Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

[Alleswasfliegt]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Mann kann es Landläufig von mir aus als Drehfeld benennen, ist es aber E-Technisch gesehen keins.

Hi
doch ist es, es ist halt kein umlaufender Sinus wie im Netz, aber das ist per Definition auch nicht nötig.

RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Um ein Drehfeld zu erzeugen reicht es wenn ein einzelner Block über 3 Leitungen um 120 Grad verschoben wird. Das ist nach den Oszillogrammen gegeben.

Der einzige der das, obwohl selbst gemessen, nicht zugeben kann ist MeiT.

Ich finds lustig wie jemand, nur weil er recht haben will sich immer mehr in Unsinn verstrickt !

[gegie]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Moin,


die Frage lautete doch: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hier die Antwort live gemessen (aus Posting #156 und #158):
Strom einer Phase und Akkustrom Volllast und Stelleröffnung 100%:
RC-Heli Community

Strom einer Phase und Akkustrom bei 100% Stelleröffnung und 50% Teillast:
RC-Heli Community

Stromverlauf aller drei Phasen:
RC-Heli Community

[claus-juergen]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

wie hat otto mal gesat ... einen hab ich noch :-)

also...

http://www.jpe.or.kr/On_line/admin/paper/files/8_JPE-10238.pdf

http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/APPLICATION_NOTE/CD00055518.pdf

schaut da mal rein.
auf seite 5 (bei st.com) ist da ein diagramm der möglichen spannungszeiger die ein bldc-controller generieren kann. (seite davor eine tabelle) es sind 8 verschiedene zeiger wobei 2 davon deckungsgleich sind (nullraumzeiger) - die beiden liegen in der mitte und die anderen bilden das sechseck. (die pulsmustergenerierung kann auch auf andere arten gemacht werden - das ist halt ein beispiel) (und die lagebestimmung kann über eine nicht bestromte phase oder über die sternspannung des systems gemacht werden)

nun sollte man tunlichst versuchen, die spannung so genau wie möglich an das drehfeld der maschine anzupassen, dass möglichst viel drehmoment entsteht - das wäre dann wenn der strom zeiger 90° (elektrisch) auf die magnetische ausrichtung des rotors steht.

da die leerlaufende maschine jetzt leider keine rechteckspannungen ausgibt sondern was anderes (hängt von der wicklung ab - kann ein sinus sein oder auch nur was ähnliches wie ein sinus) - passt das angelegte feld halt nicht immer perfekt - aber egal.
es wird in 60°-schritten (elektrisch) der drehung der maschine nachgeführt.

wenn man nun weniger als die volle spannung an die maschine legen will - und das bietet sich bei weniger als voller drehzahl an (sonnst knallts recht bald weil viel zu viel strom in die maschine fließt) - dann muss man den passenden der 6 spannungszeiger mit einem nullzeiger mischen - das passiert über die pwm - d.h. es wird die akkuspannung angelegt und wieder ein kurzschluss gemacht und wieder die akkuspannung und wieder ein kurzschluss ......
das nennt man dann pwm. (und nein - es ist nix kaputt wenn man den kurzschluss macht weil eben nur kurz)
durch die pulsbreite/duty cycle (stelleröffnung) kann man die spannungshöhe variieren.
und in dem zeitpunkt wo man die akkuspannung anlegt, fließt aus dem akku der gleiche strom wie in die motorphase rein - aber wenn man den kurzschluss macht, fließt aus dem akku nix mehr im motor fließt aber der strom weiter.
deswegen kann im mittel in der motorphase mehr strom fließen als aus dem akku - durch die aufteilung auf die drei phasen ergibt sich dann ein entsprechender rms-wert in den kabeln der bestimmt wieviel geheizt wird.
darüber zu diskutieren wieviel da jetzt genau wann und wo fließt, hat nur sinn wenn man sich auf einen bestimmten betriebspunkt festlegt.

meit´s erste oszillogramme waren echt hübsch gemacht - mein ich jetzt ernst.
warum die stromform so aussieht wie sie aussieht ist leicht erklärt.
der steller kann spannung nur in 60° schritten and die maschine legen - deswegen passen die spannungen nur in einem punkt gut und davor und danach eben nicht.
wenn man die maschine im leerlauf betreibt, dann passiert folgenes:
die spannung des reglers ist zu weit "vorne" - die generierte spannung der maschine ist zu niedrig - es beginnt strom in die maschine zu fließen - die maschine dreht sich und die generierte spannung steigt - sie passt allmählich besser zur vom steller generierten spannung - deshalb sinkt der strom nach einer sinuskurvenform - wenn beide gleich, dann ist der strom 0 - die maschine dreht sich weiter und ihre spannung sinkt gegen über der stellerspannung wieder - deswegen beginnt wieder strom zu fließen - steigung wieder wie eine sinuskurve.
dann schaltet der steller um 60° weiter - die gleiche phase ist noch bestromt - das selbe spiel von vorne. der steller schaltet wieder um 60° weiter - kein stromfluss in der phase - die nächsten 2x 60° wieder die zwei "sinusförmigen" nagativen hubbel und dannwieder 60° lang nix.
würde man die maschine belasten, dann würde in den phasen ein strom überlagert und irgendwann schauts dann halt nach rechteckförmigem stromverlauf aus - und zwar 2x 60° strom - 60° nix - 2x 60° negativer strom und 60° nix.

bezüglich drehfeld und strom und drehzahl.
der strom bewirkt in der maschine ein drehmoment - welches auch immer.
dieses drehmoment führt dazu dass die machinen beschleunigt, konstant läuft oder vielleicht sogar langsamer wird - hängt vom lastmoment ab - bei momentenüberhang der maschine wirds schneller - bei gleichstand bleibts gleich und bei weniger antiebsmoment als lastmoment wirds langsamer.
der steller versucht die angelegte spannung und somit den strom immer so zu stellen, dass der optimale winkel zum dauermagnet besteht.
wird die maschine schneller, so muss auch das drehfeld des reglers schneller laufen - aber immer synchron zum rotor - und wenn der rotor schneller läuft, dann generiert er mehr spannung und damit muss der regler auch mehr spannung an die maschine legen, damit noch strom reinfließen kann - sonst gibts kein drehmoment mehr.
warum man pwm und drehfeld schwer auf einem oszibild darstellen kann ist, weil das drehfeld mit einigen 100Hz läuft und die pwm mit mehreren kHz.
die "störungen" die meit in seinem oszillogramm hat wo der regler nicht voll durchgesteuert ist, kommen von den schaltflanken der fets aufgrund der pwn. ist aber mit einem shunt (und mit den meisten billigen strommesszangen (wie zum bieispiel die lem-dinger)) nicht besser hinzukriegen - nur mit enorm viel aufwand.

sodale ... noch kurz was zum thema stromrichter ... wie schon gesagt, ist ein bldc-controller auch ein stromrichter - aber eben mit bldc-betriebsart.
das was meit vielleicht meint sind stromrichter mit feldorientierter regelung (FOC). die versuchen nix anderes, nur dass sie nicht nur in 60° schritten die spannungszeiger anlegen, sondern zwei der 60° spannungszeiger mit einem nullspannungszeiger mischen - dadurch kann man dann auch zwischenstellungen realisieren und das feld eben nicht nur in hüpfern nachführen sondern kontinuierlich - das führt zu einer besseren drehmomentausbeute - aber zu mehr aufwand - sensorlos ist das kein einfaches spiel mehr.
aber es gibt keinen grund warum ein solcher antrieb bei einem laststoß - sprich pitchstoß - vom himmel fallen würde.

thema kippmoment: auch die brushlessmotoren haben ein kippmoment - schließlich sind sie ja psm´s.
wenn bei vollem motorstrom, das lastmoment noch ansteigt, kann der motor die drehzahl nicht halten - sollte klar sein - und wenn jetzt das drehfeld stur weiterläuft und der motor aber langsamer wird, weil er zu stark gebremst wird, dann wird er gegenüber dem anliegendem drehfeld zurückfallen, das drehmoment wird sinken weil der winkel zwischen den beiden nicht passt und würd stehen bleiben. er würde auch bei wegfallen der last nicht mehr anlaufen, weil durch die asynchronität kein antreibendes moment generiert wird.
warum das bei unseren antrieben anders ist, ist auch kein geheimnis. der steller merkt doch dass der motor langsamer wird bei überlast und geht mit dem drehfeld entsprechend zurück, dass die wieder synchron laufen. und die pwm passt er auch an die neue generierte spannung des motors an, sonst würde der strom stark ansteigen.

so ... ich habs jetzt nicht noch mal durchgelesen, wenn fehler sind dann fachlich diskutieren.




lg
c-j

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

wie hat otto mal gesat ... einen hab ich noch :-)

also...

http://www.jpe.or.kr/On_line/admin/paper/files/8_JPE-10238.pdf

http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/APPLICATION_NOTE/CD00055518.pdf

schaut da mal rein.

Hallo Jürgen,

warum nicht schön früher eine Erklärung geliefert, anstatt andere als Doof darzustellen.

Auch mal das hier lesen: Embedded.com: Designing a MCU-driven permanent magnet BLDC motor controller s Weblog
(Link ist von einem Chatteilnehmer)

Sieht wohl so aus, als ob nur ST sich mit dem Thema beschäftigt

Ich sehe dass du es ja schon verstehst, aber ich weis nicht, warum du unbedingt auf deine spezielle Betriebsart bestehst, wenn es einen passenderen Begriff dazu gibt.

Ein wenig OT zum Thema warum es für spezielle Betriebsfälle eigene Befriffe gibt:

- Ich habe 2 Zweiräder.
- Eins davon ist ein Fahrrad.
- Das andere hat einen Motor.
- Das zweite muss ja dann ein Fahrrad mit Motor sein. (spezieller Betriebsfall)
- das wäre dann ein Mofa.
- Mein Zweirad mit Motor hat aber 150PS.
- Demnach hätte ich ein Mofa mit 150PS.
- Ein Mofa darf aber nur 25km/h fahren und 1PS haben
- Demnach fahre ich sehr illegal.
- Aber ich habe trotzdem eine Betriebserlaubnis für mein "Mofa".
- Ein 15 Jähriger darf Mofa fahren.
- Mein Mofa darf er aber nicht fahren.

Irgendwas stimmt da doch nicht?

(und die lagebestimmung kann über eine nicht bestromte phase oder über die sternspannung des systems gemacht werden)

Wurde ja gesagt, EMK auf unbestromter Phase.... virtueller Sternpunkt zur Nulldurchgangserkennung.....

(hängt von der wicklung ab - kann ein sinus sein oder auch nur was ähnliches wie ein sinus)

Siehe Link Figure 2

es wird in 60°-schritten (elektrisch) der drehung der maschine nachgeführt

.

Ah, also sozusagen doch elektrisch kommutiert?

(Sind wir uns einig, dass bei einer Synchronmaschine am Netz der Rotor dem Drehfeld folgt?
Und wie du selbst gerade gesagt hast, dass hier die Schritte der Drehung nachgeführt werden.
Wirkung <=> Ursache.)

wenn man nun weniger als die volle spannung an die maschine legen will - und das bietet sich bei weniger als voller drehzahl an (sonnst knallts recht bald weil viel zu viel strom in die maschine fließt)

Ganz verstehe ich dich nicht.
Vielleicht meinst du "Warum dreht ein Bürstenmotor nicht unendlich hoch im Leerlauf" (Okay, ein Reihenschlussmotor würde es tun)
Warum er das nicht macht, wurde hier schon mehreren Usern erklärt.
Mit steigender Drehzahl mehr EMK..... Wenn EMK und angelegt Spannung gleich (bis auf Verluste) ist die Leerlaufdrehzahl erreicht. Also auch kein Differenzstrom, der den Stator weiter antreiben könnte.
Wird der Motor belastet, sinkt die Drehzahl... EMK != angelegte Spannung => Strom => Drehmoment.

Unsere BLs:
Selbst hast Du eben gesagt, die Schritte werden der Drehung nachgeführt.
Ganz genau, und zwar solange bis auch wieder EMK = angelegt Spannung.
Analog zum Bürstenmotor.

- dann muss man den passenden der 6 spannungszeiger mit einem nullzeiger mischen - das passiert über die pwm - d.h. es wird die akkuspannung angelegt und wieder ein kurzschluss gemacht und wieder die akkuspannung und wieder ein kurzschluss ......
das nennt man dann pwm. (und nein - es ist nix kaputt wenn man den kurzschluss macht weil eben nur kurz)
durch die pulsbreite/duty cycle (stelleröffnung) kann man die spannungshöhe variieren.
und in dem zeitpunkt wo man die akkuspannung anlegt, fließt aus dem akku der gleiche strom wie in die motorphase rein - aber wenn man den kurzschluss macht, fließt aus dem akku nix mehr im motor fließt aber der strom weiter.

Du meinst wohl das richtige, aber Kurzschluss ist sehr doof ormuliert.
Die PWM schaltet nur Spannung ein und aus.
Was du wahrscheinlich mit Kurzschluss meinst, ist der Strom über die Freilaufdiode, der den Motorstrom aufrecht erhält. Siehe Link Figure 6.
Da ist vereinfacht nur der Fall für die Pause der PWM.
Wenn man sich dann auch ein Bild der vollen Brücke anschaut mit 6 Fets, würde man sehen, dass in jedem Fet eine Diode drin ist, die als Freilaufdiode wirkt.
Das habe ich in einem früheren Beitrag schon erwähnt.
Dann gibt es noch den aktiven Freilauf (den ich schon in einem früheren Beitrag erwähnt habe).
Beim aktiven Freilauf wird der Mosfest durchgeschaltet, wo gerade der Freilaufstrom durchlaufen würde. So lassen sich die Verluste der Diode verringern. (Drehmoment steigt auch was)

gegies Bilder bei Teilansteuerung zeigen schön wie das mit dem Stromrippel ist.
Wurde schon gesagt, ist der Rippel zu gross oder sogar lückend, ist die Induktivität zu klein.

deswegen kann im mittel in der motorphase mehr strom fließen als aus dem akku - durch die aufteilung auf die drei phasen ergibt sich dann ein entsprechender rms-wert in den kabeln der bestimmt wieviel geheizt wird.

Also mehr Energie raus, als rein ?

darüber zu diskutieren wieviel da jetzt genau wann und wo fließt, hat nur sinn wenn man sich auf einen bestimmten betriebspunkt festlegt.

Also die Vorraussetzung ist erstmal, dass die Induktivität nicht zu kein ist.

An gegies Strommessung Motorkabel und Akku kann doch sehr eindeutig sehen, wieviel Strom da fliest.
Abgesehen von der Stromform, die du weiter unten erklärst und ich auch kommentieren werde

meit´s erste oszillogramme waren echt hübsch gemacht - mein ich jetzt ernst.
warum die stromform so aussieht wie sie aussieht ist leicht erklärt.
der steller kann spannung nur in 60° schritten and die maschine legen - deswegen passen die spannungen nur in einem punkt gut und davor und danach eben nicht.
wenn man die maschine im leerlauf betreibt, dann passiert folgenes:
die spannung des reglers ist zu weit "vorne" - die generierte spannung der maschine ist zu niedrig - es beginnt strom in die maschine zu fließen - die maschine dreht sich und die generierte spannung steigt - sie passt allmählich besser zur vom steller generierten spannung - deshalb sinkt der strom nach einer sinuskurvenform - wenn beide gleich, dann ist der strom 0 - die maschine dreht sich weiter und ihre spannung sinkt gegen über der stellerspannung wieder - deswegen beginnt wieder strom zu fließen - steigung wieder wie eine sinuskurve.
dann schaltet der steller um 60° weiter - die gleiche phase ist noch bestromt - das selbe spiel von vorne. der steller schaltet wieder um 60° weiter - kein stromfluss in der phase - die nächsten 2x 60° wieder die zwei "sinusförmigen" nagativen hubbel und dannwieder 60° lang nix.

Ja, genau so ist.

Zu dem Zeitpunkt der Messung kam mir der Verlauf schon komisch vor.
Da es bei der Messung aber darum ging zu zeigen dass der Strom 2/3 der Zeit fliest, habe ich eine falsche Aussage gemacht und Schwingkreis gesagt.
Erst danach (nach der Zeitsperre) ist es mir erleuchtet

würde man die maschine belasten, dann würde in den phasen ein strom überlagert und irgendwann schauts dann halt nach rechteckförmigem stromverlauf aus - und zwar 2x 60° strom - 60° nix - 2x 60° negativer strom und 60° nix.

das ist an gegies Messungen unter Last zu sehen. Habe gegie darauf angesprochen, er hats aber nicht gesehen

bezüglich drehfeld und strom und drehzahl.
der strom bewirkt in der maschine ein drehmoment - welches auch immer.
dieses drehmoment führt dazu dass die machinen beschleunigt, konstant läuft oder vielleicht sogar langsamer wird - hängt vom lastmoment ab - bei momentenüberhang der maschine wirds schneller - bei gleichstand bleibts gleich und bei weniger antiebsmoment als lastmoment wirds langsamer.

Das macht auch ein Bürstenmotor.
(wie auch unere elektrisch kommutierten )

der steller versucht die angelegte spannung und somit den strom immer so zu stellen, dass der optimale winkel zum dauermagnet besteht.

Das mit dem Optimalen Winkel stimmt, aber hat nix mit der Spannung zu tun.

wird die maschine schneller,

Also einfach so, ohne das sich irgendwas ändert, läut eine Maschine nicht schneller.

so muss auch das drehfeld des reglers schneller laufen - aber immer synchron zum rotor - und wenn der rotor schneller läuft, dann generiert er mehr spannung und damit muss der regler auch mehr spannung an die maschine legen, damit noch strom reinfließen kann - sonst gibts kein drehmoment mehr.

erstmal hat es wieder nix mit angelegten Spannung zu tun.
Da verwechselt du Wirkung und Ursache.

Freiwillig wird Strom nicht irgendwohin zu fliesen, dazu braucht es Widerstand
Es wurde in Foren schon diskutiert.
Beim Motor ist Drehzahl die Folge von Spannung.
Der Strom ist die Folge von Drehmoment und nicht umgekehrt.

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

warum man pwm und drehfeld schwer auf einem oszibild darstellen kann ist, weil das drehfeld mit einigen 100Hz läuft und die pwm mit mehreren kHz.
die "störungen" die meit in seinem oszillogramm hat wo der regler nicht voll durchgesteuert ist, kommen von den schaltflanken der fets aufgrund der pwn. ist aber mit einem shunt (und mit den meisten billigen strommesszangen (wie zum bieispiel die lem-dinger)) nicht besser hinzukriegen - nur mit enorm viel aufwand.

Schön gesagt
Hatte ich auch gesagt, das ich nur mit Shunt gemessen habe.
Aber gegie hat eine sehr gute und relativ günstige Lösung gefunden.
Die ist sogar ziemlich gut. Seine LEMs gehen bis 150kHz, sodass sich keiner Sorgen machen muss, dass da was verschleiert wird. Das die Bandbreite begrenzt ist, hat sogar Vorteile.

sodale ... noch kurz was zum thema stromrichter ... wie schon gesagt, ist ein bldc-controller auch ein stromrichter - aber eben mit bldc-betriebsart.
das was meit vielleicht meint sind stromrichter mit feldorientierter regelung (FOC). die versuchen nix anderes, nur dass sie nicht nur in 60° schritten die spannungszeiger anlegen, sondern zwei der 60° spannungszeiger mit einem nullspannungszeiger mischen - dadurch kann man dann auch zwischenstellungen realisieren und das feld eben nicht nur in hüpfern nachführen sondern kontinuierlich - das führt zu einer besseren drehmomentausbeute - aber zu mehr aufwand - sensorlos ist das kein einfaches spiel mehr.

Du hast oben gesagt, dass die Schritte nachgeführt werden.
Die nicht bestromte Phase wirds zu Positionserkennung verwende.

Wäre das dann nicht eine FOC?

aber es gibt keinen grund warum ein solcher antrieb bei einem laststoß - sprich pitchstoß - vom himmel fallen würde.

Das war bezogen auf einen Synchronmotor mit fester Feldfrequenz wie er überall, (aber nicht bei uns eingesetzt wird).
Wie du ja unten auch schreibst, würde der heli doch vom Himmel fallen, wenn das Kippmoment überschritten wird.

thema kippmoment: auch die brushlessmotoren haben ein kippmoment - schließlich sind sie ja psm´s.
wenn bei vollem motorstrom, das lastmoment noch ansteigt, kann der motor die drehzahl nicht halten - sollte klar sein - und wenn jetzt das drehfeld stur weiterläuft und der motor aber langsamer wird, weil er zu stark gebremst wird, dann wird er gegenüber dem anliegendem drehfeld zurückfallen, das drehmoment wird sinken weil der winkel zwischen den beiden nicht passt und würd stehen bleiben. er würde auch bei wegfallen der last nicht mehr anlaufen, weil durch die asynchronität kein antreibendes moment generiert wird.

Gut erklärt.
Da steht aber, dass die Feldfrequenz verringert wird.

warum das bei unseren antrieben anders ist, ist auch kein geheimnis. der steller merkt doch dass der motor langsamer wird bei überlast und geht mit dem drehfeld entsprechend zurück, dass die wieder synchron laufen.

Ich wuste garnicht dass unserer Regler Gefühle haben und was merken können.

"merken" tut der Regler dass sich was verändert hat z.B. an dem Nulldurchgang und reagiert darauf in dem er die Blockkommutierung (deine 60Grad Schritte) länger oder kürzer macht.
(Zwickmühle: wenn 60° länger oder kürzer werden, sind es dann noch 60° ?)
Sieht mir echt nach Blockkommutierung aus.

und die pwm passt er auch an die neue generierte spannung des motors an, sonst würde der strom stark ansteigen.

Bei Vollgas wird da überhaupt keine PWM sein.
Die PWM ist unabhängig von der Blockkommutierung. (Nur beim Anlauf wird ein wenig PWM benötig)

An gegies Bildern

RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

wo der Motor bei Vollgas unterschiedlich belastet wird kann man sehen, dass da keine PWM ist.

An Ende ist es nur eine Frage von Ursache und Wirkung.

Die Ansteuerung macht es, wie sich das Gesamtsystem verhält und was dann Ursache und Wirkung ist.

Sind wir uns wenigstens einig, dass die Ansteuerung bei unseren Motoren nicht Sinus ist?
Grüße

[gegie]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hi zu:

MeiT: (...) das ist an gegies Messungen unter Last zu sehen. Habe gegie darauf angesprochen, er hats aber nicht gesehen

ßh nicht mit Absicht - hab eben nachgesehen aber wieder nix gefunden.
Stoße mich mal bitte direkt mit der Nase darauf falls noch von Bedeutung!

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hi,

RC-Heli Community - Einzelnen Beitrag anzeigen - Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Okay

nicht direkt angesprochen:

Wenn man dein Bild 1 anschaut, was offensichtlich bei 100% ist, kann man sogar die Schwingung erkennen, die auch bei meinen Messungen zu erkennen ist.

Deine Antwort darauf muss wohl in dem gelöschten Beitrag 164 sein, oder ich habe mir verlesen.

Grüße

[gegie]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

... auch so - das ist, wie ich finde, noch besser hier erkennbar:
RC-Heli Community
Man kann die "geschalteten" Phasen im unteren Diagramm deutlich erkennen und nachzählen.

Interessant fände ich noch mal Unterschiede zum "Aktiven-Freilauf" on/off zu machen (Du erwähntest es ja schon).
Habe mal nachgesehen und so wie ich das verstehe, kann man bei den YGE-Stellern den "Act-Freew." on/off stellen auf der ProgCardII-S2.
... naja - es kommt auch wieder mal eine Schlechtwetterperiode und ich nutze für meine Mot.-Messungen u.a. den YGE120HV ...

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

.......
Interessant fände ich noch mal Unterschiede zum "Aktiven-Freilauf" on/off zu machen (Du erwähntest es ja schon)......

Hi,

wenn man beim Jazz (oder war es der BEAT?) in den Carmodus schaltet, dann ist der aktive Freilauf deaktiviert. (lange her, dass ich den Carmodus verwendet habe )

Was man dann sehen wird oder auch nicht, ist dass der Rippel sind ändert.

Beim Bürstenmotor ist der Unterschied mit und ohne Freilaufdiode extrem, weil eben der Strom im Moror während der Pausen fehlt.

Wie ich schon erwähnt habe, sind bei unseren BL Regler Brücken mit MosFets drin.
MosFets haben die Diode mit drin.
Deshalb gibt es keine extra Freilaufdiode.
Mit dem aktiven Freilauf wird allerdings der Verlust auf Grund der Druchlasspannung der Diode verringert.

Damit der Unterschied des aktiven Freilaufs auch deutlich wird, wirst du wahrscheinlich die Ansteuerung (servoeingang) so anpassen müssen, dass Du bei beiden messung das gleiche PWM Verhältnis hast. Dann wird dabei rauskommen, dass das Drehmoment steigt.

Anders gemessen, im Ergebnis wird Eta höher sein, bei gleicher Ausgangsleistung.
Natürlich ist der Effekt vom aktiven Freilauf von Regler und Motor und PWM Verhältnis abhängig.

Viel Unterschied ist da nicht, weil die paar mV sind nicht viel.
Aber genau das kann den Unterschied machen, warum manche BL-Regler Teillast besser vertragen.

Grüße

[claus-juergen]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hallo noch mal zusammen:

mit dem thema beschäftigt sich nicht nur st - auch ti, uc (was jetzt ti ist), atmel, microchip, .... und ähnliche konsorten beschäftigen sich damit - ist halt nur eine frage des findes.

Meit: eine FOC ist eine field oriented control / feldorientierte regelung - das implementieren wir in unseren antrieben ... das hat nix mit zwei phasen bestromen und an der dritten messen zu tun.

http://www.ti.com/lit/an/bpra073/bpra073.pdf

das gibt eine ganz nette übersicht - auch raumzeigerrechnung (ab seite 3 - und auch auf wikipedia) und das regelschema (seite 6)

ich versteh jetzt warum du glaubst, dass eine psm mit umrichter vom himmel fallen würde ... mit konstanter feldfrequenz würde das eventuell wirklich passiern ... aber ... und jetzt kommts .... kein frequenzumrichter stellt für eine synchronmacshine fixe feldfrequenz zur verfügung ... das wäre wirklich für kaum einen anwendungsfall sinnvoll.
die werden auch alle geregelt und da fällt eben bei einem laststoß nix außer tritt. für asynchronmaschinen kann man einen "dummen" F/U betrieb fahren - d.h. fixe frequenz mit entsprechender spannung (und auch die asm kann kippen - allerdings erst sehr spät) - sonst macht das kein mensch.
außer in kraftwerken - da hängen die generatoren direkt am netz - aber da steckt auch einiges an regelung dahinter und außerdem ist die dynamik des antriebes eher gering.

was meinst du mit:"Da steht aber, dass die Feldfrequenz verringert wird." ?? da hab ich jetzt keine idee.

"Bei Vollgas wird da überhaupt keine PWM sein.
Die PWM ist unabhängig von der Blockkommutierung. (Nur beim Anlauf wird ein wenig PWM benötig)" ...Meit das ist so nicht richtig - es wird immer eine PWM generiert - nur be 100% nicht - darunter immer.
die spannung des reglers muss zur spannung der maschine passen - und da ist eine linearer zusammenhang (mal diverse unerwünschte effekte in der maschine beseite gelassen) zwischen spannung und drehzahl. deswegen bei 90% drehzahl - 90% regleröffnung - sprich 90% duty cycle der pwm

ja ... wir sind uns einig, dass die ansteuerung kein sinus ist - das hab ich aber nie behauptet.

aktiver freilauf:
der aktive freilauf wird realisiert, indem in der aktiv pwm-generierenden brücke nur der high-side fet geschaltet wird. den low-side part übernimmt die diode.
das führt dazu, dass der steller keinen negativ momentenbildenen strom einstellen kann - der motor kann nur treiben oder leerlaufen.
wird der low-side fet auch aktiv angesteuer, kann der steller den motor bremsen - also auch negatives moment generieren.
im spannungsbild dürfte das meiner meinung nach kaum einen unterschied machen - nur die flussspannung der diode ist geringfügig höher als die kanalspannung des fets - sonst ist da kein unterschied - außer wie gesagt beim bremsen (im leerlauf müßt ich kurz nachdenken ob da ein unterschied sein kann/soll/muss)
d.h. mit dem AKTIVER FREILAUF werden die VERLUSTE im regler HßHER wegen der höheren flussspannung der diode und der WIRKUNGSGRAD GERINGER.
ein minimal verändertes pulsmuster bzw. stromrippel kann man vielleicht feststellen wenn man ganz geringe drehzahlen, sprich motorspannungen fährt - da macht der unterschied flussspannung diode/kanalspannung fet ein wenig unterschied und man braucht im aktiven freilaufbetrieb ein wenig weniger pulsbreite um auf die gleiche mittlere spannung zu gelangen.

wenn du bei bürstenmotoren keine freilaufdiode verwendest (und ich nehme an, dass du da dann auch keinen fet verwendest) dann knallts - der motor ist eine induktivität - und wenn da keine diode oder low-side fet da ist, der den strom weiterfließen läßt wenn der high-side fet ausschaltet - dann generiert die induktivität eine hohe spannung - beliebeig hoch - bis der strom wieder fließen kann - und da ist dann aber gaaaaanz sicher was hinüber.
u = L*di/dt (d.h bei einer spontanen stromänderung in der spule di/dt von quasi unendlich (strom wird durch den high-side fet abgeschaltet und darf nirgends weiterfließen) würde die induktivität eine unendlich hohe spannung generieren)

so ... und nun wieder sachliche gegenargumente

lg
c-j

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hallo Jürgen,

obwohl ich ja gesagt hatte, dass du vielleicht doch verstanden hast, bin ich nun doch nicht mehr so der Meinung.

Ich glaube du bist einfach ein Theoretiker, der noch nicht mal ein Lötkolben in der Hand hatte.

Damit ich deine Aussage zum Aktiven Freilauf verstehe:

Jemand macht sich Gedanken, programmiert dann den nicht trivialen Aktiven Freilauf in den Regler, damit danach die Verlust höher sind, also wenn kein aktiver Freilauf drin wäre?

Abgesehen davon dass es schon theoretisch nicht so schwer ist, ist es praktisch auch nicht so schwer zu verstehen.

Ich zitiere mal aus der Anleitung zum PowerJazz:

3.2 Teillastfestigkeit und aktiver Freilauf
Um den Wirkungsgrad im Teillastbereich zu
optimieren, verfügt der Power Jazz Drehzahlsteller
über den aktiven Freilauf. Er
verbessert den Wirkungsgrad im Teillastbetrieb
und verringert so die Erwärmung des
Drehzahlstellers. Der aktive Freilauf wird bei zu
wenig Last abgeschaltet. Dies kann zu einem
kleinen Drehzahlsprung führen.
Der Power Jazz ist durch seinen aktiven Freilauf
voll teillastfest.

Naja, dann hätte es Kontronik wohl Deiner Meinung nach nicht verstanden?
Wenn mal googelt, dann wird man feststellen, dass es fast jeder Hersteller drin hat. (nicht in allen Regler, da es nicht trivial ist)

Nach deiner Aussage müsten die Verluste höher sein, warum vertragen die dann Teillast besser?

u = L*di/dt (d.h bei einer spontanen stromänderung in der spule di/dt von quasi unendlich

Ich habe vergessen, Du lebst in einer idealen Welt, wo es keine anderen Umstände gibt.

Da du ja offensichtlich keinerlei Praxiserfahrung hast, sage ich dir einfach mal, dass bei Bürstenmotor Kondensatoren zur Entstörung parallel angeschlossen werden.
Das kann auch mal 470n sein.

Jetzt können wir noch lange darüber diskutieren, ob 470n ausreichen um den Anstieg der Induktionsspannung vom Bürstenmotor so erträglich zu machen, dass die Höhe unbedenklich für die Elektronik ist. Probier es doch einfach aus. Nen ollen Bürstenregler und nen 540er wirst du doch noch da haben?

So oft wie es deiner Meinung nach knallen müste, hätten sicher schon sehr viele Leute das Hobby aufgegeben.

Grüße

[claus-juergen]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

also ... ich gebs zu - das über den aktiven freilauf war quatsch ... aber ich erkenne meinen irrtum beim nochmaligen durchlesen und weiß sogar was mein denkfehler war - wenn du wüßtest wo der irrtum liegt hättest du mich drauf hinweisen können anstatt einfach nur was aus einer bedienungsanleitung rauszukopieren und zu schimpfen.

mein fehler war, dass es noch sehr früh am morgen war und ich anscheinden nicht ausgeschlafen war.
ich hab stur an den betriebsmod bremse oder nicht bremse gedacht wie es bei den ersten bl-reglern war (keine ahnung warum) - und da funkt der "nicht bremse" betrieb so wie ichs beschrieben hab.
der aktive freilauf soll genau das verhindern was ich gesagt hab - die höhere verlustleistung in den diode aufgrund höherer flussspannung - deswegen schaltet man den fet durch - und zwar nur für die zeit die die diode leiten würde - das ist dann wie ein freilauf - aber eben aktiv um die verlustleistung zu senken. (und das ist tatsächlich nicht trivial - wenns ordentlich funken soll)

das steigert wie meit schon gesagt hat und wie auch kontronik schreibt die teillastfähigkeit. nicht nur weil die verlustleistung insgesamt weniger wird, sondern auch weil die parasitäre diode in den fets die sich aufgrund des aufbaus einfach ergibt, nicht zwangsläufig die gleich stromtragfähigkeit hat wie der fet selbst. deswegen waren die dinger teilweise so gut wie gar nicht teillastfähig im heli-betrieb.

und glaub mir - ich hab schon einen lötkolben gehalten und ich kanns auch :-)

zum kondensator am dc-motor: gehen wir von 10A aus - is halt ein kleiner motor. eine schaltfrequenz von 10kHz und einem duty cycle von 50%. d.h. der strom müßte ohne diode in den kondensator fließen und zwar für 50µs.
u = i*t/c -> 10A*50us/470nF = 1060 V - na bin mal gespannt welche regler für die spannung ausgelegt ist.
ich kenne keine einzige schaltung eines dc-stellers wo keine diode verbaut wäre - entweder wirklich als diode oder im fet.

lg
claus-jürgen

ps. ich habs wieder kein zweites mal gelesen - bei fehler bin ich wieder für eine diskussion bereit.

[MeiT]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

...
ich kenne keine einzige schaltung eines dc-stellers wo keine diode verbaut wäre - entweder wirklich als diode oder im fet....

Hallo,

als kleiner Bub hab ich Bürstensteller selbst gebaut. Da gab es nix, was ich nicht ausprobiert habe

Grüße

[claus-juergen]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

interessanter versuch - aber irgend einen anderen pfad muss sich der strom gefunden haben - der ko ist zu klein.
das beispiel mit den 1060V stimmt natürlich nur bei unendlich großer induktivität.
wenn man von c. 500µH ausgeht - das ergibt 1A rippel bei 10V (is halt eine kleine maschine) - dann ergibt sich nach (C*U^2)/2 = (L*I^2)/2 auch noch immer über 300V

wär interessant wo der strom hingeflossen ist.

aber egal - letztendlich vertreten wir doch sehr ähnliche ansichten mit eventuell unterschiedlichem erklärungsansatz.
vielleicht sollten wirs dann auch mal gut sein lassen, da es schon lange nicht mehr um das eigentliche thema geht.

ich wünsch noch einen schönen sonntag - wir sollten das schöne wetter nutzen - viele schöne wochenende werden wahrscheinlich nicht mehr kommen dieses jahr.

lg
c-j

[rogerz]

AW: Wieviel Strom fliesst zwischen Regler und Motor wirklich?

Hallo Leute,

Immer wieder fällt mir auf, dass die Steckverbindung zwischen Regler und Motor
meist kleiner gewählt wird als die Verbindung Akku zu Regler. Fliesst denn da
wesentlich weniger Strom?! Wenn ja wieviel Prozent in etwa wenn man bei Akku - Regler
von 100% ausgeht?

Hallo Tim,

das hängt in erster Line mal davon ab, was genau angetrieben wird (Propeller? Fahrzeug?)
und dann noch vom aktuellen Arbeitspunkt, also ob der Motor bei voller Drehzahl betrieben
wird oder bei Teillast.



1. Fall Propeller:

Bekanntlich steigt bei einem Propeller die Leistung mit der 3. Potenz mit der Drehzahl:

P_propeller ~ N³

Wenn wir annehmen, daß der Motor einen Wirkungsgrad von 100% hat, nimmt der Motor an seinen
Klemmen ebenfalls eine Leistung auf, die mit der 3. Potenz mit der Drehzahl steigt:

P_ac ~ N³

Die vom Motor induzierte Spannung U_ac verhält sich linear zur Drehzahl:

U_ac ~ N

... und der Motorstrom I_ac steigt quadratisch mit der Drehzahl und linear mit dem Drehmoment:

I_ac ~ N² I_ac ~ M


Betrachten wir damit den idealen Fall, daß auch Regler mit 100% Wirkungsgrad
arbeitet, wird auch die aus dem Akku entnommene Leistung mit der 3. Potenz über die Drehzahl
ansteigen:

P_dc ~ N³ (da: P_dc = P_ac = P_propeller)

Bei einem idealen Akku ist die Akkuspannung unabhängig zum entnommenen Akkustrom, der Akkustrom
I_dc steigt deshalb wie die Leistung ebenfalls mit der 3. Potenz über die Drehzahl:

I_dc ~ N³



Mit dieser Vorarbeit können wir den Phasenstrom I_ac nun in Abhängigkeit zum Akkustrom I_dc
ausdrücken, wie in Deiner Frage gewünscht:

I_ac / I_dc = N² / N³ ... oder vereinfacht: I_ac / I_dc = 1 / N ... oder I_ac = I_dc / N

dabei ist N nicht die absolute Drehzahl in U/min sondern das Verhältnis der aktuellen Drehzahl
zur max. Drehzahl. Zum Beispiel wäre N=0.5 bei "halber Drehzahl", was gleichbedeutend ist mit
"halber Regleröffnung" oder PWM = 50%

N=1,00 ... I_ac = I_dc (PWM=100%, max. Drehzahl)
N=0,75 ... I_ac = 1,33 * I_dc (PWM= 75%)
N=0,50 ... I_ac = 2,00 * I_dc (PWM= 50%)
N=0,25 ... I_ac = 4,00 * I_dc (PWM= 25%)
N=0,10 ... I_ac = 10,0 * I_dc (PWM= 10%)
usw.

Das sagt nur etwas über das Verhältnis von I_ac zu I_dc aus aber nichts über die tatsächliche
Größe der Ströme! I_dc ist natürlich seinerseits auch von N abhängig, und zwar wie oben schon
gezeigt: I_dc ~ N³

In einem beliebigen Arbeitspunkt ist der Phasenstrom also immer größer als der Akkustrom! Nur
beim Sonderfall "max. Drehzahl, N=1,0" ist der Phasenstrom gleich dem Akkustrom und genau
hier werden gleizeitig die größten Ströme erreicht, auf die hin die Steckkontakte ausgelegt
werden müssen.

Der Phasenstrom I_ac läßt sich damit also leicht berechnen, wenn der Akkustrom I_dc und die
Regleröffnung (PWM) bekannt sind und der maximale Akkustrom bei 100% Regleröffnung unter
gleichen Bedingungen (z.B. Standschubmessung) bestimmt wurde. Den Akkustrom kann man gut messen,
die Regleröffnung gibt man selbst vor.
Ein zu großer Propeller könnte z.B. schon bei N=0,5 zu einem unzulässig großen Phasenstrom I_ac
führen, obwohl akkuseitig ein Strom gemessen wird, der noch weit unter dem max zulässige Strom
nach Regler-Datenblatt liegt.

Der oben berechnete Phasenstrom fließt nur jeweils zu 2/3 der Zeit einer jeden elektrischen
Feldperiode in den Motorphasen. Das wurde hier ja schon für die Blockkommutierung gezeigt,
nachgemessen und diskutiert.

Wenn Du mit dem Regler also einen Propeller antreibst, werden die Stecker am Motor entsprechend
weniger belastet als die Stecker zum Akku, sofern Dein Propeller richtig angepaßt ist.




... etwas anders sieht es noch aus, wenn Du ein Fahrzeug antreibst:


2. Fall Fahrzeug (Traktionsantrieb):

Zunächst mal ist das Drehmoment und somit (wegen I_ac ~ M) auch der Phasenstrom I_ac
unabhängig von der Drehzahl. Langsames Fahren an einer steilen Steigung verlangt z.B.
wesentlich mehr Drehmoment als schnelles Bergabfahren.

Auch hier fließt der Phasenstrom natürlich nur zu 2/3 der Zeit in den Motorphasen. Jedoch läßt
sich aus dem Akkustrom I_dc und der Regleröffnung (PWM) alleine nicht mehr auf den Phasenstrom I_ac
hochrechnen. Für Traktionsantriebe ist es also unabdingbar, den tatsächlichen Motorphasenstrom
zu messen und zu begrenzen, denn er kann auch bei nur langsamer Drehzahl und geringer
Leistungsaufnahme aus dem Akku unerwartet hoch sein und gefährlich für den Regler werden!




Gruß,
Rolf
SLS-Sinusleistungssteller!