Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

[Inder-Nett]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

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/...

Das ist nur die halbe Wahrheit.
Die andere Hälfte besteht darin, dass da in den Aus-Phasen auch noch Strom durch Freilaufdioden (oder durch die im aktiven Freilauf geöffenten FETs) fließt, welcher nicht aus dem Akku kommt, sondern der durch die Induktivität der Motorwicklung in der Austastphase induziert wird und in den Puffer-Kondensator des Reglers zurück fließt ("Grundlagen Elektrotechnik -> Induktivität" sag ich da nur)...
Der effektive Motorstrom ist die Summe aus dem integrierten Strom der Ein-Phase + dem integrierten Strom durch die Freilaufdioden in der Aus-Phase.
Der effektive Akku-Strom ist die Differenz aus beiden Strömen.

Die Verlustleistung am Motor (und im Grunde auch am Regler) ist allerdings proportional zum effektiven Motorstrom, bei Reglern ohne aktiven Freilauf ist die Verlustleistung am Regler durch den induzierten Strom in den Aus-Phasen sogar höher, als in den Ein-Phasen, weil der Spannungsabfall an einer Freilaufdiode höher ist, als an dem geöffneten FET des aktiven Freilaufs.

D.h. bei 50% Regleröffnung hast du bei 50A Akku-Strom am (idealen) Regler und am Motor die gleiche Verlustleistung, wie bei 100A Akkustrom und Vollgas!

Deshalb ist das auch so heikel, auf Performance umgewickelte Motoren unter Teillast an einem Regler zu betrieben, der keine ausreichenden Reserven in der Lastfestigkeit hat.

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

Forschungsarbeit ist da nicht nötig, es fehlt wohl eher an Aufklärung...
War Alles schon mal deutlich weiter oben erklärt.
Man muss es nur lesen ... und verstehen.

[miszczuk]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

So schaut's aus

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

Und nichts anderes habe ich oben geschrieben.

LG
C-J

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[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

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

Demnach wäre mit PWM keine Leistungsregelung möglich.

So verhält es sich nicht an einem ohm'schen Widerstand und schon gar nicht bei einem Elektromotor der sich hier weitaus komplexer verhält als anhand einfacher Gleichungen dargestellt werden kann.

mfg Peter

[Inder-Nett]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Demnach wäre mit PWM keine Leistungsregelung möglich.

Das hast du nur nicht so richtig verstanden!
Eine Leistungsregelung findet sehr wohl statt, denn das Verhältnis von Eingangsleistung zu Ausgangsleistung sagt überhaupt nichts über die tatsächlich am Ausgang zur Verfügung stehende Leistung.
Es sagt lediglich, dass mit PWM (im Gegensatz zum Linear-Regler) keine nennenswerte Verlustleistung auftritt und genau das deckt sich ja auch der Realität.

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Also bei PWM wird nichts anderes als ein- und ausgeschaltet.
Idealisiert haben wir Eingangsleistung = Ausgangsleistung.

Bei der Spannung kann man prinzipiell unterscheiden zwischen mittlerer Spannung und effektiver Spannung:
mittlere Spannung = U*DC (DC = duty cycle)
effektiv Spannung = U*Wurzel(DC)

An einem ohm'schen Widerstand verhält es sich mit dem Strom genau so, die PWM hebelt das ohm'sche Gesetz nicht aus.

Korrekt müsste es also zb. heißen:
100% PWM --> U=10V I=10A P=100W
50% PWM --> Ueff=7.07V Ieff=7.07A Peff=50W

mfg Peter

[Inder-Nett]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

An einem ohm'schen Widerstand verhält es sich mit dem Strom genau so, die PWM hebelt das ohm'sche Gesetz nicht aus.

Korrekt müsste es also zb. heißen:
100% PWM --> U=10V I=10A P=100W
50% PWM --> Ueff=7.07V Ieff=7.07A Peff=50W

1. Der Motor ist kein ohmscher Widerstand (gugst du Beitrag #46, lesen musst du selbst).
2. Fragestellung immer noch nicht verstanden.
Vergleiche bei deiner Rechnung bei 50% PWM mal Eingangs- und Ausgangsspannungen, -Ströme und resultierende Leistungen... und denke drüber nach...

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

1. Der Motor ist kein ohmscher Widerstand (gugst du Beitrag #46, lesen musst du selbst).
2. Fragestellung immer noch nicht verstanden.
Vergleiche bei deiner Rechnung bei 50% PWM mal Eingangs- und Ausgangsspannungen, -Ströme und resultierende Leistungen... und denke drüber nach...

Hallo

1. Vollkommen richtig

2. Hmm.. wüsste nicht was ich nicht verstanden habe.
PWM heißt entweder ein oder aus. Heißt auch entsprechend den Grundlagen der Elektrotechnik, dass der mittlere Eingangstrom gleich dem mittleren Ausgangsstrom sein muss (Ladungserhaltung und so...). Der effektive Motorstrom kann dabei auch höher liegen, was man auch an den Formeln sieht, die ich oben gepostet habe.

Also in meinem Beispiel wäre dann bei 50% PWM 5A mittlerer Ausgangsstom, aber 7,07A effektiver Ausgangsstrom.

Was soll Akku-Strom sein? Strom bei PWM-ein oder mittlerer Strom?

mfg Peter

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo cue

Und genau das stimmt nicht, dass der mittlere Eingangsstrom gleich dem mittleren Ausgangsstrom ist!!!!!
Die beiden hängen umgekehrt proportional über das duty cycle zusammen! !!!!!!!!!!!

Das hat auch nix mit Ladungserhaltung zu tun.

In meinem Bsp. ist mit Akkustrom der Mittelwert gemein. Sonst gibt's ja keinen Sinn.

Die RMS-Werte der Ströme sind wieder ein anderes Kapitel. Aber sie sind definitiv gleich oder höher als der Mittelwert. Für Verlustleistung an einem Widerstand wird der RMS-Wert benötigt - da nützt der Mittelwert gar nix.

LG
C-J

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo

Also Strom ist definiert als Ladung/Zeit. Ladung ist definiert als eine bestimmte Anzahl von Ladungsträgern, also grundsätzlich zählbar.

Bei PWM gibt es zwei Betriebszustände:
aus: der Regler entspricht einer Unterbrechung, Ausgangsstrom = Eingangsstrom = 0A
ein: der Regler entspricht einem Draht, also muss auch hier Ausgangsstrom = Eingangsstrom sein, da was bei einem (idealen) Draht reingeht auf der anderen Seite wieder rauskommen muss.

Es ist also in beiden Betriebszuständen Ausgangsstrom = Eingangsstrom, man kann auch sagen alle Ladungsträger die reingehen kommen auch wieder raus, es verschwinden keine und es entstehen keine aus dem Nichts. Insofern hat das schon etwas mit Ladungserhaltung zu tun.

Du hast in einem früheren Beitrag die Ausgangsleistung als Produkt von mittlerer Ausgangsspannung und mittlerem Ausgangsstrom beschrieben. Das ist falsch.
Die Ausgangsleistung ist vielmehr das Produkt der Effektivwerte (die deswegen auch so heißen, weil das "effektiv" rauskommt).

Stell es dir bei 50% PWM vielleicht so vor: Es fließt für die Hälfte der Zeit voller Strom bei voller Spannung. Mittelwerte für Strom und Spannung wären aber jeweils nur die Hälfte, d.h. man bekommt beim Versuch mit den Mittelwerten die Leistung zu berechnen einen zu niedrigen Wert heraus.

Bei Wikipedia z.b. auch eine Beschreibung, wie sich der mittlere Strom im Vergleich zum Tastgrad verhält: Effektivwert - Wikipedia

mfg Peter

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo cue
In deiner ersten Behauptung liegt schon das Problem.
Wenn die pwm "aus" ist, wie du das bezeichnest, fließt am Eingang null Strom - das stimmt. Aber am Ausgang fließt der Motorstrom weiter !!!!! Also Ausgang ist nicht gleich Eingang!!!!!

Und bei der Leistungsberechnung geht's weiter
Leistung ist das Produkt von Spannung *Strom. Mit Effektivwerten, also rms-Werten, kann man nicht so einfach pauschal herumrechnen.
Das geht nur wenn Strom und Spannung sinusformige Größen mit gleicher Frequenz sind.
Wenn es sich um eine pwm handelt, liegt leider ein wesentlich komplexeres Spektrum vor.
Auf der Akkuseite ist die Spannung reine Gleichspannung, also Frequenz 0.
Der Strom hat einen Gleichanteil = Mittelwert und jede Menge Oberschwingungen. (Tip: Fourier-Transformation mal anschauen)
Da die Spannung keine Oberschwingungen enthält, ergeben die Produkte 0 und es bleibt der Gleichanteil über. Also ist die Leistung Spannung * Mittelwert des Akkustromes !!!!!

Und danke, ich weiß wie man einen Effektivwert berechnet.
Das mit dem Effektivwert funktioniert an einem Widerstand ganz toll. Aber daruber hinaus muss man wissenwas man tut.

Und jetzt wäre echt mal fein wenn du dir mal ein wenig Basiswissen über die Elektrizität und die dazugehörige Mathematik aneignest, bevor du versuchst anderen dein Halbwissen zu verkaufen.
Ist nicht böse gemeint - nur ein gut gemeinter Ratschlag.

LG
C-J

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo

Dass der Motorstrom weiterfließt stimmt natürlich. Der Freilauf durch den der Strom fließt befindet sich aber erst nach der PWM-Regelung und ich hätte den entsprechenden Strom jetzt auch nicht als Ausgangsstrom gesehen.

Da das Thema interessant ist hab ich mir gedacht ich mach mal eine einfache Simulation in LT-Spice und was soll ich sagen, der mittlere Strom durch die Last (Widerstand und Spule in Serie) war in meiner Simulation in etwa proportional zum Tastgrad.

Falls du gute Quellen kennst, wo das ganze Thema gut und verständlich beschrieben ist würde ich mich aber dennoch freuen wenn du welche nennen könntest.

mfg Peter

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo nochmal,

Das ganze hat mich noch ein wenig beschäftigt, und leider kann ich deinen Ausführungen immer noch nicht ganze folgen.

Dem Motor kann ja nur dann Energie zugeführt werden, wenn der Stromkreis Akku-Motor geschlossen ist. Der Strom der weiterhin fließt (durch den Freilauf natürlich), wenn der Stromkreis offen ist, ergibt sich aus der im Motor gespeicherten Energie (Magnetfeld & kinetische Energie) und dessen genauer Verlauf wird wesentlich von den Eigenschaften des Motors, sowie vom aktuellen Betriebszustand abhängen.

Nun verstehe ich nicht, warum dieser Strom für die Ausgangsleistung überhaupt relevant ist, da der Regler (inkl. Freilauf) hier dem Motor keinerlei Energie zuführt. Auch fällt es mir schwer zu verstehen, warum dieser genau umgekehrt proportional zum Tastgrad sein soll, das würde ja bedeuten, dass der Strom quasi unverändert weiterfließt, wenn der Stromkreis Akku-Motor offen ist. Ist das so?

mfg Peter

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Also ich meine, warum der Motorstrom *genau* Eingangstrom/Tastgrad ist.

[claus-juergen]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo noch mal.


Zu deinem Post von gestern Nacht.
Dein erster Absatz tut mir echt weh wenn ich ihn lese.

Zum zweiten... Simulationen machn selten Fehler ... die macht immer der, der sie bedient. In deinem Fall hast du eine Simulation gebastelt die nicht einem Motor entspricht. Ein Motor ist kein Ofen und somit ist die Modellierung über einen Widerstand falsch. Sonst würde der Motor nur heiß werden und sich nicht drehen.

Zum dritten Absatz ... es schaut so aus, als ob es da noch an vielen Ecken fehlen würde. Was hast du für eine Vorbildung hinsichtlich Elektrotechnik? Wie alt bist du und wieviel Zeit hast du vor zu investieren?
Ich hab nur ein Buch über Leistungselektronik und das ist englischen und nicht ganz billig. Und ohne Vorwissen ist das Buch nutzlos. Sonst hab ich nur die Vorlesungsunterlagen und Mitschriften vom Studium.

Ich denke wir sollten das hier gut sein lassen und eventuell auf PN umsteigen.

LG
C-j

[cue]

AW: Wird durch Teillastbetrieb auch der Motor heiss?

Hallo

ich denke auch dass wir es gut sein lassen sollten. Irgendwie hab ich aber mit so einer Antwort gerechnet. Schade, dass dir meine Aussage Schmerzen bereitet hat, aus fachlicher Sicht hilft deine Aussage aber nicht weiter.
Vorbildung hab ich von der Uni, was man halt so als Informatiker an Elektrotechnik lernt.

mfg Peter