Sanftanlauf / Überspannungsbegrenzung großer 24VDC Motor 2kw

[Jann S. (brutzel212)]

Moin zusammen,
ich bin mal wieder auf den guten Willen des Völkchens angewiesen, dass 
in diesen Ecken des Internets zu finden ist.
Ich werde versuchen mein Problem in Breite und Tiefe darzustellen, ohne 
meinen Beitrag zur Autobiografie zu machen.
Ich konnte mein Halbwissen schon vielfach erfolgreich anwenden und bin 
in diesem Projekt mit einigen tausend Geldeinheiten auch schon viel zu 
verstrickt um "den ganzen Blödsinn besser bleiben zu lassen"
--Amüsiert euch gerne, aber lasst es mich bitte nicht wissen :P

Im Grunde stellt sich mein Problem wie folgt dar:
Mit zwei 110Ah 12V AGM Batterien möchte ich ein kleines Fahrzeug Marke 
Eigenbau versorgen und antreiben. Für den Antrieb habe ich aus der 
KFZ-Verwertung ein Monument von einer Gleichstrommaschine ergattert - 
wahrscheinlich ehem. hydraulik. Mir sind folgende Parameter bekannt:

24VDC Versorgungsspannung
1.7kw Leistung >> ca. 70A Strom bei Volllast, also lege ich alles auf 
100A aus
Permanenterregt
S1 Betriebsmodus >> für Dauerbetrieb vorgesehen (!)

Dieser Motor treibt per kurzem Riemen einen hydrostatischen Wandler 
("Getriebe") an, sodass der Motor dauerhaft bei Nenndrehzahl laufen und 
trotzdem ein ENORMES Drehmoment auf den Boden bringen kann. (mein 
Versuch eine komplizierte Motorsteuerung zu umgehen...) Hier Relevant: 
der Motor läuft quasi lastfrei an.

Ein schlagartiger Anlauf (~600A?) - wenn auch von meinen Komponenten 
verkraftbar - scheint mir aber eine sehr unschöne Lösung zulasten von 
Sicherheit und Langlebigkeit.
Meine Recherche zu diesem Thema hat allerhand schöne Lösungen 
hervorgebracht. Leider ist für diese Stromstärke die 
Komponentenbeschaffung sehr mühsam.

Den Sanftanlauf könnte ich auf der positiven wie negativen Schiene in 
Reihe zum Motor schalten. Die positive Seite ist bereits mit einer 
entsprechenden KFZ "MAXI" Sicherung und einem Halbleiterbauteil (Victron 
BP100) versehen, das als Hauptschalter / Notaus und Batterieüberwachung 
dient.
Die Sanftanfahr-Schaltung ist also erst in zweiter Instanz geschaltet. 
Somit muss sie die Kontakte nicht komplett trennen - also nicht wirklich 
"schalten", sollte aber bedienerseitig keine weiteren Inputs benötigen 
und den Motor selbstständig hochfahren sobald Spannung anliegt.

Wie würdet Ihr den Sanftanlauf umsetzen? Gibt es eine einfachere Lösung? 
Die Batterieschaltung zwischen parallel und Reihe zu wechseln schließe 
ich aus.

Bislang habe ich zwei Ideen, die beide noch nicht ausgereift sind:

1. Spannungsrampe mittels Power MOSFET
Ich würde versuchen ein geeignetes Mosfet (z.B. mehrere IXTH90P10P oder 
IXFN520N075T2?) mit aktiver Kühlung und je nach P oder N an Plus oder 
GND zu montieren und möglichst direkt mit einem Arduino und PWM zu 
steuern. Also:
Victron schließt, Arduino bekommt Strom, fährt über das Mosfet eine 
steile Rampe (1-2s) und lässt das Mosfet anschließend geschlossen. Mit 
den 0.5-1V die über das Mosfet abfallen könnte ich wohl leben, ideal 
wäre das aber nicht. Ich kann den im Datenblatt genannten Strömen aber 
nicht ganz glauben, weil ich kiloweise Kupfer verbaut habe um den 
Strömen gerecht zu werden und dann ein mosfet mit einem 2.6x0.56mm 
dicken Beinchen das alles abkönnen soll? Wäre natürlich etwas rechnerei 
mit den Ciss usw Kapazitäten um die richtige PWM-frequenz zu finden.

2. Anfahrwiderstand und Thyristor - mir offen gestanden sympathischer.
Ich würde den Widerstand (z.B. Widap 160144) so dimensionieren, dass 
darüber 5-10V abfallen.

Ich bin mit den Nennwerten bei Widerständen nicht bewandert: Angegeben 
wird wohl die höchste Leistung die der Widerstand selber umsetzen kann, 
oder?
Das wären schon 200W resp. 600W - mehr ist wahrscheinlich einfach nicht 
bezahlbar. Das gibt wahrscheinlich immer noch einen ordentlichen Ruck, 
aber ist schonmal ein Anfang. Ein entsprechend dimensionierter Thyristor 
würde den Widerstand dann nach ein paar Sekunden schlagartig oder auch 
im PWM-Verfahren Logik-gesteuert überbrücken.

Einfach um etwas mehr Bezug zu schaffen lade ich ein paar Bilder vom 
Projekt mit hoch. Falls es wen interessiert.

Alle Zusatzsysteme (Kompressor, Winde, Pneumatik, Hydraulik) 
funktionieren bereits, zum Teil mit identischen Komponenten, das hier 
ist wirklich ein letztes Detail.

Ich freue mich über konstruktiven Input :)
Beste Grüße aus dem Norden
Jann

[H. H. (hhinz)]

Kauf dir einen Regler von Curtis.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

H. H. schrieb:
> Kauf dir einen Regler von Curtis.

Oder einen von Kelly Controller aus der KDS/KDM Serie. Die Curtis 
Nachbauten ("Replace Curtis" bei ebay) sind auch nicht schlecht.

[Michael B. (laberkopp)]

Jann S. schrieb:
> Wie würdet Ihr den Sanftanlauf umsetzen

Mit einem DC PWM Fahrtregler

https://www.amazon.de/reamhome-Controller-Reversible-Control-Forward/dp/B0DM96195Y/ref=asc_df_B0DM96195Y

wäre die Billigvariante, der genannte Curtis die Luxusvariante.

[H. H. (hhinz)]

Michael B. schrieb:
> 
https://www.amazon.de/reamhome-Controller-Reversible-Control-Forward/dp/B0DM96195Y/ref=asc_df_B0DM96195Y
>
> wäre die Billigvariante,

Nur 100 chinesische Ampere!

[Jann S. (brutzel212)]

Vielen Dank für die Tipps.

H. H. schrieb:
> Kauf dir einen Regler von Curtis.

Matthias S. schrieb:
> Oder einen von Kelly Controller aus der KDS/KDM Serie

Über diese Hersteller und Geräteserien bin ich tatsächlich trotz 
ernsthafter anstrengungen nicht gestolpert.
Mir ist bewusst, dass ein Regler die einfachste und sicherste Variante 
ist. Da ich den Motor ja aber gar nicht regeln muss - und von der 
hydrostat. her auch nicht darf, da sonst schlagartig keine Leistung mehr 
abrufbar ist (mir schleierhaft warum) - wäre das vielleicht etwas drüber 
weg. Ich muss ihn ja nur funkenfrei in Gang bekommen.


Michael B. schrieb:
> Mit einem DC PWM Fahrtregler

mit diesen Geräten habe ich SEHR schlechte Erfahrungen gemacht. Mir ist 
einer bei nicht einmal 25% der Nennleistung abgeraucht und der 
Gewährleistungs-Ersatz hat es seinem Vorgänger gleich getan - nur 
schneller.

[Frank O. (frank_o)]

H. H. schrieb:
> Kauf dir einen Regler von Curtis.

Weisse bescheid!

[J. T. (chaoskind)]

Jann S. schrieb:
> mit diesen Geräten habe ich SEHR schlechte Erfahrungen gemacht. Mir ist
> einer bei nicht einmal 25% der Nennleistung abgeraucht und der
> Gewährleistungs-Ersatz hat es seinem Vorgänger gleich getan - nur
> schneller.

Die Dinger sehen ja auch die höchste Belastung bei ca 50% Pulsweite. Bei 
100% rauscht der Strom ohne nennenswerten Spannungsabfall einfach durch, 
bei 0% liegt einfach Spannung an, ohne Strom. Das Teil sieht also die 
geringste Belastung in den Extrema.

Mit den Kellycontrollern hab ich auch sehr positive Erfshrungen gemacht.

[Flip B. (frickelfreak)]

Startwiderstand 0,5R und Zeitrelais, kein Thyristor, denn den musst du 
aufwändig kühlen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Es ist nicht übertrieben, wenn der Steller die 5-10 fache Stromstärke 
des Motornennstroms verträgt. Im Anlauf macht so ein grosser DC-Motor 
nicht viel Federlesens und zieht rücksichtslos Strom.
Der kleine Chinese da oben macht da höchstens 'Plopp' und ist kaputt - 
abgesehen von den schnuckeligen Anschlussklemmen, die ich gerade mal für 
30A für ausreichend halte.

Kelly und Curtis sind da deutlich robster und schützen sich auch selber 
vor zu hohem Strom. Und auch die 'Replace Curtis' 1205M Nachbauten für 
etwa 150 Mäuse setzen viele EL Fahrer als Ersatz für die Curtis ein, mit 
Erfolg.

[H. H. (hhinz)]

Flip B. schrieb:
> Startwiderstand 0,5R

Eher gut 100mOhm. Könnte man als Blechstreifen aus 1.4301 ausführen, 
direkt an die Pole des Relais geschraubt.