Innenwidestand eines BLDC-Motors bestimmen

[Sebastian K. (basti)]

Hallo!
Ich bin gerade dabei einen Leistungsprüfstand für einen kleinen 
Einzylinder-Viertaktmotor (Honda GX35) zu bauen.
Der Verbrenner liefert laut Datenblatt max. 1kW an der Kurbelwelle bei 
rund 7.000 1/min, als Generator wird ein Torcman 430-30 BLDC-Motor 
verwendet (siehe auch Torcman Kit ECO35).
Ich betreibe den Motor in "Stern" Konfiguration (es sind alle 
Spulen-Anschlüsse herausgeführt) um eine möglichst hohe Spannung zu 
erreichen. Der 3-Phasen Wechselstrom wird über einen Gleichrichter 
geführt und dann an Leistungswiderständen in Wärme umgewandelt.

Den höchsten Wirkungsgrad einer Spannungsquelle erreicht man ja 
bekanntlich dann, wenn der Innenwiderstand gleich dem Lastwiderstand 
ist.
Um diesen zu bestimmen, habe ich meine elektrische Last mit drei 
verschiedenen Widerständen bestückt und bei unterschiedlichen Drehzahlen 
die Spannung gemessen.

Berechnet habe ich den Innenwiderstand mit folgender Gleichung (aus 
Wikipedia, "Ausgangswiderstand"):
Ri = (U0 - U1) * Rl / U1
Wobei U0 die Spannung ohne Last, U1 die Spannung mit Last, Rl der 
Lastwiderstand und Ri der Innenwiderstand ist.

Die berechneten Innenwiderstände sind nun aber abhängig von der Last. Je 
kleiner der Lastwiderstand, desto geringer der Innenwiderstand:
Rl = 10,5 Ohm -> Ri = 1,7 Ohm
Rl = 5,2 Ohm -> Ri = 1,0 Ohm
Rl = 3,3 Ohm -> Ri = 0,7 Ohm
Eine Drehzahlabhängigkeit konnte ich nicht feststellen.
Wenn ich die Werte in Excel eingebe und ein Diagramm erzeuge, kommt eine 
schöne gerade raus. Demnach ist bei einem Kurzschluss (Rl = 0) der 
innere Widerstand etwa 0,27 Ohm.

Ist dieses Verhalten bei einem BLDC-Motor im Generatorbetrieb normal? 
Oder habe ich irgendwo eine Denkfehler eingebaut? Sind die berechneten 
0,27 Ohm der gesuchte Innenwiderstand?

Gruß
Sebastian

[Purzel H. (hacky)]

>Den höchsten Wirkungsgrad einer Spannungsquelle erreicht man ja
bekanntlich dann, wenn der Innenwiderstand gleich dem Lastwiderstand
ist.


Ein Generator wird nicht in diesem Punkt betrieben. Den Gleichrichter 
sollte man bei solchen Messungen weglassen. Miss doch den Wechselstrom.

[John B. (johnbauer)]

Sebastian K. schrieb:
> Den höchsten Wirkungsgrad einer Spannungsquelle erreicht man ja
> bekanntlich dann, wenn der Innenwiderstand gleich dem Lastwiderstand
> ist.

Das ist falsch.
Bei Leistungsanpassung erreicht man die (theoretisch) maximale 
Ausgangsleitung nicht den maximalen Wirkungsgrad. Die elektrischen 
Verluste in der Spannungsquelle sind dann gleich groß wie die 
Ausgangsleistung. Womit Du dann niemals über 50% Wirkungsgrand 
hinauskommst.

Und wenn die Spannungsquelle nicht für Leistungsanpassung ausgelegt ist, 
dann wird sie möglicherweise dadurch beschädigt.

[Sebastian K. (basti)]

Hi!
Danke für eure Antworten.
Ich hab da wohl etwas mit dem max. Wirkungsgrad und der max. Leistung 
durcheinander gebracht.

Mein Plan bisher ist, die Last (ettliche 50W Leistungswiderstände) so 
aufzubauen das man damit die maximale Leistung aus dem Generator (und 
damit aus dem Verbrennungsmotor) herausholen kann.
Soll ein Betriebszustand unterhalb der Volllast dargestellt werden, 
sollen die Widerstände mit Hilfe einer PWM "gedimmt" werden.

Ich nehme an, dass Generatoren zur Stromerzeugung z.B. in Kraftwerken so 
Dimensioniert sind, dass der Innenwiderstand deutlich kleiner ist als 
der Lastwiderstand.
Bei Notstromaggregaten wird normalerweise die Drehzahl des Verbrenners 
konstant gehalten, damit man am Ausgang eine Frequenz von 50Hz erreicht.

Gruß
Sebastian

[Steffen W. (derwarze)]

Wenn Du an den BLDC die Last mit PWM schaltest wirst Du eine 
Überraschung erleben. In Verbindung mit der Wicklung kann das wie ein 
StepUp Wandler wirken und je nach Tastverhältniss recht grosse Spannung 
entstehen (besonders wen aus irgend einem Grund die Last fehlt). Die 
Schalt-MosFets müssen also hohe Spannungen abkönnen.