedehnt, damit wächst der 
Polradwinkel. Das Antriebsmoment ist dabei proportional zum 
Polradwinkel.

vn nn schrieb:
> Wenn du Hilfe erwartest, solltest du deinen Tonfall vielleicht mal
> nachjustieren. Hat dir deine Mama das nicht beigebracht?

Lieber vn nn

Eine Antwort die alle bereits Gegebenen Informationen ignoniert ist eben 
eine Nichtantwort.

Was Klaus angeht habe ich mehrfach unter verweis auf bereits genannte 
Informationen beschrieben warum es quatsch ist. Da muss man auch 
deutliche Worte finden. Und sowohl Klaus als auch ich haben es wohl 
geschafft die Differenzen beizulegen und auf ein gemeinsames Ergebnis zu 
kommen. Wir haben beide was gelernt.

vn nn schrieb:
> Der Winkel, mit dem du in die Sinustabelle reingehst, ist doch logisch.
> Welcher denn sonst?
> Genauere Erklärungen gibts für Leute, die wissen wie man Fragen stellt.

Es gibt nicht "Den Winkel"...die sinustabelle wird 3 mal 120° 
Phasenversetzt ausgegeben. Deswegen frage ich.

vn nn schrieb:
> BTW: es klingt etwas komisch, dass der Motor über einen Encoder verfügt,
> dieser aber angeblich nicht verwendet wird.

auch wenn das komisch klingt ist es so. Der Encoder wird wie gesagt für 
den Konstant-Drehzahlmodus nicht verwedent - und das aus gutem Grund. 
Die Last ist statisch und gut bekannt. Es ist eine optische Baugruppe 
die mit Laserpulsen synchronisiert ist. Es hat schon auch vorteile das 
so zu machen. Der Encoder wird für einen Positionsmodus verwendet.

A. H. schrieb:
> Ohne Regelung wäre aber die Kopplung aber alles andere als starr.
> Entweder hätte er keine Kraft oder er verschwendet viel Energie.

Du hast völlig recht -> Man verschwendet viel energie bei kleinen 
Drehzahlen. Ein Stück weit wird das über die Spanungsrampe kompensiert. 
Die Implementierung ist allerdings auch schon über 30 Jahre alt. Sie tut 
ihren Zweck (fast immer) zuverlässig. Und das fast ist eine folge von 
Schlamperei, nicht des Prinzips.

Kann mir noch jemand auf die Sprünge helfen was die 45° angeht?

Mein Motor hat 2 Polpaare -> 720 elektrische grad / Umdrehung

Der Encoder gibt mit 360° pro umdrehung aus. Soweit so gut.

Jetzt ist doch aber beim Kreuzprodukt das ja auf Rotormagnetfeld und 
Spulenstrom anzuwenden ist das Maximum bei 90°...damit sind wir ja aber 
nicht im Bereich elektrischer winkel. Das bekomm ich nicht zusammen. das 
wären elektrisch gesehen 180°

Was schwurbelst du zusammen?

Dein Motor macht bei 2 * 360° elektrisch bei 1 * 360° mechanisch (hast 
du ja auch selbst schon rausgefunden). Folgerichtig sind 360° elektrisch 
180° mechanisch, und die 90° maximaler Polradwinkel (elektrisch) sind 
45° mechanisch.

Das Zauberwort heisst "Polradwinkel"

Weg mit dem Troll ! Aber subito schrieb:
> Das Zauberwort heisst "Polradwinkel"

Hallo, danke für den Hinweis. Ich lese seit gestern Haufenweise 
Publikationen zu dem Thema, die allerdings in der Regel nicht genau auf 
meinen Fall zutreffen.

Wenn ich das richtig überklicke entspricht mein Betriebsfall dem einer 
Synchronmaschine am Netz. Nicht dem klassischen Fall eines BLDC.

Ist mein Verständnis soweit richtig:

Grund für die Rotation ist die Kraftwirkung zwischen Rotormagnetfeld und 
Statromagnetfeld.

Ist Rotorwinkel = Statordrehfehldwinkel (Polradwinkel 0) kann kein 
Drehmoment erzeugt werden da nur radiale Kräfte existieren.

Dreht sich das Feld des Stators entsteht eine tangentiale 
Kraftkomponente die ein Drehmoment auf den Rotor verursacht. (-> kleine 
Phasenverschiebung = Polradwinkel) Das Drehmoment wächst dabei mit 
zunehmendem Polradwinkel.

Durch den sich drehenden Rotor wird eine Spannung im Stator induziert. 
(wirkt sie der Klemmspannung entgegen?)

Offene Fragen:

1)

Warum ist 90° der maximale Polradwinkel? Ist der Grund die Phasenlage 
von Polradspannung und Klemmspannung? Oder liegt es geometrisch am 
Winkel zwischen Rotorfeld und Statorfeld?

2)

Beim BLDC der elektrisch Kommutiert wird, würde die Drehzahl ja steigen 
bis die Polradspannung der Klemmspannung entspricht. Es würde ohne last 
theoretisch (fast) kein Strom fließen.
In meinem Fall ist es ja anders -> der Motor ist synchron und die 
Polradspannung nicht notwendigerweise gleich der Klemmspannung. Es 
fliesst also ein Strom, der aber kein Drehmoment erzeugt?


3) die Kraftwirkung bei konstantem Strom ist vom Polradwinkel 
abhängig.Je größer der Winkel desto höher die Kraftwirkung. Der 
Stromfluss ist auch vom Polradwinkel abhängig wegen der Addition der 
phasenverschobenen KLemm- und Polradspannung...

ich kann das für mich gedanklich noch nicht ganz auflösen