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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Drehstrommotor auf niedrigere Spannnung umwickeln


Autor: Florian H. (Gast)
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Hallo,

ist es grundsätzlich möglich einen normalen Drehstrom-Asynchron-Motor 
auf eine kleinere Spannung (so 50V) umwickeln zu lassen? Wegen 
Induktivität, Sättigung, etc....

MfG
Florian

Autor: Matthias (Gast)
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Klar, aber wozu?

Ich fälle doch auch keine Bäume, um ein Streichholz herzustellen...

Autor: Florian H. (Gast)
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Hallo,

ich denke an ein batteriebetriebenes Fahrzeug, so ~8kW. So einen Motor 
bekommt man günstig. Ist nur die Frage, ob es geht und ob es sich 
rentiert. Bzw. wo man was alternatives herbekommt. Ich will erstmal 
ausloten was geht.

MfG
Florian

Autor: Matthias (Gast)
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gucke doch mal bei graupner, oder in modellbauforen..

aber 8kW?? entweder ist modell ziemlich groß, oder du willst 
überschallversuche machen ;-)

Autor: Florian H. (Gast)
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Hallo,

da soll kein Modell werden, sonder ein richtiges Auto.

MfG
Florian

Autor: Meister Eder (edson)
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>da soll kein Modell werden, sonder ein richtiges Auto.

Klingt interessant.
Wie werden denn die 50V Drehstrom erzeugt?

Gruss,
Edson

Autor: Matthias (Gast)
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... bei 92A ?

Autor: Florian H. (Gast)
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> Klingt interessant.
> Wie werden denn die 50V Drehstrom erzeugt?
Das soll aus 72V Akkuspannung per 3-Phasen-FET/IGBT-Brücke geschehen, 
mehr steht noch nicht fest.

Mich interessiert momentan aber erstrangig die Motorsache.

Autor: Hans (Gast)
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Hi Flo,

genau das gleiche habe ich auch vor: einen vorhandenen 400V Motor auf 
niedrigere Spannung (bei mir wären es 180V) umzuwickeln. Hast du 
eventuell mal die Möglichkeit gehabt, bei den neueren Staplermotoren 
einen Einblick in das Innenleben zu werfen? Das wäre nämlich mal sehr 
interessant. Die Teile haben circa 11kW und das ganze bei 48V. Gekühlt 
werden die nur von einem relativ kleinen Lüfterchen, das hinten auf der 
Welle sitzt und das müssen die auch bei Dauerlast mitmachen!!! Ich nehme 
an, dass das Maschinen mit einer hohen Anzahl an Polen/Polpaaren sind, 
die haben ein enormes Drehmoment, aber kaum Drehzahl. Also, falls es 
hier einen Motorenfachmann gibt, ist es möglich einen vorhandenen Motor 
(asynchroner Käfigläufer oder permanenterregter Synchronmotor) auf 
niedrigere Spannung => höheren Strom umzuwickeln?

Autor: Thomas W. (thomas_v2)
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In Staplermotoren sind üblicherweise Gleichstrom(reihenschluss)motoren 
verbaut.

Einen Drehstrommotor auf so eine Spannung umzuwickeln ist möglich.
Je nach jetzigen Daten des Motors kannst du ihn auch so an einer 
geringeren Spannung betreiben.
Angenommen dein Motor läuft an 400V im Stern (bei 8kW ist aber 
üblicherweise schon 400V Dreieck / 690V Stern angesagt -> für 
Stern-Dreieck-Anlauf), könntest du diesen in Dreieckschaltung schonmal 
an 230V betreiben. Im Normalfall (2 oder 4-poliger Motor) sind in der 
Drehstromwicklung pro Phase zwei Spulen in Reihe geschaltet. An diese 
Schaltverbindungen kommt man nach lösen der Bandagierung heran, und 
könnte diese Spulen parallel schalten. Dann wärest du aber erst bei 
115V.

Das Umwickeln wird ein Elektromaschinenbauer in deiner Nähe sicher gerne 
vonehmen, bei der Größe aber wohl nicht ganz so günstig denn die 
Kupferpreise sind hoch...

Autor: crazy horse (Gast)
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Betrieb mit niedrigerer Frequenz sollte auch noch was bringen. Falls das 
mit der Umbastelei auf 115V klappt (habe ich noch nie gehört, klingt 
aber logisch) könntest du dann mit 30 oder 35Hz fast da ankommen, wo du 
hin willst. Ohne Umwickeln.
Die Drehzahl geht natürlich mit der Frequenz runter (Leistung auch?, hm 
weiss ich gar nicht, Energietechnik war nie meine Stärke :-)

Autor: Fritz123 (Gast)
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Hallo,

umwickeln ist sicher möglich. Ich habe schon einen Waschmaschinenmotor, 
der eigentlich gar kein Drehstrommotor ist, auf Drehstrom für ca 40 V 
umwickeln lassen und mit AVR einen Wechselrichter aufgebaut.
Der Strom wurde von einem 4005 Netzgerät von Conrad entnommen und P war 
ca. 200W.

mfg
Fritz

Autor: Fritz123 (Gast)
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hallo,
als Ergänzung beigefügte Bilder.
Fritz

Autor: Fritz123 (Gast)
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Hallo,
der Motor als Bild
Fritz

Autor: nop(); (Gast)
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Vargiss Asynchron, heute verwendet man Brushless. Asynchron ist muehsam 
beim Rekupperieren. Brushless hat alle Vorteile auf seiner Seite. Eine 
10kW maschine ist nicht sehr gross. Die heute verwendeten 
Permanentmagneten haben einen hohen fluss bei wenig Gewicht und Volumen. 
Da hat ein Asynchron keine Chance.

Autor: Fritz123 (Gast)
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Hallo,

den Asynchronmotor konnte ich in einem großen Drehzahlbereich regeln. 
Leider war das Drehmoment bei kleinen Drehzahlen recht schwach. Bei der 
Drehzahl Null hat ein Asynchronmotor gar kein Drehmoment mehr, da im 
Rotor keine Wirbelströme fließen. Das ist tatsächlich beim Brushless 
nicht der Fall. Vieleicht kann man sich mit einem Brussless tatsächlich 
das Getriebe ersparen? Das ist natürlich ein unschlagbares Argument.
Einen Wechselrichter, beim Brushless mit Sensoren gesteuert, braucht man 
natürlich trotzdem.
Ohne Sensoren ist ain Wechselrichter für Brushless schon auch möglich, 
wird aber kaum eingesetzt. Ich habe mit einem PWN, mit dem synchron mit 
einem ADU die induzierte Spannung von Rotor misst, schon einen Umrichter 
ohne Sensoren aufgebaut. In einem eingeschränkten Drehzahlbereich war 
das erfolgreich.

Gruß
Fritz

Autor: Jürgen Berger (hicom)
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@ nop()
seit wann sind DS Asynchronmotoren, nicht brushless?

Jürgen

Autor: Hans (Gast)
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@thomas

gute Idee mit dem Parallelschalten der Wicklungen, aber wie sieht es 
denn dann mit der Leistung aus, ich kann zwar den doppelten Strom 
reinschicken, aber die Induktivität (~N²) hat ja (ich hoffe ich liege 
richtig) im Quadrat abgenommen, oder nicht? Das hat doch dann auch 
Auswirkung auf Drehmoment und somit Leistung, oder?

Autor: Fritz123 (Gast)
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Hallo Jürgen,

natürlich haben Asynchronmotoren keine Bürsten. Aber "Brussless-Motoren"
bezeichnet man Motoren mit permanentmagnetischen Rotor. Diese Motoren 
haben meistens Sensoren zur Bestimmung der Drehzahlen.

Mit der Leistung sehe ich keine Problem.  Da bei halber Wicklungszahl 
und doppelten Strom dasselbe Feld zu erwarten ist. Die Induktivität 
sinkt tatsäcklich mit dem Quadrat von N. Das kann durch höhere PWM 
Frequenz ausgeglichen werden oder durch zusätzliche Drosseln. Bei meinem 
Motor, allerdings nur 200 W, war das nicht nötig.
Noch erwähnen möchte ich folgendes. Die FET's  der Endstufe sollten eine 
nicht sehr viel höhere maximale Spannung aushalten, als benötigt wird. 
FET's mit hohen Spannungen haben auch einen große R, falls sie leiten.

z.B. FET für 80 Volt  R = 20 mOhm
     FET für 600 Volt R = 1 Ohm

Es kann dadurch ein Kühlkörper kleiner gewählt werden. (Ich hatte ein 
fertiges Hochspannungsmodul mit 6 FET's und 40 V Betriebsspannung. 
Dadurch ist eine Kühlung mit einem Ventilator nötig)

Gruß
Fritz

Autor: nop(); (Gast)
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@ Jürgen,
in der Tat ist ein Asynchron ohne Buersten. Wenn man heute von Brushles 
redet meint man die mit Permanentmagneten. Ein Asynchro ist natuerlich 
billiger zu fertigen, aber sobald man Ansprueche hat. zB auf Null runter 
reglen will. Bei  Null noch Drehmoment haben will, einen Zusammenhang 
zwischen Drehzahl und Drehmoment haben will, oder eine hoehere 
Leistungsdichte haben will, nimmt man einen solchen mit 
Permanentmagneten. Die haben von Haus aus schom ein Feld, das der Andere 
noch erzeugen muss.

Autor: The Devil (devil_86)
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haben asynchronmaschinen nicht grundsätzlich das höchste M bei n=0??

Autor: nop(); (Gast)
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Das schon, aber nicht bei Drehfeld=0.

Autor: Barti (Gast)
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Bedenkt bitte die hohen Kosten und auch Nachteile von Brushlessmotoren! 
Will man sehr leistungsfähige Motoren, so werden diese heutzutage mit 
starken Neodymmagneten gefertigt.Da die Motoren meist luftgekühlt sind, 
kann es vorkommen, dass man bei niedrigen Drehzahlen und hohen 
geforderten Momenten schnell hohe Temperaturen erreicht. Neodymmagnete 
besitzen eine niedrige Curietemperatur, somit verlieren sie schnell ihre 
magnetischen Eigenschaften.
Neodym ist ein Seltenerdmetall, entsprechend teuer. Zudem ist die 
Ansteuerung solcher Motoren aufwändiger.

Für den Einsatz in einem Fahrzeug würde ich hier zu dem schon genannten 
Reihenschlußmotor aus einem Gabelstapler raten. Diesen kann man mit 
Gleich- und Wechselstrom betreiben, er hat ein hohes Moment bei Drehzahl 
Null (sehr gut zum Anfahren), welches dann mit höherer Drehzahl abfällt, 
er ist billig und verdammt robust. Die Regelung ist denkbar einfach: für 
eine Drehrichtung reicht eine einfache PWM, für beide Drehrichtungen 
braucht man ein Brücke, die man auch pulsweitenmoduliert. Nur lastlos 
darf man sie nicht betreiben, dass sollte einem bei Versuchen klar 
sein...

MfG Barti

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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http://www.elektrofunkarts.de/img/fotos/antrieb.jpg
http://www.elektrofunkarts.de/e-karts.htm

gibts alles fertig (wie immer) zu kaufen. Leider finde ich den 
Hersteller der Motoren auf die Schnelle nicht. Hatte ich mal 
weggespeichert, naja - wie das immer so ist.

Die Motore laufen dort mit 48Volt und haben 11KW. Da fliessen dann 
allerdings auch richtige Ströme. Sind so um die 300Ampere in den 
Spitzen.

Bei "meinem" Gokart-Projekt hatten wir 2 Motoren á 120Volt mit je 2.5PS 
parallel auf einer Welle. Ging (bis auf die mangelhafte Strombegrenzung 
- wegen PWM) ganz gut...

Beitrag "vernünftige IGBT Ansteuerung?"
http://www.mikrocontroller.net/attachment/7758/PICT0478.JPG

Viel Spass

AxelR.

Autor: nop(); (Gast)
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Motoren werden heiss wegen der Verlustleistung. Bei Null Drehzahl ist es 
der Strom mal der Ohmsche Widerstand, plus die Kollektorspannung mal den 
Strom. Beim Brushless faellt der Kollektor weg. Wenn er heiss wird, war 
er unterdimensioniert.

Autor: xyz (Gast)
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Wenn Du ohne Getriebe arbeiten willst, brauchst Du sattes Drehmoment. 
Das erzielst Du am besten mit einem Außenläufermotor (Wicklung innen).
Sehr informative Site: www.powercroco.de und www.rcline.de.
Oder google nach   LRK außenläufer

Ich kann mich an eine Forschungsarbeit erinnern: KFZ-Direktantrieb zum 
Einbau in eine Felge / Nabe mit eta=98% (kein LRK).

Rekuperation ist zwar wünschenswert, doch bei vor-sichtiger Fahrweise 
bringt es relativ wenig.

Frequenzumrichter mit Vektorsteuerung erlauben, auch bei Drehzahl null 
das maximale Drehmoment zu erzeugen.

Zum Testen kannst Du einfach einen hochsetzenden Drehstrom-Trafo 
zwischen Umrichter und Motor klemmen.

Oder: nach USA-FUmrichtern suchen, die mit 110V auskommen.
Evtl. die Batteriespannung durch Verdoppeln o.ä. in den Umrichter 
einspeisen.
Beachte: die drehzahlbestimmende Polzahl wird maßgeblich vom 
Wickelschema beeinflußt.

Autor: xyz (Gast)
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tschuldigung, eta ist nur 97%.
www.tip.csiro.au/Machines/papers/iwscem

Autor: Hans (Gast)
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Ich habe das jetzt mal durchgerechnet. Hab da ein älteres Buch gefunden 
in dem wesentlich mehr über die Dimensionierung der Motoren stand als in 
den neueren. Mann kann die Wicklungen parallel schalten, hat also nun 
halbe Wicklungszahl aber doppelten Querschnitt zur Verfügung. Die 
benötigte Hauptinduktivität hängt dann von der Strangspannung und dem 
Strangwiderstand ab. Heraus kommt dann auch für die Induktivität ein 
Viertel der ursprünglichen, also genau das, was man durch das Umwickeln 
erreicht. Ein Problem gibt es aber nun noch, die Kupferverluste im 
Stator steigen auf das doppelte. Es muss also für noch bessere Kühlung 
gesorgt werden...

Autor: Ethan Arnold (Gast)
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Ich suche für ein Elektrofahrzeug schon seit Wochen einen 15kW 33V 
Drehstrommotor (für 48V Batteriespannung) der auch 10000rpm noch 
mitmacht (mind. 6000 erforderlich), bekomme aber bei Motorherstellern 
überall nur Absagen. Langsam bin ich frustriert, wo ist denn das 
Problem??? Wenn mir jemand einen Tipp geben könnte, wäre ich sehr 
dankbar: info@leichtelektromobile.de

Autor: eProfi (Gast)
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Da gibt es doch in der Schweiz eine bekannte Firma:
http://www.brusa.biz/

@Autor: Ethan Arnold (Gast)
Bei so hohen Drehzahlen sind die  Eisenverluste (Eddy läßt grüßen) 
enorm.

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo

Ich arbeite im Moment an einen Elektroantrieb für einen Go-Kart. 
Versorgt wird das ganze aus einem Boostkondensator. Damit habe ich die 
Möglichkeit die ganze Leistung beim Bremsen wieder zu speichern.

Ich setzte (siehe Bild) einen 36V Servomotor ein. Der ist für einen 
Spitzenstrom von 300A ausgelegt.

http://tsh.trilobyte.ch/electrocart/Gallery/index.html

Falls interesse an diesen Motoren besteht (ist aber eine Firma aus der 
Schweiz) einfach mal melden.

Gruss Tobias

Autor: Ethan Arnold (Gast)
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@ eProfi:
Soweit ich weiß, werden bei Käfigläufermotoren keine Eisenkerne 
verwendet. Nur der Rotorkäfig aus Kupfer oder Alu, und außen die Spulen, 
aber ohne Kern. Das Gehäuse kann aus Alu sein.

@ tobias hofer:
Wow, wo hast Du diese Ultracaps her? Die sind ja sau teuer... welche 
Kapazität hat der Block den Du da hast?

@alle:
Ich hab endlich ne Firma gefunden (www.elekromotoren.de) die mir ihre 
Standadmotoren auch auf 48V umwickeln :-) bin nur noch am Beratenlassen 
was ich genau nehmen soll...

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