Da ich mich mittlerweile im eigenen Saft drehe und nicht mehr weiter weiß komme ich heute mit meinen Gedanken zu euch. Hoffentlich könnt ihr mir weiterhelfen.
Ich habe einen E-Motor gebaut und getestet, wie es mit der Effizienz aussieht. Ich vergleiche hierbei den elektrischen Eingang mit dem mechanischen Ausgang.
Der Eingang ist demnach das Produkt aus Spannung und Strom.
Der Ausgang ist 2π M n.
Ein besonderes Merkmal des Motors ist die nicht konstante Spannungsversorgung. Pro Umdrehung sind die einzelnen, eisenlosen Pulen 6 mal ein und ausgeschaltet. Im Stromkreis befindet sich ein 0,25 Ohm shunt Widerstand der über ein Oszi Hameg HM303-6 abgegriffen wird. So kann ich über den Spannungsabfall am bekannten Widerstand den Strom berechnen. Doch das ist mir in der aktuellen Phase dieses Projekts nicht mehr präzise genug. Denn am Oszi kann ich die Fläche unter der Kurve des Graphen, der hoch anfängt, abflacht und wieder ansteigt, nur annähernd gut ablesen, schätzen und mitteln.
Jetzt denke ich über die Verwendung von parallel geschalteten Kondensatoren nach. Die lade ich bei bekannter Kapazität auf 30 Volt auf um sie dann wieder über einen einstellbaren Spannungsregler LM317 bei 4 Volt zu entladen. Doch der LM317 kann das nicht. Bei dem sinkt die Ausgangsspannung wenn die Eingangsspannung sinkt.
Doch für mich sollte diese Methode die Beste sein. Ich lasse den Motor z.B. 4 sec über den Kondensator laufen und erhalte die Restspannung mit der bekannten Kapazität. So kann ich ich genau berechnen welche Energiemenge entnommen wurde.
Das geht aber nicht mit dem LM317. Jetzt denke ich über einen DC DC Wandler nach, der eine einstellbare, annähernd stabile Ausgangsspannung liefert auch wenn die Eingangsspannung kontinuierlich von 30 auf 5 Volt absinkt.
Jetzt denke ich über die Verwendung von parallel geschalteten
Kondensatoren nach. Die lade ich bei bekannter Kapazität auf 30 Volt auf
um sie dann wieder über einen einstellbaren Spannungsregler LM317 bei 4
Volt zu entladen.
Ja, Messen ist nicht so einfach, man muss den cosphi noch betrachten.
Wenn ich eine Waagschale mit Gewicht sehe, macht dein Motor 0 Drehzahl, also ist die Abgabeleistung 0.
Da es irgendwie ein BLDC ist, ist die Leistungsaufnahme die gesamte Stromaufnahme aus dem einen Stromversorgungsanschluss.
Du musst die einzelnen Phasenströme weder jennen noch wissen du könntest sie aber mit hinreichender Genauigkeit von deinem Arduino messen lassen. Es braucht keinen zusätzlichen Schaltungsunsinn.
LM317 falsch angeschlossen! Er liefert exakt 4V am Ausgang, wenn die
Eingangsspannung von 30V bis auf 6-7V absinkt.
Das im Bild ist die Schaltung vom LM317, die ich auf dem Steckbrett aufgebaut habe. Der funzt bestens. Doch sobald ich die Eingangsspannung, bei eingestellter Ausgangsspannung von 4 Volt, erhöhe, erhöht sich auch die Ausgangsspannung. Das ist meine Erfahrung.
Du musst die einzelnen Phasenströme weder jennen noch wissen du
könntest sie aber mit hinreichender Genauigkeit von deinem Arduino
messen lassen. Es braucht keinen zusätzlichen Schaltungsunsinn.
Doch sobald ich die Eingangsspannung,
bei eingestellter Ausgangsspannung von 4 Volt, erhöhe, erhöht sich auch
die Ausgangsspannung. Das ist meine Erfahrung.
Aber das kann mann auf ein bestimmtes Leistungsniveau einstellen, also simulieren in einem eigenen Versuch. Das ist nicht das Problem. Das Problem ist der DC DC Wandler selbst, wie oben beschrieben.
Ich stehe zur Zeit mit roboter-bausatz.de in Kontakt, und selbst die widersprechen sich mit Bezug auf die Fähigkeiten des Wandlers. Einmal sagen sie per persönlicher Mail der Spannungswandler XL4015 kann das. Aber in einer Frage zum Produkt auf der homepage sagen Sie nein, der kann das nicht.
Doch sobald ich die Eingangsspannung,
bei eingestellter Ausgangsspannung von 4 Volt, erhöhe, erhöht sich auch
die Ausgangsspannung. Das ist meine Erfahrung.
Dann hast du den LM317 falsch beschaltet, oder er ist kaputt.
Was willst du eigentlich messen, die aufgenommene Leistung
oder die abgegebene mechanische Leistung, oder beides?
Wenn der Motor still steht ist die abgegebene Leistung 0W,
und wenn er leerläuft, also ohne Last, ist sie auch 0W.
Dazwischen gibt es irgendwo einen Punkt wo sie maximal ist.
Die aufgenomene elektrische Leistung ist ja leicht zu messen.
Spannung mal Strom = Leistung. Wenn der Strom beim drehen
schwankt oder pulsiert, schalte einen dicken Elko parallel,
dann hast du den mittleren Strom, den du leicht messen kannst.
Mit Holzblech wird er keinen guten Wirkungsgrad haben.
Wie ist eigendlich der Läufer, sind daß Dauermagnete?
Als Anschauungsobjekt ganz gut gemacht, aber antreiben
kann man damit nicht viel.
Habe es noch mal, jetzt aber richtig gepolt, aufgesteckt. Peak Tech Netzteil steht auf 3 Volt. Geht in LM3317 rein. Ausgang auf 2 Volt mit Podi geregelt. Und sobald ich am netzteil die Spannung erhöhe, erhöht sich auch die eingestellte 2 Volt Ausgangsspannung. So komme ich nicht weiter.
Mit Holzblech wird er keinen guten Wirkungsgrad haben.
Also, dieser Aufbau ergibt einen bisher ermittelten Wirkungsgrad von 55 % bei entsprechender Leistungsaufnahme. Verbaut sind handelsübliche Neodym Magnete.
Bei einem anderen Aufbau ermittle ich einen bisherigen WK von 92%. Und das wäre ein Knaller. Das will ich jetzt genauer Untersuchen. Aber dafür brauche ich die excate Leistungsaufnahme. Der Input muss genauer besimmt werden.
Jetzt geht es. Eingangsspannung vom Netzteil von 30 Volt auf 6 Volt runter gefahren und die eingestellte Ausgangsspannung von 4 Volt bleibt perfekt stabil. Ich habe nur die Freilaufdioden entfernt.
Yess sir. Das habe ich im Blick. Doch vor dem Löten erst mal aufm Brett testen ob überhaupt Funktion gegeben ist. Genau so wie heute. Erst Adj. mit Output vertauscht und jetzt auch noch eine Diode falsch eingesteckt.
Jetzt funzt alles auch mit Dioden. Einfach perfekt durch Eure Unterstützung.
Vielen Dank für alles. Schaltplan laut Datenblatt operabel.
Bei einem anderen Aufbau ermittle ich einen bisherigen WK von 92%
Das glaube ich nicht, bestimmt ein Meßfehler.
Also, dieser Aufbau ergibt einen bisher ermittelten Wirkungsgrad von 55
Auch die 55% glaube ich nicht.
Aber dafür
brauche ich die excate Leistungsaufnahme. Der Input muss genauer besimmt
werden.
Wo ist das Problem, Spannung und Strom mit einen
Multimeter zu messen?
Die abgegebene mechanische Leistung zu messen ist da schon
etwas aufwändiger. Da mußt du den Motor belasten, also bremsen
und Drehzahl und Drehmoment messen.
Drehmoment kannst mit einer Seilbremse und zwei Federwagen
messen.
Wirkungsgrad ist dann abgegebene Leistung durch zugeführte
Leistung. Und das wird immer kleiner als 1 sein.
1 wäre dann 100%.
Diesen Aufbau traue ich nur wenige % zu.
Habe es noch mal, jetzt aber richtig gepolt, aufgesteckt. Peak Tech
Netzteil steht auf 3 Volt. Geht in LM3317 rein. Ausgang auf 2 Volt mit
Podi geregelt. Und sobald ich am netzteil die Spannung erhöhe, erhöht
sich auch die eingestellte 2 Volt Ausgangsspannung. So komme ich nicht
weiter.
Bei einem Volt Diff. will er logischerweise nicht. Guck ins Datenblatt - da steht drin, ab wann er garantiert funktionieren sollte.
von Stephan S. schrieb
Die abgegebene mechanische Leistung zu messen ist da etwas schwere<
Nein, nicht für mich. Ich brauche ein Bremsdrehmoment und eine Drehzahl der belasteten Welle um die mechanische Ausgangsleistung zu bestimmen. Drehzahl macht der Arduino und das Drehmoment macht die Bremszange, wie im Bild oben zu sehen. Nur der Eingangsstrom ist das knifflige, wenn man den Wirkungsgrad ermitteln will. Und das Problem ist im ersten Text beschrieben.
Dann nimm ein Zeigerinstrument und schalte dem Motor ein Elko parallel.
Das mit dem Elko ist eine tolle Idee, die mich nicht mehr loslässt. Der müsste direkt am Eingang von der Steuerung sein. Zudem müsste, so glaube ich es mal gesehen zu haben, noch ein Widerstand an Plus oder Minus vom Elko. Oder sogar an Plus und Minus vom Elko. Und die Steuerung vom Motor, sprich die Spulen, hängen dann direkt ohne Widerstände am Elko. Und dann beim Lastlauf mit dem Oszi am Elko die Spannungsverläufe beziffern.
Motoren ohne Eisen gibt es schon länger, z.B. in Kraftfahrzeugen.
In der Regel sind aber nur die Spulen ohne Kern, um die Wirbelstromverluste bei hohen Drehzahlen gering zu halten. Aber drumrum ist doch ne Menge Weicheisen nötig, um den Magnetkreis zu schließen. Luft und Holz sind schlechte magnetische Leiter.
Bei einem anderen Aufbau ermittle ich einen bisherigen WK von 92%. Und
das wäre ein Knaller. Das will ich jetzt genauer Untersuchen. Aber dafür
brauche ich die excate Leistungsaufnahme. Der Input muss genauer besimmt
werden.
Ich habe mal irgendwo eine Bastler-Website gefunden, da hat einer mit einem eisenfreien Generator einen Wirkungsgrad von über 100% hinbekommen.
Sein Denkfehler:
Er hat einen Akkuschrauber im Leerlauf laufen gelassen und die Leistungsaufnahme gemessen. Dann hat er damit den Generator angetrieben und wieder die Leistungsaufnahme des Akkuschraubers gemessen und die Abgabeleistung des Generators. Seine Annahme: Die Leistungsaufnahme des Akkuschraubers unter Last ist gleich der Leistungsaufnahme im Leerlauf plus die mechanisch abgegebene Leistung. Stimmt natürlich nicht.
Nur zur Erwähnung, falls du über 90% auf ähnliche Weise messen wölltest...
E-Motor.jpeg
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