Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

[Diablol]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Weil vllt die niedrigste Drehzahl trotzdem nicht die effizienteste ist! Generell gilt aber trotzdem mehr Drehzahl = höhere Verbrauch dagegen brauch man ja nicht diskutieren. Moderne Automatik Autos haben da schon ihre eigenen speziellen Schalt und Effizienz Kurven.

Und jetzt würd ich vorschlagen damit aufzuhören den Verbrennungsvorgang eines Motors mit der Hitzeentwicklung eine BL Motors zu vergleichen...

Der Inder hat schon recht, das Log bringt einem so erst mal nix.

Wenn der Motor bei der halben Drehzahl (die ja eigentlich nur möglich wäre, wenn man Motor auch die halbe Spannung anliegt, was der Schaltregler nicht realisieren kann, denn er kann ja immer nur voll auf oder voll zu machen), dann fließt durch den Motor der doppelte Effektiv-Strom dessen, was als Akku-Strom gemessen wird.

Die elektrische Verlustleistung am Motor entsteht aber ausschließlich durch den effektiven Motorstrom.
Daraus resultiert, dass auch bei scheinbar geringerem Strom (weil am Akku gemessen) ggf. auch am Motor eine vergleichbare Verlustleistung auftreten kann.

jop, sehr gut.
Und selbst wenn man dann annimmt dass der Motorstrom bei hoher und niedriger Drehzahl gleich wäre, ergäbe sich allein schon durch die Kühlung unterschiedliche Temperaturen.
Einfach erklärt ist das ganze nicht und es passen vllt auc nicht auf jedes SEtup alle Puzzleteile.

[ThomasC]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

@Hanss: Verbrennungsmotoren laufen nicht in allen Bereichen gleich effizient, evtl. legt der Hersteller das Getriebe daher so aus. Außerdem führt niedertouriges Fahren unter Last zu erhöhtem Verschleiß, die ganzen Harleyfahrer müssen nur deswegen so viel schrauben, weil sie ihre Mühlen viel zu niedertourig fahren

@Inder: im Grunde hast Du Recht. Was vom Akku abgegeben wird, ist Leistung. Wenn man die Effektivspannung senkt, muß für die gleiche Leistung ein höherer Strom zugeführt werden. Ich hab das in der Praxis aber bisher nicht messen können.

Hast Du eine Messung, inwiefern sich Akkustrom und Motorstrom nicht-linear zueinander verhalten wenn man im Flug die Drehzahl reduziert? Ich habe leider keine Motorstrom-Meßmöglichkeit...würde mich tatsächlich mal interessieren...

[Inder-Nett]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Der Vergleich zum Verbrenner mit X-Gang-Getriebe hinkt auf allen Vieren, ist in keiner Weise auf Elektroantrieb mit starrer ßbersetzung übertragbar.
Die Automatiken (gerade wenn sie so viele Gänge haben) sind absolut präzise auf das Wirkungsgrad-Kennfeld des Motors abgestimmt und versuchen stets, den Motor in der für die Lastsituation idealen Drehzahl zu fahren.
Da versteht es sich von selbst, dass die Automatik runterschaltet, wenn eine Steigung kommt. Wenn das nicht nötig wäre, dann würde das im Umkehrschluss bedeuten, dass die Automatik nicht vernünftig auf die Fahrt in der Ebene abgestimmt wäre.

Beim Elektroantrieb ohne Getriebe haben wir aber (zusätzlich zu den vorhin beschriebenen Problemen) ein weiteres:
Wenn der Antrieb ungünstig übersetzt ist und dem Motor ein zu hohes Drehmoment abverlangt wird, dann bricht nicht nur die Drehzahl ein, der Stromverbrauch steigt auch extrem an, d.h. die innermotorischen Verluste steigen sprunghaft an (das Problem hat ein Verbrenner grundsätzlich nicht).
Das kann z.B. dann passieren, wenn durch zu viel Pitch (bei zu niedriger Drehzahl oder zu starken Lastwechseln) die Belastung über das Moment hinaus geht, was der Motor noch mit angemessenenm Wirkungsgrad erbringen kann.

@ThomasC
Den effektiven Motorstrom zu messen ist nicht so einfach und im Grunde auch die Mühe nicht wert.
Das ist im Grunde auch nicht nötig, weil es eine Milchmädchenrechnung ist.
Die Verluste am Regler sind vernachlässigbar gering, heißt: da kommt hinten fast die gleiche Leistung raus, wid vorn rein geht.
Die effektive Motorspannung ist direkt proportional zur Drehzahl, d.h wenn z.B. der Motor bei 2/3 der Vollgasdrehzahl dreht, dann kann da hinten nur 2/3 der Akkuspannung anliegen, also muss 3/2 (= das 1,5-fache) des Akkustroms fließen (abzüglich Verluste), damit die Leistung wieder stimmt.

Das macht auch das Dilemma mit dem max. Motorstrom noch schlimmer.
Wenn ich einen Motor, der max. 100A effektiv umsetzen kann, über den Regler auf 50% seiner Lehrlaufdrehzahl herunter regele, dann bin ich schon bei über 50A Akkustrom im ßberlastbereich des Motors!

[ThomasC]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

@ThomasC
Den effektiven Motorstrom zu messen ist nicht so einfach und im Grunde auch die Mühe nicht wert.

Wäre mal interessant gewesen. Bei herkömmlichem Drehstrom aus der Leitung kenne ich mich etwas aus (Industrieelektroniker), mich hätten Beispiele aus dem Modellbaubereich interessiert, vor allem im Hinblick auf die Einschätzung, welchen Einfluß die Hysteresekurve der Statorbleche auf die Verluste bei verschiedenen Drehzahlen tatsächlich hat. Ich will demnächst einen Motor selbst umwickeln (noch absolut null Plan davon, soll kühler laufen weil wird zu heiß), daher interessieren mich die Hintergründe derzeit

Die effektive Motorspannung ist direkt proportional zur Drehzahl

Unter wechselnder Last aber nicht. Haben wir ja beim Heli - die Blätter überwinden bei höherer Drehzahl einen höheren Luftwiderstand und erzeugen höhere Last. Leerlauf ohne Blätter ist ja uninteressant, so fliegt ja keiner

Gruß

ThomasC

[jlu]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Eine Einführung in die Zusammenhänge von Drehzahl, Drehmoment, Leistung, Wirkungsgrad, etc. von Gleichstrommotoren gibt es hier:

Optimaler Drehzahlbereich von Motoren

Insbesondere aus dem angehängten PDF kann man sehr viel lernen.

[noch ein Stefan]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo,

die Ströme Im Teillastbereich sind in der Tat meist höher als bei Vollast, allerdings nur wenn der Motor auch bestromt wird und das wird er im Teillastbereich eben nicht durchgängig sondern der Regler schaltet die einzelnen Phasen ein/aus/ein/aus/...
Der Durchschnittliche Strom der sich dadurch ergibt liegt dann unter dem Strom bei Vollast.

Gruß Stefan

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hi

Das stimmt so nicht. Der Motorstrom liegt immer über dem Akkustrom!!
Motorstrom = Akkustrom *duty-cycle.
Der Wert für das duty-cycle liegt zwischen 0 und 1. (Normierte Pulsbreite - entspricht der Regleröffnung im Steller-Modus)
Leistungsmäßig geht das auch gar nicht anders.
Angenommen:
Akku 10V und 10A = 100W
Regleröffnung 50% (duty-cycle 0.5)
Motor 5V und 20A = 100W

LG
C-J

[tobi -obu]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

@Claus-Juergen: Die Mosfets im Regeler sind nur einfache Schalter. Die können nur 0 oder 100% schalten. Die "scheinbare" Spannungsreduktion am Motor passiert durch die Variation des Aus/Ein-Verhältnisses des Motorstroms
(Bei hoher Last lässt der Regler den Motor pro Phase länger unter strom, bei geringer last weniger Lang, die Spannung im eingeschalteten Zustand entspricht immer der Akkuspannung).
Ergo entspricht der Akkustrom dem Motorstrom.

Noch ein Stefan hats schon gut und richtig erklärt.

[ThomasC]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Nun haben wir hier zwei gegensätzliche Aussagen und immer noch keine Meßwerte. Ich selbst besitze (derzeit) keine Stromzange. Die Messung wäre auch komplizierter, da ich die Spannung am Motor (eine Phase reicht ja) mitmessen müßte um den Wirkstrom zu ermitteln, da man mit dem Zangenamperemeter nur den Scheinstrom ermittelt und der Blindanteil bekanntlich keine Energie überträgt. Wobei ich mir unter "Cosinus Phi" beim Brushless-DC-Motor derzeit wenig vorstellen kann wenn ich ehrlich bin (ist mir hier auch noch nicht untergekommen)

Daher nochmal die Frage: hat jemand die Möglichkeit, das zu messen? Hat jemand die passende Ausrüstung dafür? Für weitere Fachlinks zum Thema Motor wickeln (vor allem im Hinblick auf thermische Optimierung) bin ich ebenfalls dankbar.

@tobi: MosFETs können durchaus auch als Linearverstärker dienen, wird aber nur im Hifibereich gemacht. Im Modellbau werden sie wg. der ansonsten zu hohen Verluste nur als Schalter verwendet, das ist richtig.

Gruß

ThomasC

[ElliOwald]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Als Eröffner des Threads komme ich zu dem Zwischenfazit, dass hierzu wohl noch weitere Forschungsarbeit nötig ist, um die Ursprungsfrage einvernehmlich zu beantworten...

Danke trotzdem für diese sehr interessanten Beiträge, ich freue mich auf die Fortsetzung!

Grüße
Oli

[miszczuk]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hi

Das stimmt so nicht. Der Motorstrom liegt immer über dem Akkustrom!!
Motorstrom = Akkustrom *duty-cycle.
Der Wert für das duty-cycle liegt zwischen 0 und 1. (Normierte Pulsbreite - entspricht der Regleröffnung im Steller-Modus)
Leistungsmäßig geht das auch gar nicht anders.
Angenommen:
Akku 10V und 10A = 100W
Regleröffnung 50% (duty-cycle 0.5)
Motor 5V und 20A = 100W

LG
C-J

Also ich habe offen gestanden keine allzu große Ahnung vom Elektrikdingens, aber deiner Formel nach kann der Motorstrom maximal gleich dem Akkustrom sein.

Also stimmt entweder die Formel, oder deine Aussage bezüglich des Motorstroms nicht.

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hi

Eben nicht. Der Motorstrom ist entweder gleich dem Akkustrom oder HßHER.
Die Regler sind Tiefsetzsteller. Das heißt die Spannung am Ausgang wird kleiner als am Eingang aber der Strom wird höher (sonst würde die Leistung nicht passen). Nur bei 100% Regleröffnung ist Ausgang gleich Eingang.
Wenn der obere (high side) FET eingeschaltet ist, dann fließt der Motorstrom aus derm Akku. Wenn der ausschaltet fließt der Motorstrom über den unteren (low side) FET weiter hingegen der Akkustrom ist null. Deswegen fließt aus dem Akku im Mittel weniger Strom als im Motor.
Und irgendwie seh ich nicht, wie du aus meiner Formel siehst dass der Akkustrom hohe wäre als der Motorstrom?
In meinem Beispiel ist doch ganz klar doppelt so viel Strom im Motor.
LG
C-J

[miszczuk]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Und irgendwie seh ich nicht, wie du aus meiner Formel siehst dass der Akkustrom hohe wäre als der Motorstrom?

Ich vernachlässige jetzt das was du über die Spannung gesagt hast, und betrachte nur die Formel und die zulässigen Werte für den Duty-Cycle.

Duty-Cycle = 0, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Motorstrom = Akkustrom * Duty-Cycle = 10 A * 0 = 0A, also Motorstrom < Akkustrom

Duty-Cycle = 0.99, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Motorstrom = Akkustrom * Duty-Cycle = 10 A * 0.99 = 9.9 A, also Motorstrom < Akkustrom

Duty-Cycle = 1, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Motorstrom = Akkustrom * Duty-Cycle = 10 A * 1 = 10 A, also Motorstrom = Akkustrom

Wenn Duty-Cycle < 1, dann ist der Akkustrom größer als der Motorstrom, nur bei Duty-Cycle = 1 ist der Akkustrom gleich dem Motorstrom. Da ein Duty-Cycle von > 1 nicht existiert, die Pulslänge kann nie größer als die Periodenlänge sein, kann auch der Motorstrom nie größer als der Akkustrom werden.

==> Also entweder Formel oder Aussage nicht richtig

[Lada1]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Die richtige Formel ist:
Motorstrom = Akkustrom / duty-cycle

Duty-Cycle = 0%, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Unsinn

Duty-Cycle = 0.99, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Motorstrom = Akkustrom / Duty-Cycle = 10 A / 0.99 = 10.1 A, also Motorstrom > Akkustrom

Duty-Cycle = 1, Akkustrom = 10 A, dann ist:
Motorstrom = Akkustrom / Duty-Cycle = 10 A / 1 = 10 A, also Motorstrom = Akkustrom

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

So schaut's aus

Ausgagsspannung = Eingangsspannung * duty cycle
Ausgangsstrom = Eingangsstrom / duty cycle

Dann passt das
Und nichts anderes habe ich oben geschrieben.

LG
C-J