Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Blockkommutierung mit Relais


von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Hat jemand vielleicht ein Schaltbild oder Schema für eine B6-Brücke mit 
Relais, speziell zur Erwärmung eines 3-phasigen Stators?
Ich möchte den Stator gezielt erwärmen (ohne Rotorlauf), indem ich zwei 
Wicklungen gleichzeitig mit Plus und Minus bestrome – basierend auf 
Blockkommutierung (six-step).
Die Umsetzung soll mit 6 Relaismodulen,und arduino uno erfolgen (je zwei 
pro Phase).
Leider finde ich kaum Beispiele, wie man so eine Schaltung konkret mit 
Relais aufbaut – nur Varianten mit MOSFETs oder IGBTs.

Falls jemand ein Schema, eine Zeichnung oder einfach Erfahrungen mit so 
einem Aufbau hat, würde ich mich sehr freuen!

Vielen Dank im Voraus!

: Bearbeitet durch User
von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


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Lukas P. schrieb:
> Leider finde ich kaum Beispiele, wie man so eine Schaltung konkret mit
> Relais aufbaut – nur Varianten mit MOSFETs oder IGBTs.

Was hälst Du davon, dass der Arduino erstmal Transistoren ansteuert, Und 
diese wiederum steuern Deine Relais an.
Es gibt auch z.B. ULN2803 oder TBD, die besser sind wie die ULN's. Das 
sind Mehrfachtreiber.

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Hallo Thomas,
Ich verstehe den Ansatz mit den Transistoren bzw. Treiber-ICs wie dem 
ULN2803. Allerdings verfolge ich mit meinem Aufbau ein etwas anderes 
Ziel:
Ich möchte ein rechteckiges Ausgangssignal (idealerweise mit klaren 
Ein/Aus-Zuständen) erhalten – also wirklich hart geschaltet, ohne das 
typische „weiche“ Verhalten von Transistoren oder PWM-Ansteuerung. Genau 
deshalb setze ich auf mechanische Relais, trotz der langsameren 
Schaltzeiten.

Mir geht es primär um eine einfache Blockkommutierung, bei der ich den 
Stator gezielt heizen kann, ohne Modulation oder variable Duty-Cycles. 
Ich denke, dass Relais hier – trotz Einschränkungen – besser zum 
gewünschten Schaltbild passen als Transistoren.

Falls du dazu noch Ideen hast oder ein Schaltschema kennst, wäre ich 
sehr dankbar!

Viele Grüße
Lukas

von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


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Lukas P. schrieb:
> Ich möchte ein rechteckiges Ausgangssignal (idealerweise mit klaren
> Ein/Aus-Zuständen) erhalten

Mit welcher Frequenz?

von Alexander (alecxs)


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Mit Relais ist Quatsch, kannst genauso gut Transistoren hart in 
Sättigung schalten.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lukas P. schrieb:
> Ich denke, dass Relais hier – trotz Einschränkungen – besser zum
> gewünschten Schaltbild passen als Transistoren.
Auf welchem Wissensstand basieren diese Gedanken?

> also wirklich hart geschaltet, ohne das typische „weiche“ Verhalten von
> Transistoren oder PWM-Ansteuerung.
1. Wenn du da sowieso nur Wärme erzeugen willst, warum willst du dann 
"möglichst hart" schalten?
2. Dir ist bekannt, dass mechanische Kontakte prellen? Das ist von "hart 
und definiert schalten" so weit weg wie möglich.
3. Mit Transistoren kann man viel "definierter und härter" Schalten als 
mit Relais. Deshalb haben sie sich in dieser Anwendung auch klar 
signifikant durchgesetzt.

> speziell zur Erwärmung eines 3-phasigen Stators?
Wieviele Anschlüsse hat dieser unbekannte Motor?

> Falls du dazu noch Ideen hast oder ein Schaltschema kennst, wäre ich
> sehr dankbar!
Wie wäre es, wenn du einfach irgendeinen Schemaplan für eine 3-phasige 
H-Brücke nimmst und die Halkbleiterschalter einfach durch die von dir 
gewünschten Relais ersetzt?


Thomas S. schrieb:
> Mit welcher Frequenz?
Und welcher Leistung?

: Bearbeitet durch Moderator
von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Hallo zusammen,

mein Ansatz basiert auf dem mechanischen Kommutierungsverfahren, wie man 
es z. B. von klassischen Gleichstrommotoren kennt. Daher kam auch die 
Idee, mit Relais zu schalten – also wirklich hart, mechanisch und 
sichtbar, ohne "weichere" Übergänge wie bei Transistoren oder PWM.

Mir ist natürlich bewusst, dass Relais prellen und nicht ideal für hohe 
Schaltfrequenzen sind. In meinem Fall geht es jedoch nicht um eine 
PWM-Regelung, sondern um das gezielte Aufheizen eines Stators im 
Stillstand, durch Umschaltung der Gleichspannung zwischen den 
Wicklungen. Dabei schalte ich nur im Bereich weniger Sekunden – keine 
Dauerumschaltung.

Ziel ist es, Verluste gezielt zu erzeugen (ohmsche Erwärmung).

Wenn jemand Ideen oder ein einfaches Schaltschema kennt (z. B. eine 
B6-Brücke mit Relais), würde ich mich sehr freuen!

Viele Grüße
Lukas

von Oliver S. (oliverso)


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Lukas P. schrieb:
> also wirklich hart, mechanisch und
> sichtbar, ohne "weichere" Übergänge wie bei Transistoren oder PWM.

Des Menschen Wille ist sein Himmelreich, auch wenn’s völliger Blödsinn 
ist.

Aber was ist denn jetzt nun dein Problem mit den Relais? Mal dir halt 
die Schaltung auf, und fertig.

Oliver

von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


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Thomas S. schrieb:
> Lukas P. schrieb:
>> Ich möchte ein rechteckiges Ausgangssignal (idealerweise mit klaren
>> Ein/Aus-Zuständen) erhalten

Macht ein Transistor genauso. und zu bedenken ist noch, dass die 
Relais-Kontakte den Abriss auf Dauer nicht überleben.

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Oliver,

genau deshalb nehme ich ja Relais – schön hart, schön mechanisch, schön 
sichtbar. Kein weichgespülter PWM-Kram.

Und ja, ich mal mir die Schaltung schon selbst auf. Wird ein Kunstwerk.

Gruß
Lukas

: Bearbeitet durch User
von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


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Lukas P. schrieb:
> Kein weichgespülter PWM-Kram.

Es hat niemnd was von PWM gesagt.

von Uwe (uhi)


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Falls es Umschalt-Relais sein dürfen, ist das einfach:
- Drei Relais K1, K2, K3.
- Alle normally-Closed (NC) - Anschlüsse an Minus der Versorgung.
- Alle normally-open (NO) - Anschlüsse an Plus der Versorgung.
- Die drei common-Anschlüsse der Relais sind die drei Phasen des Motors.
- Die drei Relais-Spulen steuern nach dem Schema

1 0 0
1 1 0
0 1 0
0 1 1
0 0 1
1 0 1

Ach so, sorry, gerade gesehen dass es sechs Relais sein sollen. Dann 
wirds mehr Verdrahtung.

von Lu (oszi45)


Angehängte Dateien:

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Lukas P. schrieb:
> ein einfaches Schaltschema

Zum Anfang? Man sollte Rauch vermeiden durch sinnvolle Schaltung und 
Pausen.

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Hallo Zussamnen

Das mit den Umschalt-Relais (NC auf Minus, NO auf Plus, COM an die 
Motorphasen) klingt echt nachvollziehbar – jetzt ist mir die Logik 
dahinter klar geworden.

Ich nutze aktuell sechs Relais, weil ich Plus und Minus getrennt 
schalten will – also quasi pro Phase zwei Relais. Ist natürlich mehr 
Verdrahtung, wie du schon sagst...

Danke auch für eure Kommentare Jungs!

Grüße aus Salzburg
Lukas

von Manfred P. (pruckelfred)


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Lothar M. schrieb:
> 2. Dir ist bekannt, dass mechanische Kontakte prellen? Das ist von "hart
> und definiert schalten" so weit weg wie möglich.

Wie habe ich es nur geschafft, hunderte von Relais zu verbauen, ohne 
jemals über deren Prellen nachzudenken? Wieviele Produktionsmaschinen 
laufen mit böse prellenden Schützen und Relaisgräbern?

Ich halte das nach wie vor für ein theoretisches Problem.

"hart und definiert schalten" ist Lukas' Anforderung, die er nicht 
wirklich begründen kann.

Lu schrieb:
> Zum Anfang? Man sollte Rauch vermeiden durch sinnvolle Schaltung und
> Pausen.

Dazu trägt Dein Briefmarkenbildchen absolut garnichts bei.

Lukas hat sich darauf versteift, Relais nutzen zu wollen. Da ist es mit 
einer geschickten Kombination Öffner und Schließer ziemlich einfach, 
unzulässige Schaltzustände zu verhindern. Das ist garantiert 
kindersicherer als mit Halbleitern.

Ich gebe zu, auf neudeutsch "ich oute mich", dass ich Freund von Relais 
bin. Es gibt Ecken, wo Halbleiter sinnvoller sind, aber nicht mit Gewalt 
weil Relais böse oder unmodern sind.

von Alexander (alecxs)


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Manfred P. schrieb:
> Lukas hat sich darauf versteift, Relais nutzen zu wollen.

Er will einfach den Klang.

von Lu (oszi45)


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Manfred P. schrieb:
> mit einer geschickten Kombination Öffner und Schließer ziemlich einfach...

Wennn ich Lukas richtig verstanden habe, möchte er jedoch nicht 
kombinieren, sondern einzeln die Relais über seinen Arduino ansteuern. 
Bei einem SW-Fehler kann da recht viel magischer Rauch entstehen, wenn 
alle anziehen. Diesen Gedankenanstoß sollte eigentlich mein 
Briefmarkenbild geben.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manfred P. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Dir ist bekannt, dass mechanische Kontakte prellen? Das ist von "hart
>> und definiert schalten" so weit weg wie möglich.
> Wie habe ich es nur geschafft, hunderte von Relais zu verbauen, ohne
> jemals über deren Prellen nachzudenken?
Wenn du mal viele tausend Relais verbaut hast, dann kommt dir sicher 
auch mal so ein Effekt unter, der von solchen prellenden Kontakten 
kommt.

Ich hätte da den Beitrag "Re: LM8705 gegen Rückspannung absichern", 
wo solch ein einschaltprellender Kontakt den nachfolgenden 
Spannungsregler ins Verderben reißt. Wenn einem sowas mal passiert, dann 
fängt man an, über das Prellen nachzudenken.

Und vor allem: meine Anmerkung mit dem prellenden Kontakt war als Kontra 
für den Gedanken gedacht, dass so ein Relais "härter und klarer" 
schaltet als ein Halbleiter:

Lukas P. schrieb:
>>> Ich möchte ein rechteckiges Ausgangssignal (idealerweise mit klaren
>>> Ein/Aus-Zuständen) erhalten – also wirklich hart geschaltet, ohne das
>>> typische „weiche“ Verhalten von Transistoren

Und auch zum Ausschalten von Relais hätte ich da noch eine Anmerkung: 
wenn man die übliche Freilaufdiode am Relais vorsieht, dann schaltet das 
Relais langsam ab, weil die Kraft des Ankermagentfelds langsam abnimmt. 
Das sorgt dann zusammen mit der Motorinduktivität für einen netten 
Löschfunken.

Dass zudem Relais recht undefinierte Schaltzeiten haben (ich habe hier 
eines im Kuriositäten-Schrank, das braucht fast 1 Sekunde, weil bei der 
Fertigung Fett auf den Anker gekommen ist), das steht dann auf dem 
nächsten Blatt.

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Ich nutze Relais nicht aus Überzeugung – ich folge einfach den 
Anweisungen meines Betreuers. Das Ganze basiert auf einem mechanischen 
Kommutierungsverfahren für PMSM, dazu gibt’s sogar eine Dissertation:
https://www.yumpu.com/de/document/view/52395132/mechanisches-kommutierungsverfahren-zum-betrieb-von-

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Lu schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> mit einer geschickten Kombination Öffner und Schließer ziemlich einfach...
>
> Wennn ich Lukas richtig verstanden habe, möchte er jedoch nicht
> kombinieren, sondern einzeln die Relais über seinen Arduino ansteuern.
> Bei einem SW-Fehler kann da recht viel magischer Rauch entstehen, wenn
> alle anziehen. Diesen Gedankenanstoß sollte eigentlich mein
> Briefmarkenbild geben.

Du hast meine Aussage vorsichthalber nicht vollständig gequotet:

Manfred P. schrieb:
> Da ist es mit
> einer geschickten Kombination Öffner und Schließer ziemlich einfach,
> unzulässige Schaltzustände zu verhindern.

Man kann Relaisketten so schalten, dass "Bei einem SW-Fehler" keine 
gefährlichen Zustände auftreten.

von Lu (oszi45)


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Manfred P. schrieb:
> Man kann Relaisketten so schalten, dass "Bei einem SW-Fehler" keine
> gefährlichen Zustände auftreten.

Genau das ist der wunde Punkt! Allerdings habe ich keine Lust, für den 
TO Lukas Hausaufgaben zu machen. Jeder weitere Kontakt ist auch eine 
neue Fehlerquelle.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manfred P. schrieb:
> Man kann Relaisketten so schalten, dass "Bei einem SW-Fehler" keine
> gefährlichen Zustände auftreten.
Das funktioniert aber richtig zuverlässing nur bei zwangsgeführten 
Kontakten.

Lukas P. schrieb:
> Das Ganze basiert auf einem mechanischen Kommutierungsverfahren für
> PMSM, dazu gibt’s sogar eine Dissertation
Dort wird aber kein Relais verwendet, sondern ein schleifendes 
Kontaktgabeverfahren. Das ist "im Prinzip" die selbe Kommutierungsart 
wie bei jedem billigen gebürsteten Gleichstrommotor.

> dazu gibt’s sogar eine Dissertation
In der Dissertation wird diese Kommutierung aber nicht zum Beheizen der 
Statorspulen verwendet.

Lukas P. schrieb:
> ich folge einfach den Anweisungen meines Betreuers
Du könntest auch gleich zu Beginn sagen, dass das eine Schulaufgabe ist. 
Und dann hättest du gleich die eigentliche 
Fragestellung/Aufgabenstellung posten können. Ich weiß immer noch nicht, 
was das Ganze soll. Soll da was gedreht werden oder soll da die 
Statorwicklung "gebacken" werden?

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Danke für deine Rückmeldung – aber ganz ehrlich, der Ton war unnötig 
herablassend. Ein einfaches „Worum geht’s genau?“ hätte gereicht.

Nur zur Einordnung: Es handelt sich hier um eine wissenschaftliche 
Arbeit auf Dissertationsebene, die sich mit der experimentellen 
thermischen Charakterisierung von PMSM-Statorwicklungen unter getakteten 
Lastzyklen beschäftigt. Ziel ist es, durch relaisbasierte 
Phasenkommutierung eine kontrollierte, hardware-nahe Wärmezufuhr zu 
realisieren – ohne den Einsatz aktiver Leistungselektronik – um 
reproduzierbare Übertemperaturverläufe unter realen Betriebsbedingungen 
zu analysieren.
Oder, ganz pragmatisch gesagt: Ich bring den Stator zum Schwitzen, aber 
mit System.

Der Einsatz von Relais ist dabei keine Notlösung, sondern integraler 
Bestandteil der methodischen Versuchsanordnung – robust, transparent und 
messtechnisch sauber umsetzbar.

Wenn du etwas Substanzielles beitragen möchtest – sehr gern. Aber bitte 
keine Mutmaßungen über das Niveau oder den Zweck der Arbeit, solange die 
Fakten nicht klar sind. Das bringt niemanden weiter.

Lukas

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lukas P. schrieb:
> Ein einfaches „Worum geht’s genau?“ hätte gereicht.
Du hast in diesem Thread 4 Posts geschrieben, in denen du die 
Möglichkeit hattest, die Informationen zu geben, die im 5. Post kam.

> der Ton war unnötig herablassend.
Manchmal ist offenbar das der nötige Trigger. Und: arbeite an deiner 
Kritiktoleranz.

> Der Einsatz von Relais ist dabei keine Notlösung, sondern integraler
> Bestandteil der methodischen Versuchsanordnung – robust, transparent und
> messtechnisch sauber umsetzbar.
Zigmillionen Statoren, die über Halbleiter angesteuert werden, 
funktionieren also unzuverlässig, undurchsichtig und nur mit 
irgendwelchen Tricks?

> Wenn du etwas Substanzielles beitragen möchtest
Ich finde, dass ich in diesem Thread die meisten Beiträge mit 
substanzielle Informationen zu Relais verfasst habe.
Aber bau die Schaltung doch einfach mit den Relais auf. Du wirst dann 
selber das herausfinden, was ich schon geschrieben habe: Relais sind 
komplexe Bauteile und bergen Überraschungen.

von Oliver S. (oliverso)


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Lukas P. schrieb:
> Es handelt sich hier um eine wissenschaftliche Arbeit auf
> Dissertationsebene, die sich mit der experimentellen thermischen
> Charakterisierung von PMSM-Statorwicklungen unter getakteten Lastzyklen
> beschäftigt.

Und was genau hast du damit zu tun?

Oliver

von Lutz (lutz66)


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Lukas P. schrieb:
> Hallo Zussamnen
>
> Das mit den Umschalt-Relais (NC auf Minus, NO auf Plus, COM an die
> Motorphasen) klingt echt nachvollziehbar – jetzt ist mir die Logik
> dahinter klar geworden.
>
> Ich nutze aktuell sechs Relais, weil ich Plus und Minus getrennt
> schalten will – also quasi pro Phase zwei Relais. Ist natürlich mehr
> Verdrahtung, wie du schon sagst...
>
> Danke auch für eure Kommentare Jungs!
>
> Grüße aus Salzburg
> Lukas

Ich würde mir mal Gedanken darüber machen wieviel sinnvolle Zustände du 
überhaupt hast, nämlich 3, Verbindung zu plus, Verbindung zu minus und 
offen. Die vierte Möglichkeit Kurzschluss von Plus nach Minus sollte man 
vermeiden.
Wie kann man jetzt zwei Wechsler so verschalten das man diese 3 Zustände 
abbilden kann und den vierten Zustand vermeidet, ist ohne mechanische 
Zwangsführung der Kontakte möglich und nicht besonders schwierig.
Es gibt mehrere Lösungen, welche man wählt hängt davon ab welchen 
Zustand man im Stromlosen Zustand der Relais haben möchte.

Das Prinzip man geht mit dem Wechsler Ausgang auf den Eingang des andere 
Wechsler, was man an normally open oder normally close jeweils 
anschließt bestimmt das verhalten wenn es stromlos ist

von Uwe (uhi)


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Lukas P. schrieb:
> mit der experimentellen
> thermischen Charakterisierung von PMSM-Statorwicklungen unter getakteten
> Lastzyklen beschäftigt.

Klingt sehr spannend. Ich glaub auch zu verstehen, warum Relais in der 
Tat für den Zweck "besser" sind als Halbleiter: Man muss kein 
Elektroniker sein, um die anzuwenden. Eine Dreiphasen-Brücke mit 
FETs/IGBTs ist nicht mal schnell im Baumarkt gekauft und entwickelt. 
Relais (Schütze) schon.

Und die Relais sind im Gegensatz zu IGBTs niederohmig wenn geschlossen, 
so dass man den Wicklungswiderstand messen kann (nach Abschalten der 
Versorgung), also quasi auch den Widerstandsmesser kommutieren kann. 
Damit dann die Temperatur und deren Verlauf messen.

Wenn man Relais mit Umschaltern hat, kann man die Kombinieren, wie oben 
schon erwähnt, so dass es keinen Kurzschluss gibt.
Wenn man nur Relais mit Schließer hat, wird man sich während der 
Entwicklung eine paar Sicherungen mehr hinlegen (und gelegentlich 
brauchen), ggf auch verschweißte Relais wechseln müssen, bis alle Bugs 
draußen sind.

: Bearbeitet durch User
von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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@Lothar

Du hast in diesem Thread mehrfach betont, wie komplex Relais doch seien 
und dass ich „es schon selbst herausfinden werde“. Ganz ehrlich: Genau 
solche Aussagen zeigen den Unterschied zwischen fachlicher Kompetenz und 
bloßem Besserwissen.

Wissenschaftliche Arbeit bedeutet, methodisch sauber und reproduzierbar 
zu arbeiten — nicht, pauschal zu behaupten, dass ein Ansatz 
„Überraschungen“ birgt, ohne dies konkret zu belegen. Der Einsatz von 
Relais ist hier bewusst gewählt und technisch fundiert begründet.

Deine Art der Kritik wirkt eher wie Stammtisch-Kommentare als wie ein 
Beitrag zu einer technischen Fachdiskussion. Wenn du konkrete technische 
Argumente hast, bin ich der Letzte, der sich einer sachlichen Diskussion 
verschließt — aber bitte auf einem Niveau, das einer 
wissenschaftlich-technischen Auseinandersetzung auch gerecht wird.

Lukas

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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@Oliver

Was ich damit zu tun habe?
Eigentlich nichts — außer dass ich genau an dieser Thematik forsche, die 
Messaufbauten entwickle, die Versuchsdurchführung plane, die Daten 
erhebe und auswerte. Also wirklich nur der völlig irrelevante Teil.

Aber danke für den Hinweis, ich werde beim nächsten Experiment 
sicherheitshalber nochmal prüfen, ob meine Berechtigung dafür auch 
offiziell bestätigt ist. Man weiß ja nie. 😉

von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Sehr gut zusammengefasst — genau in diese Richtung geht mein Ansatz.
Es geht mir bei dem Aufbau eben nicht um eine Frage von „moderner oder 
veralteter Technik“, sondern schlicht um die messtechnische 
Praxistauglichkeit: Einfache, niederohmige Zustände im stromlosen 
Schaltzustand, unkomplizierte Zugriffsmöglichkeit auf den 
Wicklungswiderstand, keine komplexen Entkopplungsschaltungen nötig.

Und ja — für eine präzise thermische Charakterisierung ist diese Art von 
pragmatischem, aber gezieltem Messaufbau aktuell schlicht die sauberste 
Lösung.

Danke dir für deinen sehr treffenden Beitrag

von Thomas W. (datenreisender)


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Lukas P. schrieb:

> Nur zur Einordnung: Es handelt sich hier um eine wissenschaftliche
> Arbeit auf Dissertationsebene, die sich mit der experimentellen
> thermischen Charakterisierung von PMSM-Statorwicklungen unter getakteten
> Lastzyklen beschäftigt. Ziel ist es, durch relaisbasierte
> Phasenkommutierung eine kontrollierte, hardware-nahe Wärmezufuhr zu
> realisieren – ohne den Einsatz aktiver Leistungselektronik – um
> reproduzierbare Übertemperaturverläufe unter realen Betriebsbedingungen
> zu analysieren.

Du bist aber weit weg vom thermodynamischen Gleichgewicht und die 
"reproduzierbare Übertemperaturverläufe" werden spannend.

Welche Leistung mit welchen Frequenzen willst Du denn in Deinem Stator 
verheizen? Das Ding wird ja warm (so hatte ich es verstanden, Du machst 
den Stator heiss): Wie willst Du denn den Waerme wieder abfuehren? Sonst 
hast du ja gerade keine reproduzierbare Messanordnung.

Oder soll die Spule (und nicht der Stator) warm werden? z.b. 10s 
bestromen -> Messen -> naechste 10s bestromen? Hast Du entsprechend 
verteilte Thermometer in Deinem Stator?

> realisieren – ohne den Einsatz aktiver Leistungselektronik – um

Die Leistung, die in Deiner Spule verheizt wird, wuerde ich als "sehr 
aktive Leistungselektronik" sehen.

Bonne Chance

Th.

: Bearbeitet durch User
von Lukas P. (Firma: Uodp) (luka-p)


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Servus Thomas,

Danke für dein Kommentar. Aktuell schalte ich mit ca. 0,5 bis 2 Hz, also 
recht gemächlich. Die Relais schalten dabei etwa 8 A pro Vorgang, was 
bei rund 0,3 Ω Wicklungswiderstand einer Heizleistung von ca. 20 Watt 
entspricht. Damit bleibe ich gut im sicheren Bereich, sowohl für die 
Wicklungen als auch für die Relais selbst.

du hast absolut recht: der Begriff "Thermodynamisches Gleichgewicht" 
passt hier eigentlich nicht exakt. Es ist ja kein echtes Gleichgewicht, 
sondern eher ein periodischer instationärer Zustand und ja ich befinde 
mich bewusst nicht im stationären Gleichgewicht. Vielmehr untersuche ich 
gezielt den instationären Temperaturverlauf, der sich bei den 
periodischen Lastzyklen durch abwechselndes Erwärmen und Abkühlen 
ergibt. Gerade diese transienten Temperaturverläufe sind für reale 
Anwendungen mit Lastwechseln technisch besonders relevant, da sie häufig 
den praktischen Betriebszustand besser abbilden als ein rein stationärer 
Zustand.

Parallel arbeite ich am dynamischen Verhalten der Relais selbst, konkret 
an der Sprungantwort und der Schaltcharakteristik. Ziel ist es, das 
Prellverhalten und die Anstiegszeiten besser zu modellieren, um die 
Schaltvorgänge so weit wie möglich an das Verhalten von MOSFETs 
anzugleichen....zumindest innerhalb der mechanischen Grenzen. Mit 
optimierter Treiberansteuerung und Dämpfungsmaßnahmen kann man die 
Relais durchaus noch sauberer schalten.

LG Lukas

von Hans (ths23)


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Thomas W. schrieb:
> Hast Du entsprechend
> verteilte Thermometer in Deinem Stator?
Braucht er nicht, er misst einfach den Wicklungswiderstand, denn dieser 
ist von der Temperatur abhängig. Er muß nur wissen wie die Wicklung 
aufgebaut ist, also die Länge Drahtes und den Durchmesser kennen. Falls 
das nicht bekannt ist stellt er den Motor in einen KLimaschrank und 
misst an 2 Temperaturpunkten. Dazu muß er nur die Temperatur im 
Klimaschrank kennen und den Motor ausreichend lange im Klimaschrank 
temperieren, damit dieser auch die Temperatur des Klimaschrankes 
vollständig annimmt.

@Lukas
Ich denke der Vorschlag von Uwe mit den 3 Relais mit Wechsler wird Dich 
weiter bringen. Du mußt Dir halt überlegen welche Schaltzustände für 
Dein Vorhaben sinnvoll sind.

von Lutz (lutz66)


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> @Lukas
> Ich denke der Vorschlag von Uwe mit den 3 Relais mit Wechsler wird Dich
> weiter bringen. Du mußt Dir halt überlegen welche Schaltzustände für
> Dein Vorhaben sinnvoll sind.

Meinert Meinung nach eher nicht, mit 3 Relais mit wechsler kann man zwar 
den Strom aus schalten wenn alle 3 auf dem gleichen Potential liegen, 
also alle an Masse oder alle an Plus, aber den Wicklungswiderstand kann 
man so nicht messen. Da misst man dann nämlich nur den Kurzschluss der 
Ansteuerung.
Da wäre es besser wenn man den 3. Zustand, alle offen auch realisieren 
kann

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:
> aber den Wicklungswiderstand kann man so nicht messen.
Du kannst jederzeit die Spannung und den Strom messen und darausden 
aktuellen Widerstand berechnen. Zur Widerstandsmassung muss ja sowieso 
ein (Mess-)Strom fließen.

Lukas P. schrieb:
> Aktuell schalte ich mit ca. 0,5 bis 2 Hz, also recht gemächlich. Die
> Relais schalten dabei etwa 8 A pro Vorgang,
Mit welchen Relais?

Lukas P. schrieb:
> Ganz ehrlich: Genau solche Aussagen zeigen den Unterschied zwischen
> fachlicher Kompetenz und bloßem Besserwissen.
Offenbar unterschätzt du meine fachliche Kompetenz.

von Lutz (lutz66)


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Lothar M. schrieb:
> Lutz schrieb:
>> aber den Wicklungswiderstand kann man so nicht messen.
> Du kannst jederzeit die Spannung und den Strom messen und darausden
> aktuellen Widerstand berechnen. Zur Widerstandsmassung muss ja sowieso
> ein (Mess-)Strom fließen.

man kann vieles, aber nicht alles was man kann ist sinnvoll, wenn ich 
die Temperatur kontinuierlich messen will.
Das ist ja der Grund Relais zu verwenden, Strom und Spannung geht auch 
wenn man MOSFET nimmt, aber ob es sinnvoll ist, das Amperemeter für den 
Betriebsstrom auch für die Strommessung für präzise Widerstandbestimmung 
zu verwenden sei dahingestellt, z.B. wegen Eigenerwärmung des Shunts 
usw.

Offenbar scheinst du deine fachliche Kompetenz im Vergleich zu den 
Anderen zu überschätzen, "jederzeit" extra fett deutet darauf hin

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:
> "jederzeit" extra fett deutet darauf hin
Zu welchem Zeitpunkt ist das Ohmsche Gesetz ungültig?

Wie auch immer: ich wünsche dir viel Glück. Du brauchst es.

von Lutz (lutz66)


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Lothar M. schrieb:
> Lutz schrieb:
>> "jederzeit" extra fett deutet darauf hin
> Zu welchem Zeitpunkt ist das Ohmsche Gesetz ungültig?
>
> Wie auch immer: ich wünsche dir viel Glück. Du brauchst es.
 Du brauchst es mehr als ich, Halbwissen vorhanden, aber wie 
geschrieben, für eine präzise Widerstandsmessung ist es wenig sinnvoll 
Amperemeter die mit dem Betriebsstrom beaufschlagt werden zu verwenden 
wegen Eigenerwärmung.

Ich denke auf dem Gebiet bist du nicht ganz so fit, aber das macht 
nichts. Natürlich, das ohmsche Gesetz gilt, aber einfache Theorie ist 
nicht alles

von H. H. (hhinz)


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Lutz schrieb:
> präzise Widerstandsmessung

Spielt bei einer Motorwicklung keine Rolle. Die Hotspots der Wicklung 
kann man damit ja nicht sehen.

von Hans (ths23)


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Lutz schrieb:
> z.B. wegen Eigenerwärmung des Shunts
> usw.
Dann muß man die Eigenerwärmung des Shunts mit einrechnen. Wo ist da das 
Problem?
Man kann den Shunt auch aus einem Material machen dessen spezifischer 
Widerstand eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist, z.b Konstantan 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Konstantan). Ich zitiere mal aus dem 
Link:"Wegen des kleinen Temperaturkoeffizienten des spezifischen 
Widerstands wird Konstantan für Präzisions- und Messwiderstände 
verwendet. Auch Schiebe- und Heizwiderstände werden aus Konstantan 
hergestellt.".
Konstantan hat einen deutlich geringeren Temperaturkoeffizienten als 
Kupfer (Faktor ca. 1000).

von Thomas W. (datenreisender)


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Lukas P. schrieb:
> Servus Thomas,
>
> Danke für dein Kommentar. Aktuell schalte ich mit ca. 0,5 bis 2 Hz, also
> recht gemächlich. Die Relais schalten dabei etwa 8 A pro Vorgang, was
> bei rund 0,3 Ω Wicklungswiderstand einer Heizleistung von ca. 20 Watt
> entspricht. Damit bleibe ich gut im sicheren Bereich, sowohl für die
> Wicklungen als auch für die Relais selbst.

Wenn Deine Relais gluehen, hast Du etwas falsch gemacht (Hint: bistabile 
Relais, Stromstossrelais, Eltako. Es fliesst nur Strom, wenn das Relais 
umgeschaltet wird). Wenn ich das jetzt verstehe, willst Du in Deinen 
Motor 50 - 60W Leistung "verbraten" (und dann gucken, wie das Ding im 
Laufe der Zeit altert. Wie verhaelt sich der "neue" Motor, der Motor 
der schon 1000 Heiz-Zyklen durchgemacht hat und am Ende der Motor am 
Ende seiner Lebensdauer). "Heizstrom" Gleich oder Wechselspannung?

[snip]
> Vielmehr untersuche ich
> gezielt den instationären Temperaturverlauf, der sich bei den
> periodischen Lastzyklen durch abwechselndes Erwärmen und Abkühlen
> ergibt. Gerade diese transienten Temperaturverläufe sind für reale
> Anwendungen mit Lastwechseln technisch besonders relevant, da sie häufig
> den praktischen Betriebszustand besser abbilden als ein rein stationärer
> Zustand.

Das ist nicht trivial: Hast Du eine Klimakammer? Denn die 60W, die Du in 
den Motor einbringst, musst Du auch (wohldefiniert) wieder abfuehren (Du 
brauchst eine Waerme-Senke, damit Du dann gleich den naechsten 
Heiz-Zyklus starten kannst. Sonst hast Du ja eine ganz andere 
Start-Temperatur fuer die naechste Messung).

Bestimmung der Waerme-Kapazitaet bei Real-Life-Geraeten (wie Dein Stator 
+ Spulen) meistens ueber Klimaklammer und wohldefinierter 
Energieeintrag.

Deine Bruecke baut Dir ein Techniker (sechs Relais mit einer kleinen 
SPS) an einem Tag auf, die Erfassung der Temperaturverlaeufe ist nicht 
so simpel.

Diese Aufgabenstellung bietet Dir fast alles Elend der Physik in einer 
Packung: Nichtlinear, irreversibel und weiter weg vom thermdynamischen 
Gleichgewicht.

>
> Parallel arbeite ich am dynamischen Verhalten der Relais selbst, konkret
> an der Sprungantwort und der Schaltcharakteristik. Ziel ist es, das
> Prellverhalten und die Anstiegszeiten besser zu modellieren, um die
> Schaltvorgänge so weit wie möglich an das Verhalten von MOSFETs
> anzugleichen....zumindest innerhalb der mechanischen Grenzen. Mit
> optimierter Treiberansteuerung und Dämpfungsmaßnahmen kann man die
> Relais durchaus noch sauberer schalten.

Warum? Die Entscheidung zum "mechanischen Relais" ist doch getroffen 
(alea iacta est), wenn Du willst kannst Du sechs mal Spannung und Strom 
messen, aber "angleichen" ist doch sinnlos, weil -> Entscheidung ist 
gefallen.

Viel Erfolg noch,

Th.

Beitrag #7884952 wurde vom Autor gelöscht.
von Lutz (lutz66)


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Hans schrieb:
> Lutz schrieb:
>> z.B. wegen Eigenerwärmung des Shunts
>> usw.
> Dann muß man die Eigenerwärmung des Shunts mit einrechnen. Wo ist da das
> Problem?
> Man kann den Shunt auch aus einem Material machen dessen spezifischer
> Widerstand eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist, z.b Konstantan
> (https://de.wikipedia.org/wiki/Konstantan). Ich zitiere mal aus dem
> Link:"Wegen des kleinen Temperaturkoeffizienten des spezifischen
> Widerstands wird Konstantan für Präzisions- und Messwiderstände
> verwendet. Auch Schiebe- und Heizwiderstände werden aus Konstantan
> hergestellt.".
> Konstantan hat einen deutlich geringeren Temperaturkoeffizienten als
> Kupfer (Faktor ca. 1000).

Schau dir mal an welche Klassen üblichweise die Amperemeter haben mit 
denen man Betriebströme misst und dann vergleich das mal mit der 
genaugkeit einer 4-Leiter Widerstandsmessung.
Desweiteren orientioert sich der Messstrom der notwendig ist für eine 
genaue Widerstandsmessung an der Kombination des Wertes den man messen 
will und die mögliche Auflösung der Spannungsmessung die sich 
realisieren lässt, das korreliert manchmal mit dem Betriebsstrom, in der 
Regel aber eher nicht.

Deswegen ist für Widerstandsmessungen selten die Betriebsstromanzeige 
gut geeignet weil sich diese erwärmt und Fehler generiert, da misst man 
besser mit einem Strom, der der Aufgabe entspricht und dies nicht im 
Dauerbetrieb

von Lu (oszi45)


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1. Bisher sehe ich noch keinen Messaufbau.
2. Wenn Ihr mich fragt, so ist Kontaktunsicherheit der ganzen 
klapprigen, verrußten Kontakte bei der Messung eine größere 
Unsicherheit.

von Hans (ths23)


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Thomas W. schrieb:
> Wenn Deine Relais gluehen, ...
Du erzählst Unfug. Um die (Ansteuerung der) Relais geht es hier nicht. 
Er möchte wissen wie er am zweckmäßigsten die Statorwicklung für sein 
Vorhaben mit Relais ansteuern kann.

Thomas W. schrieb:
> (Hint: bistabile
> Relais, Stromstossrelais, Eltako.
Die Bauart der Relais steht hier auch nicht zu Debatte. Er wird schon 
wissen welche Art er da verbauen wird. Bistabile Relais werden es wohl 
eher nicht werden, wenn er diese mit 2Hz betreiben möchte.

Thomas W. schrieb:
> Das ist nicht trivial: Hast Du eine Klimakammer?
Er wird schon wissen was er tun muß und ob er wirklich eine Klimakammer 
braucht, wird er selbst wohl besten wissen.

Thomas W. schrieb:
> Denn die 60W, die Du in
> den Motor einbringst, musst Du auch (wohldefiniert) wieder abfuehren ...
Müssen muß er erst mal gar nichts. Wieso muß er immer wieder bei der 
gleichen Starttemperatur beginnen? Im normalen Betrieb des Motors gibt 
es auch keine Wärme wirkliche Wärmesenke, da kann er auch nur die 
Wärmemenge abführen, wie es seine Konstruktion und die 
Umgebungsbedingungen zulassen.
Wenn er wirklich wieder an einem definierten Startpunkt starten möchte 
wartet er halt einfach bis die Wicklung wieder die Starttemperatur hat 
und beginnt erst dann mit einer neuen Messung.
Ich denke mal er wird, wenn diese Untersuchung das Thema einer 
Dissertation ist, schon wissen wie er die Messreihe zu gestalten hat, um 
zu einem Ergebnis zu kommen. Ihm war lediglich unklar wie er die 
Ansteuerung mit Relais umsetzt. Mehr wollte er nicht wissen.

Thomas W. schrieb:
> Sonst hast Du ja eine ganz andere
> Start-Temperatur fuer die naechste Messung
Ja und? Im realen Betrieb ist die "Starttemperatur" auch immer eine 
andere, weil sich der Motor erwärmt. Du weist doch, im Gegensatz zu ihm, 
gar nicht was er herausfinden will.


Lutz schrieb:
> Schau dir mal an welche Klassen üblichweise die Amperemeter haben mit
> denen man Betriebströme misst und dann vergleich das mal mit der
> genaugkeit einer 4-Leiter Widerstandsmessung.
Du kennst seine Messanordnung? Wohl eher nicht. Wir wissen nicht was er 
für ein Equipment hat um die Messungen durchzuführen.
Im übrigen traue ich jemanden der eine Dissertation schreibt durchaus zu 
Messequipment und Messverfahren geeignet auszuwählen.

Lu schrieb:
> 1. Bisher sehe ich noch keinen Messaufbau.
Das war hie auch nicht Frage. Zur Erinnerung die Fragestellung war:
Lukas P. schrieb:
> Hat jemand vielleicht ein Schaltbild oder Schema für eine B6-Brücke mit
> Relais, speziell zur Erwärmung eines 3-phasigen Stators?

Offenbar wurde dies schon hinreichend beantwortet, da der TO schon seit 
einem Tag sich verabschiedet hat. Hier wird halt nur noch um des Kaisers 
Bart diskutiert - wie immer.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Lothar M. schrieb:
> Lutz schrieb:
>> "jederzeit" extra fett deutet darauf hin
> Zu welchem Zeitpunkt ist das Ohmsche Gesetz ungültig?
>
> Wie auch immer: ich wünsche dir viel Glück. Du brauchst es.

Er braucht kein Glück, da er bereits alles weiß und deswegen diesen 
Thread zumüllt.

Lutz (lutz66) ist nicht der TO, der nennt sich Lukas P. (luka-p)!

von Axel R. (axlr)


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Lukas P. schrieb:
> Der Einsatz von Relais ist dabei keine Notlösung, sondern integraler
> Bestandteil der methodischen Versuchsanordnung – robust, transparent und
> messtechnisch sauber umsetzbar.

IGBT wäre "robust, transparent und messtechnisch sauber umsetzbar"

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