Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Hilfe bei Auswahl für Antriebskonzept


von Markus (Gast)


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Hallo zusammen,

ich arbeite gerade an einem Projekt und hoffe mit eurer Unterstützung zu 
einer Lösung zu finden. Vereinfacht gesagt handelt es sich um eine 
elektrisch (zuerst Netz 230v 1ph, später Akku)betriebenen Seilwinde. Nun 
zu den komplizierteren Anforderungen:
Ich benötige ein Anlaufmoment von ca 200Nm für kurze Zeit. Die Belastung 
danach ist sehr gering. Die max drehzahl sollte bei ca.400 U/min liegen.

Durch eine Übersetznung von 1/10 komm ich für den Motor auf folgende 
Daten:
Anlaufmoment>20Nm und 4000U/min zusätlich soll die Drehzahl stufenlos am 
besten über die ansteuerung durch einen Arduino variiert werden können. 
Dadurch das eine Akkubetriebene Version geplant ist sollte die Spannung 
von 230v nicht überschritten werden.

Zuerst habe ich an einen 48v 3-5KW BLDC Motor (elektro gokart) gedacht 
aber aufgrund der hohen Kosten schied dieser aus.

Aktuell halte ich eine Lösung mit einem 3kw Drehstrommotor und 
Frequensumrichter am leichtesten realisierbar.
Kennt jemand eine gute Kombination von Motor und Fu bei diese Werte 
erreicht werden und welche mit 230v (eine Phase) betrieben werden 
können.

Gruß Markus

: Verschoben durch User
von Der Andere (Gast)


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Markus schrieb:
> Anlaufmoment>20Nm und 4000U/min

Macht bei 100% Wirkungsgrad (den du nicht hast) mal lockere 8,4kW an 
Leistung. (Falls ich mich jetzt nicht verrechnet habe)
Real mit Untersetzungsgetriebe also eher 12 - 15 kW elektrische 
Leistungsaufnahme

Willst du das Teil als Segelwinde betreiben?

Markus schrieb:
> und welche mit 230v (eine Phase) betrieben werden
> können.
Bei mindestens 60A, nett.

von Der Andere (Gast)


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Nachtrag: Vieleicht ein E-Auto schlachten? Ein Renault Twizy ist dafür 
aber fast zu schwach.

von Markus (Gast)


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Die 3Kw motoren die ich bis jetzt gesehen habe haben ein Nenndrehmoment 
von ca 8-10Nm und ein Anlaufdrehmoment von ca 20-30 Nm. Die Nenndrehzahl 
ist mit 3000 u/min angegeben. Meinen Infos nach kann man den Motor aber 
auch bei erhöhten Drehzahlen betreiben



die seilwinde soll dafür verwendet werden um einen wasserskifahrer zu 
ziehen. Bis zur Gleitfahrt ist hier ein hohes moment nötig danach ist 
die benötigte leistung sehr gering.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Markus schrieb:
> Bis zur Gleitfahrt ist hier ein hohes moment nötig danach ist die
> benötigte leistung sehr gering.
Mir fällt da der Begriff "Schwungrad" ein...

von Karl (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Mir fällt da der Begriff "Schwungrad" ein...

Mir fällt auch noch Kupplung ein.

von Markus (Gast)


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Leider ist in dem vorgesehenen Gehäuse kein Platz für solchne Sachen... 
sonst hätte ich eine Variomatik verbaut.

von Der Andere (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Mir fällt da der Begriff "Schwungrad" ein...

Schon mal gesehen wie ein Wasserskifahrer aus dem Wasser startet?
Was denkst du passiert wenn er aus dem Stand mittels Schwungrad direkt 
auf 40km/h katapultiert werden soll?
Man könnte das durch entsprechend elastische Zugseile machen (Wird 
glaube ich auch bei solchen Seilbahnen für Wasserski gemacht, die 
bremsen ja nicht für jeden. Beispiel: http://www.wasserski-stleon.de/)

Aber wenn ich da drüber nachdenke dass die Gesundheit von Menschen von 
der richtigen Konstruktion und Sicherheitstechnik abhängt und der TO 
nicht mal den Leistungsbedarf abschätzen kann bin ich raus.

von Pandur S. (jetztnicht)


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> 3kw Drehstrommotor ...
> Kennt jemand eine gute Kombination von Motor und Fu bei diese Werte
erreicht werden und welche mit 230v (eine Phase) betrieben werden
können.


Was soll das ? soviel gibt's nicht an einer Phase. Lass dich nicht von 
10A Sicherungen taeuschen. 3kW bedeutet 3 phasig.

von Markus (Gast)


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@ der Andere:

ist auch besser so bevor hier weiter nichts konstruktives zustande 
kommt.
und mit Gummiseilen funktioniert da garnichts! da wirds dann 
lebensgefährlich!
Außerdem startet man an solchen anlagen nicht aus dem wasser sondern von 
Land ---> Dadurch wird das hohe Anlaufmoment nicht benötigt.

@ oh doch

3kw an 230v --> 13A   Phase ist mit 16A abgesichert.
Das verhältnis von Ia zu In ist meistens so 2 bis 3.

Die bereits von mir gebauten benzinbetriebenen Modelle  werden durch 
einen 6,5ps Rasenmähermotor angetrieben. Fürs gleiten hat der zu viel 
power.

von Der Andere (Gast)


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Markus schrieb:
> ist auch besser so bevor hier weiter nichts konstruktives zustande
> kommt.

Markus, wenn es nicht mal für ein einfaches Ausrechnen einer 
Multiplikation reicht solltest du nicht ganz so groß... auftreten.

Viel Spass noch beim basteln.

von Markus (Gast)


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Ganz ruhig! Vielleicht solltest du dich erstmal mit Elektromotoren 
befassen und nicht wahllos irgendwelche Werte in eine Formel packen. 
Wikipedia hat da paar Infos.

zur Info: Anlaufmoment wirkt bei wirkt bei einer sehr kleinen 
Drehzahl...

3kw ist die Nennleistung bei Nenndrehzahl und Nenndrehmoment!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Markus schrieb:
> Leider ist in dem vorgesehenen Gehäuse kein Platz für solchne Sachen...
> sonst hätte ich eine Variomatik verbaut.
So ein Ding kann man für die angestrebte Leistung aber durchaus recht 
kompakt bauen. Und eine "Untersetzung" in irgendeiner Art brauchst du ja 
eh' schon...

von Markus (Gast)


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Da kenn ich mich nicht aus. Die Kraftübertragung ist aktuell mittels 
einer kette geplant und recht viel mehr platz ist da auch nicht. Die 
Varios die ich bis jetzt verbaut habe und kenne sind deutlich breiter.

von Karl (Gast)


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Markus schrieb:
> Da kenn ich mich nicht aus. Die Kraftübertragung ist aktuell mittels
> einer kette geplant und recht viel mehr platz ist da auch nicht.

Gut wenn man erstmal das Gehäuse  plant und sich dann um das Innenleben 
kümmert.

von Karl (Gast)


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Du sparst dir den Platz für das Getriebe und erkaufst das durch einen 
größeren Motor.

von Ursus P. (unwichtig)


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Markus schrieb:

> Ich benötige ein Anlaufmoment von ca 200Nm für kurze Zeit. Die Belastung
> danach ist sehr gering. Die max drehzahl sollte bei ca.400 U/min liegen.
> Durch eine Übersetznung von 1/10 komm ich für den Motor auf folgende
> Daten:
> Anlaufmoment>20Nm und 4000U/min zusätlich soll die Drehzahl stufenlos am
Reienschlussmaschine, sprich, nimm ein Annlassermotor :-)

> Zuerst habe ich an einen 48v 3-5KW BLDC Motor (elektro gokart) gedacht
> aber aufgrund der hohen Kosten schied dieser aus.
Bloß nicht, unendliche drehzahl

> Aktuell halte ich eine Lösung mit einem 3kw Drehstrommotor und
> Frequensumrichter am leichtesten realisierbar.
Auch schlecht, anlaufverhalten ist nicht das Beste

von Markus (Gast)


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Die Idee mit dem Anlasser kam mir auch schon aber 3-5KW bei 12-24V... 
puh
um die Ströme zu bändigen wird der ein oder andere FET in Rauch 
aufgehen.
Außerdem hab ich gelesen das die Lager sowas nicht lange mitmachen.

Wieso ist das Anlaufverhalten nicht das beste?

von Markus (Gast)


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@ Karl:

Das Gehäuse kann leider nicht größer gebaut werden.

von Karl (Gast)


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Markus schrieb:
> Die Idee mit dem Anlasser kam mir auch schon aber 3-5KW bei 12-24V...
> puh
> um die Ströme zu bändigen wird der ein oder andere FET in Rauch
> aufgehen.

Ein Anlasser hat einen "Relais" mit drin, da brauchst du keinen FET. 
Ggf. Würde eine Kombination aus Anlasser zum Anziehen und kleinem Motor 
zum Weiterziehen sinn machen. Wie funktioniert es den jetzt mit dem 
Rasenmähermotor? Wenn du einen Elektromotor zum Start mit dem vollen 
Strom beaufschlagst, hat der auch die volle Kraft. Ist dir das klar? 
Wenn deine 200 Nm auf ein 20 cm Winde wirken reißen an den Armen des 
Skifahres 2 kN.

von Markus (Gast)


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bei den Benzinern funktioniert das über eine Variomatik bzw 
Fliehkraftkupplung.

Der Anlasser fällt weg da er nur an oder aus kennt und ich die Drehzahl 
ändern können muss.

200Nm an der Seiltrommel(Radius 0,2m)=1000N entspricht ca 100kg Zugkraft
Das hab ich auch bei meinen Messungen und Berechnungen ca rausbekommen 
und ein bischen Luft soll ja nach oben sein.

Ja das ist mir klar. Max I --> Max M  aber ich dachte ich könnte mittels 
FU auch die Frequenz und so die Drehzahl ändern.

von Ursus P. (unwichtig)


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Markus schrieb:
> Die Idee mit dem Anlasser kam mir auch schon aber 3-5KW bei 12-24V...
Nimm LKW Anlasser 24V

> um die Ströme zu bändigen wird der ein oder andere FET in Rauch
> aufgehen.
Regelung aufbauen, und schön mit PWM hochfahren, muss ja nicht sofort 
die Volle Spannung knallen.

> Außerdem hab ich gelesen das die Lager sowas nicht lange mitmachen.
Wie lange soll das ganze denn laufen? Andere lager u.U. einbauen

> Wieso ist das Anlaufverhalten nicht das beste?
http://www.energie.ch/assets/images/article/Bilder/Diagramme/asynchronmaschine_kennlinie_verschiedene_frequenzen.gif
Und zusätzlich noch die Lstungsdichte im Vergleich zu Anlasser kleiner.

Und das ist vom Anlassermotor :
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Kennlinie_Reihenschluss-Gleichstrommaschine.svg/2000px-Kennlinie_Reihenschluss-Gleichstrommaschine.svg.png

von Lars B. (larsb)


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Es gibt elektrische wakeboard winches: Boo Dog winches
Damit ist aber wohl kein Wasserstart möglich.
Hier gibt es schon eine 3 seiten diskussion die nicht sehr 
vielversprechend aussieht: 
http://www.newschoolers.com/forum/thread/660346/Electric-winch-?page=1


Ohne den Wasserstart ist so ein ding relativ simpel und bezahlbar zu 
bauen. Überdenke die Anforderungen. Wenn schon ein gokart motor zu teuer 
ist, willst du gar nicht wissen was ein Motor mit passender Steuerung 
kostet der deine Bedingungen erfüllen kann.

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