Hallo, ich habe eine PWM-Steuerung für einen KFZ-Gebläsemotor gebaut, die so funktioniert, wie es sein soll. Ich möchte den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen und weiß nicht, wie ich messen soll. Ich kenne: - den Strom, den die Schaltung bei 10%, 20%, ..., 100% DC zieht, - die Spannung, die an der Schaltung jeweils anliegt - und die Spannung, die am PWM-Ausgang jeweils anliegt. Ich kenne die elektrischen Daten des Motors, wie L und R leider nicht. Was muss ich noch messen, um sinnvolle Berechnungen (welche?) durchzuführen? Der Transistor ist ein IRF4905 mit Gegentaktstufe und MUR1560 als Freilaufdiode. Vielen Dank für eure Hilfe! Robert Edit: Als Messmittel stehen mir zwei einfache Multimeter zur Verfügung.
> Ich möchte den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen
Er ist verschieden, je nach Leistungsstufe.
Wirkungsgrad = Eingangsleistung vs. Ausgangsleistung,
es geht also der Eigenverbrauch ab, und der besteht
aus einem eher konstanten Verbrauch deiner Elektronik
und dem Verlust im Schaltelement (FET und Diode) der
prozentual vom PWM Wert abhängt.
Da ein Lüftermotor ca. 200 Watt zieht, und die Schaltung
nur wenige Milliampere, ist es eine Frage wie gut dein
Transistor ist. 20mOhm ergeben weniger als 0.3 Volt Verlust,
da ist die Freilaufdiode höher, also ca. 12 Watt Verlust,
also ein Wirkungsgrad von ca. 94%.
Ganz genau kannst du das mit Integralen ausrechnen lassen,
in dem du die Schaltung in Spice simulierst ud dir dann
in LTSpice die Verluste angeben lässt.
MaWin schrieb: > Ganz genau kannst du das mit Integralen ausrechnen lassen, > in dem du die Schaltung in Spice simulierst ud dir dann > in LTSpice die Verluste angeben lässt. Dazu muss ich doch aber die Daten des Motors kennen. Ich möchte exemplarisch für die Stufen (in 10%-Schritten) den Wirkungsgrad relativ genau - unter geeigneten Annahmen - bestimmen um ihn mit dem Wirkungsgrad der Steuerung über Vorwiderstände vergleichen zu können. Der Lüftermoror zieht bei 12V ungefähr 8A, hat also rund 100W. Ich meine die Ausgangsleistung lässt sich leicht mit den o.g. werten errechen, mir bereitet aber die Eingangsleistung Probleme. Mich interessieren die Verluste in FET und Diode, messen kann ich aber nur die Stromaufnahme der Schaltung und die Ausgangsspannung am Transistor. Die Anliegende Betriebsspannung ist ja wegen der PWM gegenstandslos, oder?
So richtig verstehe ich nicht, was du willst. Ich versuche trotzdem, mir ein Bild davon zu machen: Du willst die Drehzahl von einem Lüfter stellen. Dafür hast du zwei verschiedene Ansteuerungen: Widerstände oder PWM. Du mußt dann also einmal über den Vorwiderstand und einmal via PWM eine bestimmte Drehzahl einstellen und die jeweiligen (mittleren) Eingangsströme vergleichen. MfG Klaus
Klaus schrieb: > So richtig verstehe ich nicht, was du willst. Ich versuche trotzdem, mir > ein Bild davon zu machen: Das kann ich gut nachvollziehen und danke für das Engagement. Klaus schrieb: > Du willst die Drehzahl von einem Lüfter stellen. Dafür hast du zwei > verschiedene Ansteuerungen: Widerstände oder PWM. Grundsätzlich: ja. Werksmäßig werden die Gebläse im KFZ per Vorwiderständen oder TempFET (als Halbleiterwiderstand) gesteuert. Dort habe ich die Wirkungsgrade anhand der Messwerte für Strom und Spannung berechnet. Jetzt will ich diese Werte mit der Ansteuerung mit PWM vergleichen und habe Probleme aus den gemessenen Werten die richtigen Leistungen (Nutzleistung und Verlustleistung) zu bestimmen. Ich kenne die Mittlere Spannung am Gebläse, das Tastverhältnis und den Mittleren Strom durch alles, denke ich.
1 | PWM Strom Spg bat Spg Gebläse |
2 | 0,00% 0,03 12,47 0,00 |
3 | 10,00% 0,47 12,38 1,85 |
4 | 20,00% 0,91 12,28 3,35 |
5 | 30,00% 1,35 12,20 4,30 |
6 | 40,00% 2,06 12,08 5,40 |
7 | 50,00% 2,99 11,91 6,60 |
8 | 60,00% 3,85 11,73 7,70 |
9 | 70,00% 5,20 11,50 8,80 |
10 | 80,00% 6,55 11,30 9,60 |
11 | 90,00% 7,82 11,08 10,60 |
12 | 100,00% 7,86 11,04 10,60 |
> Dazu muss ich doch aber die Daten des Motors kennen. Natürlich, anderer Motor, anderer Wirkunsggrad. > Mich interessieren die Verluste in FET und Diode Du kannst mit deinen Messinstrumenten, die den Mittelwert des Stromes messen, die Verluste gar exakt messen, weil die Bauelemente (Diode etc.) unlinear sind. Du brauchst den zeitlichen Verlauf (Oszilloskop) und musst dann onch viel rechnen (oder integrieren lassen). Du musst meh rechnen als du kannst, also lass rechnen, von Spice.
Exakt muss es garnicht sein. Ich will den Wirkungsgrad bestimmen oder besser: abschätzen. Beispiel: Bei eine Spannung von etwa 6,5V am Gebläse zieht es etwa 4A über den vorwiderstand. Mit PWM etwa 3A. Aber: Dadurch das der Motor kein ohmscher Verbraucher ist, kann ich die PWM-Werte ja nicht so einfach mit den anderen vergleichen. Man könnte auch andersrum an die Sache herangehen: Wie stark erwärmen sich die FET (2xIRF4905) und die Diode (MUR 1560) bei X Watt?
Spricht irgendwas dagegen, für die Bestimmung des Wirkungsgrades einen Lastwiderstand statt eines Motors zu verwenden? Dann kannst du die abgegebene Leistung exakt berechnen. Sonst musst du u.U. den Luftstrom messen oder den Lüfter über einen weiteren Motor belasten, um zu brauchbaren Daten zu kommen. Die Messgenauigkeit dürfte mit Shunts aber besser sein?! Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Thorsten Ostermann schrieb: > einen Lastwiderstand statt eines Motors zu verwenden? Energie geht nicht verloren, sie wird nur umgewandelt. Deine Vereinfacheung wäre etwas zu einfach. Wenn Du den Motor gegen R tauschst, was sagt dann die Abschaltspannung an der Freilaufdiode, mechanische Verluste usw.?
Wo sollen die mechanischen Verluste herkommen? Der OP will den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen, nicht des Gesammtsystems. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Thorsten Ostermann schrieb: > Der OP will den > Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen, nicht des Gesammtsystems. Woher nimmst du diese Information? Schaltung mit Motor (wie im Einganagspost geschrieben) ist das System.
Kannst du die Verlustleistung (Wärmeabgabe) der Schaltung messen?
Hallo Robert! Siehe OP: > Ich möchte den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen und weiß nicht, wie > ich messen soll. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Hallo, Der schrieb: > Kannst du die Verlustleistung (Wärmeabgabe) der Schaltung messen? Ja, ich habe einen KTY-81-110 als Überhitzungssensor direkt zwischen PFET und Didoe. Thorsten Ostermann schrieb: > Siehe OP: >> Ich möchte den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen und weiß nicht, wie >> ich messen soll. Mit Robert P. schrieb: > ich habe eine PWM-Steuerung für einen KFZ-Gebläsemotor gebaut, die so > funktioniert, wie es sein soll. und Robert P. schrieb: > Ich kenne die elektrischen Daten des Motors, wie L und R leider nicht. habe ich - wenn auch implizit - verdeutlicht, dass es um eine Motor-PWM geht, deren Wirkungsgrad ohne angeschlossenen Motor gegenstandslos ist. Mit einem Ohmschen Lastwiderstand bräuchte ich ja nur in die Datenblätter der Transistoren der Gegntaktstufe und des PFET schauen und könnte mir den Wirkungsgrad, wie im Artikel PWM beschrieben, ausrechen.
Hallo nochmal, ich habe jetzt ein paar Werte für die 'Erwärmung' abgelesen. Ich habe eine Anfangstemperatur, eine Endtemperatur, die benötigte Zeit, das Tastverhältnis und die anderen physikalischen Eigenschaften der 'Schaltung', wie Gehäusevolumen und so. Ich habe aber garkeine Ahnung von Thermodynamik. Starttemp Endtemp Zeit (s) PWM 12°C 43°C 821 30% 45°C 73°C 580 70% 64°C 32°C 3090 0% -4°C 16°C 194 15% Der Temperatursensor sitzt genau zwischen den Transistoren und der Freilaufdiode, also dort, wo es am wärmsten sein sollte. Pi mal Daumen würde mir eigentlich schon reichen; sowas wie zwischen fünf und acht Watt bei 15% Tatsverhältnis. Sagt mir bitte was ihr noch wissen müsst, um mir helfen zu können. ;) Vielen Dank
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