Hallo, ich habe eine Frage an die Crack's in Sachen PWM Modulation. Ich habe ein Elektromotor betriebenen Kanadier. Dort habe ich anstatt dem doch anfälligen Stufenschalter eine PWM-Modulierte Drehzahlregelung verbaut ( made in China von Ebay ). So weit so gut. Es funktioniert super. Der Motor lässt sich stufenlos von 0-35 Ampere regeln. Nun wie jeder sicher weis, entsteht bei dieser Art von Leistungsregelung unter Umständen eine surrende... pfeifende Geräuschkulisse, geschuldet dem PWM. Nun wäre das ja nicht so tragisch wenn nicht der Bootsrumpf selbst als Lautsprecher fungiert und nach einer halben Stunde fahrt die Ohren ebenfalls Pfeifen ;). Der Motor überträgt die entstandenen Geräusche auf das Boot. Dies lässt sich durch entkoppeln leider nicht lösen. Nun zur eigentlichen Frage: Mir kam die Idee einen doch etwas großen Kondensator als Glättung paralell zum Motor zu klemmen. Ich dachte da an einen 1Farad Kondi aus dem Car Hifi bereich. Das Boot wird mit 12V betrieben. Nun seid ihr dran... Kannn das etwas werden? Wie könnte ich die nötige Kapazität berechnen? Andere Vorschläge? Oder bin ich auf dem Holzweg? Eine weitere Idee wäre noch den Frequenzbereich zu verändern. Die Schaltung bedient sich einem klassischen 555 Timer PWM Modell. Ich bitte um Kritik. Gruß
Um über ein Filter (Kondensator (+ Spule)) was zu machen sollte die Frequenz bekannt sein. Kommst Du an die frequenzbestimmenden Bauteile der PWM ran, so würde ich erst mal da mein Glück versuchen. Einfach einen Kondensator verwenden, könnte die Elektronik ins Nirwana schicken (Strom zu hoch). Eigentlich sollte man einen Kanadier doch mit einem Paddel antreiben. So haben wir das früher jedenfalls gemacht;-)
Mit dem vorhandenen Steller wird das nichts, und mit einem Kondi am Motor natürlich erst recht nicht. Die einzige Lösung ist ein anderer Steller mit ca. 20KHz Taktfrequenz.
Welches Teil von eBay. Schaltbild, Bild? Der sollte sich doch sehr leicht auf eine andere PWM Frequenz umbauen lassen. Standard 555...
EBay schrieb: > Der sollte sich doch sehr leicht auf eine andere PWM Frequenz umbauen > lassen. Dann hätte es der "Hersteller" schon genau so gemacht. Und wenn man erst stärkere Treiber einsetzen muss, braucht man auch ne stärkere interne Spannungsregelung, sprich, man kann den Steller dann gleich komplett selbst bauen. Wegschmeißen das Ding, und was Vergleichbares mit min. 16KHz gekauft. Kostet dank Sklavenarbeit, Ideenklau und inkorrekter Chemieentsorgung auch nur 5 Euro, also gar nicht der Rede wert.
Feuersteg schrieb: > Mir kam die Idee einen doch etwas großen Kondensator als Glättung > paralell zum Motor zu klemmen Nein, ganz schlecht, beschädige ggf. den PWM Drehzahlregler. Man könnte eine grosse Spule in eine Zuleitung zum Motor schalten, aber das ist unsinnig. Falls der Chinaregler eine Platine ist, könnte man versuchen, die PWM Frequenz zu ändern durch einen anderen Timing-Kondensator. Dazu müsste man aber wissen, was drauf ist.
maetressenhuhnesserteam schrieb: > Die einzige Lösung ist ein anderer Steller mit ca. 20KHz Taktfrequenz. bei 20kHz singen uns unsere Ohren vielleicht nicht, aber erwarte nicht dass dir die nächsten 2 Stunden was an die Angel geht... besser wären vielleicht 220kHz aufwärts, da sollten dann selbst auch die empfindlichsten Fledermausohren nix mehr hören (k.A. wie das bei den Unterwasserbewohnern so ausschaut aber ich gehe hier davon aus, dass Fledermäuse die höchsten Töne unter allen Tieren hören können, )
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Evtl. hilft es doch, die PWM Frequenz weiter herunter, statt weiter hoch zu setzen. Man kann auch mal was um die 100-250Hz probieren, wenn man den Kondensator an Pin 2/6 des 555 erstmal identifiziert hat. Wenn der Motor bis zu 35A zieht, wird es schwer, noch eine Drossel zu finden, die den Motorstrom ohne zu hohe Verluste im Draht glättet. In meinem alten Paddelboot (150W E-Motor) läuft eine selbstgebaute PWM mit 200Hz leise und unauffällig. Allerdings habe ich, um das historische Ruder nicht zu beschädigen, den Motor in ein anderes Ruder eingebaut und ihn somit akustisch vom Rumpf getrennt. Gleichzeitig wird der Motor mitgelenkt.
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Ich hätte auch erst mal die Frequenz runter genommen. Schöner Nebeneffekt, die Schaltverluste gehen runter. Das könnte nämlich zum Problem werden wenn man einfach auf 16-20kHz erhöht.
Auf jeden Fall bleibt auch noch die mechanische Alternative den Motor vom Rest des Boots zu entkoppeln. Dazu müsste man aber sehen wie er am Boot befestigt ist. Das ist doch garantiert steckbar (leicht abnehmbar). Da reichen vieleicht ein paat Gummi oder Korkplatten.
Feuersteg schrieb: > Eine weitere Idee wäre noch den Frequenzbereich zu verändern. Bevor man mit der Frequenz hoch oder runter gehen will, ist eigentlich sehr interessant, welche Frequenz aktuell verwendet wird... > Die Schaltung bedient sich einem klassischen 555 Timer PWM Modell. Gibts dafür einen Schaltplan?
und irgendwann nehmen die Spulen keine Energie mehr auf. ich würde mal ab 20Hz probieren. irgendwas stufenloses, dann hörst Du wo`s am leisesten ist verstehsde? Werner
Matthias S. schrieb: > Evtl. hilft es doch, die PWM Frequenz weiter herunter, statt weiter hoch > zu setzen. Man kann auch mal was um die 100-250Hz probieren, wenn man > den Kondensator an Pin 2/6 des 555 erstmal identifiziert hat. > Wenn der Motor bis zu 35A zieht, wird es schwer, noch eine Drossel zu > finden, die den Motorstrom ohne zu hohe Verluste im Draht glättet. > In meinem alten Paddelboot (150W E-Motor) läuft eine selbstgebaute PWM > mit 200Hz leise und unauffällig. > Allerdings habe ich, um das historische Ruder nicht zu beschädigen, den > Motor in ein anderes Ruder eingebaut und ihn somit akustisch vom Rumpf > getrennt. Gleichzeitig wird der Motor mitgelenkt. Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte deutlich abnimmt. Wenn der Akku reicht, ist das kein Problem (wobei die Reichweite natürlich schlechter wird), aber der Motor könnte durchaus überhitzen. Gruss Axel
Axel L. schrieb: > Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte > deutlich abnimmt Häh ? Durch niedrige PWM Frequenz ? Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ?
MaWin schrieb: > Axel L. schrieb: >> Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte >> deutlich abnimmt > > Häh ? > > Durch niedrige PWM Frequenz ? > > Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ? Mehr Verluste im Motor.
MaWin schrieb: > Axel L. schrieb: >> Das führt aber dann dazu, dass der Wirkungsgrad der ganzen Geschichte >> deutlich abnimmt > > Häh ? > > Durch niedrige PWM Frequenz ? > > Wie kommst du auf die abstruse Schlussfolgerung ? Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50% der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A. Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher. Gruss Axel
Axel L. schrieb: > Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die > Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher. Und was ist mit den Wirbelstromverlusten? Die Kerne von DC-Motoren sind üblicher Weise nicht für hohe Frequenzen ausgelegt. Die verwendete Frequenz wird ja immer noch geheim gehalten.
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Peter D. schrieb: > Axel L. schrieb: >> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die >> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher. > > Und was ist mit den Wirbelstromverlusten? > Die Kerne von DC-Motoren sind üblicher Weise nicht für hohe Frequenzen > ausgelegt. > > Die verwendete Frequenz wird ja immer noch geheim gehalten. Wirbelstromverluste dürften davon kaum beeinflusst werden, schliesslich polt ein DC-Motor mit jeder Umdrehung sowieso das Magnetfeld um. Die sind also Drehzahlabhängig. Ich hatte dazu vor Jahren mal eine Messreihe bei einem DC-Motor 600W, 24V gemacht, also durchaus ähnlich. Da lag der optimale Wirkungsgrad etwa bei 14 kHz. Gruss Axel
Hallo zusammen, vielen Dank ersteinmal für euere Anregungen. Leider ist es mir derzeit nicht möglich die Frequenz zu bestimmen, da ich nicht ans Boot herankomme. Hobbygarage 200Km entfernt vom Arbeitsort ;(. Ich habe trotzdem ein paar weitere Fragen: Warum soll ein C die Endstufe zerstören? Bei Vollast liegt das Oulsverhältnis ja eh bei nahezu 100% und die MOSFET Endstufe wird nichteinmal warm. Also würde sich ja die I Aufnahme an den Transistoren nicht ändern....oder? Was ist die genaue Begrüdung warum ein C nicht funzen würde. Die Idee der Frequenzänderung klingt super und einfach. Ich werde den F bestimmenden Kondensator einmal ausfindig machen und ein wenig probieren. Leider ist die Schaltung in SMD ausgeführt.. da wird ne Fummelei.. Hier noch das EBAY Angebot: http://www.ebay.de/itm/2000W-MAX-DC-Drehzahlregler-Regler-PWM-Motor-Speed-Controller-12V-24V-36V-50V-/152038458995?hash=item236632c673:g:fTAAAOSwiylW~6ZO In der Artikelbeschreibung steht 200Khz... das halte ich für ein Gerücht ;) Es klingt im Boot ähnlich einem Akkuschrauber nur viel tiefer. Ich danke Euch im Voraus.
Axel L. schrieb: > aber der Motor könnte durchaus > überhitzen. Öh, der Motor ist unter Wasser. Da überhitzt nix.
Hier noch der Motor für Interessierte: http://www.ebay.de/itm/Ausenbordmotor-Elektromotor-Ausenborder-Bootsmotor-Motor-Boot-55-LBS-12V-1650-kg-/311564581131?hash=item488ab2390b:g:hvIAAOSwoudW4tN-
Feuersteg schrieb: > Was ist die genaue Begrüdung warum ein C nicht funzen würde. Der Kondensator wirkt bei PWM wie ein Kurzschluss. Schalte einen dicken Elko parallel zum Motor und die PWM Endstufe wird nahezu sofort überhitzen und durchbrennen. Ausserdem ist bei einem 35A Motor die Energie, die in einem z.B. 10mF Elko gespeichert ist, nur ein Tropfen auf dem heissen Stein.
Axel L. schrieb: > Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen > konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50% > der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A. > > Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die > Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher. Ok, allerdings kommen Wirbelstromverluste hinzu, das Wirkungsgradoptimum liegt also zwischen beiden Extremen, und der positive Effekt der PWM, nämlich höheres Drehmoment bei niedrigerem Tempo, was durchaus dazu führen kann dass der Motor für einen bestimmten Arbeitspunkt mit 45% statt 50% laufen muss, geht zunehmend verloren je weniger lückend der Strom wird. Bei Vollgas (100%PWM) sind beide wieder gleich, wärmer als bei Vollgas wird der Motor also nie.
Feuersteg schrieb: > Warum soll ein C die Endstufe zerstören? Weil der leere C 0V hat und der PWM Transistor dann voll die Betriebsspannung (12V?) drauf schaltet. 0V und 12V verbinden gibt unendlichen Strom, Kurzschlussstrom, das mag der Schalttransistor nicht zigtausende Male nacheinander, denn der Elko ist ja bei jedem wiedereinschalten der PWM wieder leer.
Check.. verstanden. Danke. Dann bleibt nur die Frequenz... Kann mir jemand in Sachen Drossel die Leviten lesen? Kann ich nicht einfach einen 2,5²mm oder stärkeren Draht verwenden? Ich möchte keine großen Berechnungen anstellen oder die Ganze Schaltung umwerfen.... einfach ein wenig probieren. Vielleicht hat jemand einen Geistesblitz... dann könnte ich mit meinem Kumpel auf großer Wandertour das Bier in ruhiger Atmosphäre genießen.. Letztes Jahr ging es uns ganz schön auf den Sack...
Paddeln, bauste auch gleich wieder die Kalorien vom Bier bei ab. Und außerdem schmeckt ein "verdientes" Bier viel besser.
MaWin schrieb: > Axel L. schrieb: >> Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen >> konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50% >> der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A. >> >> Da die ohmschen Verluste des Motors im Quadrat eingehen, sind die >> Verluste bei der niedrigen Frequenz deutlich höher. > > > Bei Vollgas (100%PWM) sind beide wieder gleich, wärmer als bei Vollgas > wird der Motor also nie. Doch, weil der Motor bei PWM Betrieb nicht hochdreht. Ein DC-Motor ist im Prinzip eine Reihenschaltung aus dem Ohmschen Widerstand des Motors und eines Generators, dessen Spannung proportional zur Drehzahl der Schraube ist. Bei 100% wird der Motor relativ hoch drehen und der Generator eine relativ hohe Gegenspannung erzeugen. Dadurch reduziert sich der Strom. Bei 50% PWM dreht der Motor nur halb so schnell (hat ja nur halb so viel Leistung, er wird im Prinzip abgewürgt) , d. h. die Gegenspannung ist nur halb so hoch. Damit ist der Strom in den Einschaltzeiten deutlich höher als bei 100%. Gruss Axel
Man kann ungefähr einen Strom von 6A durch 1mm² Kupferkabel schicken, dabei bleibt die Erwärmung in Grenzen. Wenn dein Motor nun 35A Strom zieht, ist das also etwa 6mm² Kabel. Damit eine wirksame Drossel aufzubauen, kostet schon etwas Kraft und Platz. Um einigermassen Induktivität zu erzielen, sollte auch noch ein Kern dazukommen, der die Sache nicht leichter macht.
Feuersteg schrieb: > Check.. verstanden. Danke. > > Dann bleibt nur die Frequenz... > > Kann mir jemand in Sachen Drossel die Leviten lesen? > Kann ich nicht einfach einen 2,5²mm oder stärkeren Draht verwenden? > Naja, der Motor IST eine grosse Drossel. Ich denke, was das Pfeifen angeht, wirst Du mit einer zusätzlichen Drossel nicht viel erreichen. Da würde ich schon eher eine Gummimatte in die Motorbefestigung klemmen. Gruss Axel
Axel L. schrieb: > Ich denke, was das Pfeifen angeht, wirst Du mit einer zusätzlichen > Drossel nicht viel erreichen. Man hat die Chance, das Pfeifen vom Motor in die Drossel zu verlegen, denn ohne besonderen Aufbau wird genau das passieren :-P. Am einfachsten ist es wirklich, die Frequenz des 555 veränderlich zu machen und beim Kajakausflug dann eine geeignete Frequenz zu suchen.
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Hallo zusammen, ich möchte Euch einen kleinen Zwischenstand melden... Ich konnte noch nicht am Bootsmotor bauen/ basteln... Dafür hatte ich noch einen weiteren Drehzahlregler in meiner Bastelkiste. Er war als Backup gedacht. Nun gut.. Ich habe mir ein paar große PC Lüfter (24V) und ein entsprechendes Netzteil geschnappt und ein wenig probiert. Nun, die Drehzahl lies sich nur bedingt regeln und die Motoren pfiffen fröhlich vor sich hin.. das hatte ich zum Glück auch erwartet bzw. gehofft. Test konnte also losgehen... Ich habe mir trotz (sorry) euerer Hinweise einen Elko geschnappt und etwas herumprobiert.. Zum Ergebnis: 1. Ich habe verschiedene ELKO's von 22 - 2200 mF probiert, mit dem Ergebnis.. es geht wirklich nicht. Die Motoren laufen schon auf der kleinsten Stufe sehr schnell und die Kondis wurden warm/heiß.. Die Endstufe der Regelung blieb jedoch kalt. Theorie also bestätigt. Geht nicht! 2. Dann habe ich noch einen zerlegten Dimmer gefunden.. Da grinste mich ein 0.22mF 275V Wechselspannungskondensator an. Da habe ich gedacht was solls.. Auslöten und probieren... Was soll ich sagen... mit ihm geht es PERFEKT! Die Motoren sind sehr sauber zu regeln, sogar extrem langsam was ohne nicht funzte. Die Endstufe wird weder warm und der ELKO ebebfalls nicht... Ich habe dann viel probiert und einen langen Testlauf gemacht... Es geht echt und wirklich super! Kann das jemand erklären? Warum geht ein Wechselspannungskondi mit mini Kappa? Ich würde jetzt einen Anlaufkondensator eines 220V Pumpenmotors am Bootsmotor probieren und Euch eine weitere Rückmeldung geben.. Ich danke Euch für die Vielen Gedankenanstöße und Kommentare
Verwechselst du mF mit uF ? Ansonsten ist ein 2200mF-Kondensator schon ein ganz netter Gold-Cap, den es aber kaum für 24V zu kaufen geben wird.
Feuersteg schrieb: > große PC Lüfter Aber es ist schon bekannt, das ein PC-Lüfter etwas ganz anderes ist als ein herkömmlicher DC-Motor?
Ich meinte uF nicht mF.. ich fand das My Zeichen nicht und dachte mF wäre das gleiche. Sorry. Mir ist auch klar das ein PC Lüfter ein ganz anderes Arbeitprinzip hat als ein Gleichspannungsmotor mit Permanentmagneten. Ich wollte nur meine Erfahrungen mitteilen.
> Check.. verstanden. Danke.
Wenn Du verstanden hast, dass es nicht geht, warum machst Du es dann
trotzdem? Willst Du Deine Endstufe killen?
Zwei Möglichkeiten, die helfen, wurden genannt:
- Frequenz rauf (Schaltverluste steigen) (das Problem könnte sein, dass
Deine jetzige PWM-Frequenz eine Resonanz hervorruft) und
- Speicherdrossel (keine Entstördrossel) in Reihe zum Motor.
Z.B. großen Schalenkern mit Luftspalt mit 10 qmm-Leitung vollwickeln
(Problem: Wirbelstrom-, Proximity- und Skin-Verluste --> Erhitzung).
Besser wäre HF-Litze.
Eine Quelle hierfür kann ein HF-Schweiß- oder HF-Ladegerät sein.
Oder bei Bürklin: Kernsatz PM114/93 B65733A0000R027, 16000 nH, N27
Kostet 141 Euro
Ein weiterer Ansatz wäre PWM mit hoher Schaltfrequenz und LC-Filter am
Ausgang. Damit verschenkt man aber die Induktivität des Motors.
Damit wird der Motor mit nahezu DC betrieben.
Wann fährt man nicht Volllast? Die meiste Zeit ist man doch im Volllstbereich. Nach 70% auf ein Brückschütz umschalten. Dann ist Ruhe.
Axel L. schrieb: > schliesslich > polt ein DC-Motor mit jeder Umdrehung sowieso das Magnetfeld um. Die > sind also Drehzahlabhängig. Und genau deshalb ist folgende Rechnung nicht so einfach. Axel L. schrieb: > Bei hoher Frequenz wird der Strom stärker geglättet, also meinetwegen > konstant 17A. Bei niedrigen Frequenzen fällt das weg, man hat also 50% > der Zeit 34A, und 50% 0A, macht im Schnitt auch 17A. Auch bei perfekt glatter Gleichspannung ist der Strom nicht glatt. Axel L. schrieb: > Ich hatte dazu vor Jahren mal eine Messreihe bei einem DC-Motor 600W, > 24V gemacht, also durchaus ähnlich. Da lag der optimale Wirkungsgrad > etwa bei 14 kHz. Das ist eine der sinnvollsten herangehensweisen. Eine eigene Testreihe fahren, besonders wenn keine Detaillierten Angaben zum Motor und seine Bauweise (Polzahl / Nenndrehzahl etc.) bekannt ist. Die 14 kHz gelten für deinen Motor. Für einen anderen Motor, z.B. mit anderer Polpaarzahl, sieht das ganz schnell anders aus. Feuersteg schrieb: > Kann das jemand erklären? Warum geht ein Wechselspannungskondi mit mini > Kappa? Ohne die Details und Datenblätter wird das nur ein herumgerate. Des Rätsels Lösung könnte hier in den Details des Aufbaus und der Komponentenwahl verborgen sein und für deinen anderen Motor völlig unpassend sein. Außerdem is ein Lüfter mit 24 Volt wohl kaum etwas, daß man unter einem PC-Lüfter versteht. Wir kennen also auch hier die Bauart nicht.
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