Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motor Bremse


von Bert S. (kautschuck)


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Hi,

Ich habe hier solch einen Controller für einen 350W Elektromotor:

https://de.aliexpress.com/item/Free-shipping-24v-350w-brush-dc-motor-speed-controller-for-mini-electric-tricycle-scooter-bike/32453144952.html?spm=2114.010208.3.25.naki4l&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_5_10152_10065_10151_10068_436_10136_10157_10137_10060_10138_10155_10062_10156_10134_10154_10056_10055_10054_5150020_10059_100032_100033_100031_10099_10103_10102_10096_10147_10052_10053_10050_10107_10142_10051_10084_10083_10080_10082_10081_10177_10110_10111_10112_10113_10114_10037_10181_10183_10182_10185_10032_10078_5160020_10079_10077_10073_10123,searchweb201603_2,ppcSwitch_5&btsid=666feb3f-407e-4cf4-b2ca-3ff49bb5c5e8&algo_expid=f0892acc-c6dc-4322-8903-60f73315123a-3&algo_pvid=f0892acc-c6dc-4322-8903-60f73315123a

Nun hat der Controller ja einen Bremseingang, wenn ich den überbrücke, 
dann kann ich kein gas mehr geben, doch die Bremswirkung ist gleich wie 
wenn ich kein Gas gebe, nämlich beinahe null. Normalerweise sollte der 
Motor ja über einen Verbaucher die Leistung verbraten oder Rückspeisen 
um eine Bremswirkung zu erzielen, oder? Hier scheint einfach nur das PWM 
Signal unterbrochen zu werden. Jemand eine Idee wie ich hier zur 
gewünschten Bremsung komme?

von Icke ®. (49636b65)


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Bert S. schrieb:
> Nun hat der Controller ja einen Bremseingang, wenn ich den überbrücke,
> dann kann ich kein gas mehr geben

Vielleicht ist das auch der einzige Sinn des Eingangs, damit der Motor 
nicht gegen die Bremse arbeitet.

> Jemand eine Idee wie ich hier zur
> gewünschten Bremsung komme?

Einen DC-Motor kann man einfach kurzschließen, um (volle) Bremswirkung 
zu erzielen. Um dosiert zu bremsen, bräuchte man jedoch einen regelbaren 
Widerstand oder ähnliches.

von Bert S. (kautschuck)


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Dann muss man anscheinend noch was selber entwickeln, damit man bremsen 
kann, was für ein Müll. Wenn nun die Bremse gedrückt wird 
(Gelb/Schwarz), dann müsste ich den Motor kurzschließen, doch aufgrund 
der Todzeiten sollte das ja nicht gleichzeitig geschehen. Ich muss also 
eine Art Schalter entwicklen, der mir zuerst Gelb/Schwarz kurzschliesst, 
dann ein wenig später die Motorleitungen.

von Elektrofan (Gast)


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> Um dosiert zu bremsen, bräuchte man jedoch einen regelbaren
> Widerstand oder ähnliches.

Wenn es sich um einen DC-Motor mit Fremd- bzw. Permanentmagneterregung 
handelt, genügt ein 2-Quadrantensteller an einem rückspeisefähigen Netz 
bzw. Akku.

von THOR (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Einen DC-Motor kann man einfach kurzschließen, um (volle) Bremswirkung
> zu erzielen.

Wenn man die Windung kurzschließt, liegt daran per Definition keine 
Spannung an. P = U * I. U ist fast 0, I ist Kurzschlussstrom.

Ergo: Die volle Bremswirkung verfehlt man mit großem Abstand. Man 
braucht nen Bremswiderstand in Leistungsanpassung oder ne Rückspeisung 
in den Akku.

von Bert S. (kautschuck)


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THOR schrieb:
> Icke ®. schrieb:
>> Einen DC-Motor kann man einfach kurzschließen, um (volle) Bremswirkung
>> zu erzielen.
>
> Wenn man die Windung kurzschließt, liegt daran per Definition keine
> Spannung an. P = U * I. U ist fast 0, I ist Kurzschlussstrom.
>
> Ergo: Die volle Bremswirkung verfehlt man mit großem Abstand. Man
> braucht nen Bremswiderstand in Leistungsanpassung oder ne Rückspeisung
> in den Akku.

Nein, P = U_m^2/(R_m + R_L) -> maximal wenn R_L = 0.

von THOR (Gast)


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Bert S. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Icke ®. schrieb:
>>> Einen DC-Motor kann man einfach kurzschließen, um (volle) Bremswirkung
>>> zu erzielen.
>>
>> Wenn man die Windung kurzschließt, liegt daran per Definition keine
>> Spannung an. P = U * I. U ist fast 0, I ist Kurzschlussstrom.
>>
>> Ergo: Die volle Bremswirkung verfehlt man mit großem Abstand. Man
>> braucht nen Bremswiderstand in Leistungsanpassung oder ne Rückspeisung
>> in den Akku.
>
> Nein, P = U_m^2/(R_m + R_L) -> maximal wenn R_L = 0.

Das heisst nur, dass 100% der Leistung an der Motorwicklung abfallen. 
Das stimmt natürlich. Aber du hast gerade die Antwort auf eine Frage 
geliefert, die keiner gestellt hat.

von Bert S. (kautschuck)



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Ich habe mal was probiert, doch ich denke das geht nicht, da VCC nicht 
unterbrochen werden kann. Auf dem ersten Bild ist der Controller. Ich 
habe versucht die Motorbremse verzögert durch den Mosfet zu aktivieren 
(daher Tiefpass). Vorschläge sind sehr willkommen.

von Icke ®. (49636b65)


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THOR schrieb:
> Wenn man die Windung kurzschließt, liegt daran per Definition keine
> Spannung an. P = U * I. U ist fast 0, I ist Kurzschlussstrom.

Du vergißt, daß der Motor keine rein ohmsche, sondern eine induktive 
Last darstellt und dem Strom einen (Blind-)Widerstand entgegensetzt, 
sodaß bei externem Kurzschluss nahezu die gesamte Blindleistung am Motor 
abfällt. Der ohmsche Wicklungswiderstand spielt für die Bremswirkung 
kaum eine Rolle.
Das Kurzschließen zur Bremsung wird in Millionen von Elektrowerkzeugen 
praktisch betrieben und funktioniert dort tadellos. Ist aber eben nicht 
für dosiertes Bremsen geeignet.

von THOR (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Das Kurzschließen zur Bremsung wird in Millionen von Elektrowerkzeugen
> praktisch betrieben und funktioniert dort tadellos.

Das hab ich ja auch nie angezweifelt. Mein Argument war:

Bert S. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Icke ®. schrieb:
>>> Einen DC-Motor kann man einfach kurzschließen, um (volle) Bremswirkung
>>> zu erzielen.

Betonung auf "volle"

>> Wenn man die Windung kurzschließt, liegt daran per Definition keine
>> Spannung an. P = U * I. U ist fast 0, I ist Kurzschlussstrom.

Hier: U ist fast 0, nicht 0. Ich habe nie behauptet dass P = 0W ist, 
wenn man das tut. Mein Argument war, dass nicht die volle Bremsleistung 
erzielt wird, wenn man die Windung kurzschließt.

von Icke ®. (49636b65)


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THOR schrieb:
> Hier: U ist fast 0, nicht 0. Ich habe nie behauptet dass P = 0W ist,
> wenn man das tut. Mein Argument war, dass nicht die volle Bremsleistung
> erzielt wird, wenn man die Windung kurzschließt.

Du denkst in ohmschen Dimensionen. Die ohmsche Last spielt hier aber 
keine Rolle. Entscheidend ist die Blindleistung und die ist motorseitig 
am größten, wenn er kurzgeschlossen wird.

von Elektrofan (Gast)


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> Der ohmsche Wicklungswiderstand spielt für die Bremswirkung
> kaum eine Rolle.

Beim Bremsen mit Kurzschluss ist der ohmsche Gesamtwiderstand im Kreis 
am niedrigsten, dann fliesst also der grösstmögliche Strom.
Dieser Strom ist praktisch ein Gleichstrom mit in diesen Fall 
kleinstmöglicher Welligkeit (weil ja nur der ohmsche Anker- und 
Bürstenwiderstand und die Ankerinduktivität vorhanden sind).
Dieser Gleichstrom bestimmt das Bremsmoment M:

   M ~ Drehzahl/Ankerwiderstand

von Bert S. (kautschuck)


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Hat jemand eine Idee ob mein Ansatz oben funktionieren könnte?

von Icke ®. (49636b65)


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Elektrofan schrieb:
> Dieser Strom ist praktisch ein Gleichstrom mit in diesen Fall
> kleinstmöglicher Welligkeit (weil ja nur der ohmsche Anker- und
> Bürstenwiderstand und die Ankerinduktivität vorhanden sind).

Gleichstrom ist es nur an den Klemmen, wegen der Kommutierung. Im Anker 
selbst fließt Wechselstrom.

von Bert S. (kautschuck)


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Ok ich habe mal folgendes probiert: PWM_OFF signal aktiviert (LOW) und 
dann die Motorpins überbrückt -> Motor lässt sich nur noch schwer 
drehen, also sollte es klappen. Ich frage mich aber, ob Q1 durchlassen 
wird? Wenn VCC anliegt und die Motorspannung grösser als VGS ist, sollte 
er eigentlich, oder?

: Bearbeitet durch User
von Icke ®. (49636b65)


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Bert S. schrieb:
> Ich frage mich aber, ob Q1 durchlassen wird?

Wenn Q2 gesperrt ist, hat Source von Q1 keine Verbindung mehr zur Masse 
und sein Gate bekommt wahrscheinlich nicht genug Spannung, um 
durchzusteuern. Möglicherweise hilft ein Widerstand von Source-Q1 zur 
Masse. Aber ich bin da nicht der Experte.

von Stefan F. (Gast)


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Das Kurzschließen des Motors wird nicht genügen, die Bremswirkiung ist 
in der Regel lächerlich gering. Du müsstest die Spannung gleichrichten, 
hochsetzen und dann damit den Akku wieder geregelt aufladen.

Dabie soll der Motor einerseits gleichmäßig und gut bremsen, aber du 
darfst auch den Akku nich überfordern oder gar überladen.

Du siehst, dass eine Motorbremse alles andere als trivial zu bauen ist. 
Und mit der Anzahl der Bauteile kommt die zu erwartende Ausfallquote - 
besonders im Überhitzungsfall.

Wer einigermaßen Wert auf Sicherheit legt, sieht zumindest zusätzlich 
eine mechanische Bremse vor. Keine Not-Bremse, sondern eine die immer 
mit betätigt wird und Bestandteil der Regelung ist.

Und wenn schon eine mechanische Bremse vorhanden ist, sollte man mal 
tief durchatmen und nochmal darüber anchdenken, ob sich der ganze 
elektrische Aufwand lohnt, nur um ein paar Prozent mehr Laufleistung zu 
erreichen (übrigens auf Kosten der Lebensdauer der Batterie).

Ich denke, sowas lohnt sich nur in ganz großem Stil und nur in Regionen 
mit nennenswerten Bergen.

von Bert S. (kautschuck)


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: Bearbeitet durch User
von Icke ®. (49636b65)


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Stefan U. schrieb:
> Das Kurzschließen des Motors wird nicht genügen, die Bremswirkiung ist
> in der Regel lächerlich gering.

Die Bremswirkung ist keineswegs lächerlich. Sie steigt mit der Drehzahl 
und wird bei hoher Geschwindigkeit wahrscheinlich sogar zu heftig sein, 
wenn die Bremsung durch Kurzschluß abrupt einsetzt. Jedenfalls, wenn der 
Motor für ein E-Bike o.ä. vorgesehen ist.

von Stefan F. (Gast)


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Also dass mand en Motor in Voller Fahrt nicht einfach abrupt 
kurzschließen sollte war doch klar oder nicht?

Will man überhaupt irgendwann einfach eine Bremse abrupt einschalten 
anstatt sie zu regeln?

von Klaus (Gast)


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Bert S. schrieb:
> Nun hat der Controller ja einen Bremseingang, wenn ich den überbrücke,
> dann kann ich kein gas mehr geben, doch die Bremswirkung ist gleich wie
> wenn ich kein Gas gebe, nämlich beinahe null.

Der Eingang soll ja auch nicht bremsen, er wird normalerweise vom 
Bremsgriff (Scooter oder eBike) gesteuert und soll nur verhindern. daß 
der Motor gegen die mechanische Bremse arbeitet. Die Bremswirkung ist 
nicht beinahe Null sondern exakt Null, es wirkt nur die Lagerreibung.

MfG Klaus

von Icke ®. (49636b65)


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Stefan U. schrieb:
> Also dass mand en Motor in Voller Fahrt nicht einfach abrupt
> kurzschließen sollte war doch klar oder nicht?

Mir schon:

Icke ®. schrieb:
> Um dosiert zu bremsen, bräuchte man jedoch einen regelbaren
> Widerstand oder ähnliches.

Die Schaltung hier aber macht genau das:

Bert S. schrieb:
> Ich habe mal was probiert

von Elektrofan (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Elektrofan schrieb:
>> Dieser Strom ist praktisch ein Gleichstrom mit in diesen Fall
>> kleinstmöglicher Welligkeit (weil ja nur der ohmsche Anker- und
>> Bürstenwiderstand und die Ankerinduktivität vorhanden sind).

> Gleichstrom ist es nur an den Klemmen, wegen der Kommutierung. Im Anker
> selbst fließt Wechselstrom.

Das ist aber nach aussen egal.
Im äusseren Stromkreis sieht man nur die ggf. auch spezifizierte 
Ankerinduktivität; die Drehzahl (und damit die Wechselstromfrequenz des 
Stoms in den Ankerwicklungen) hat wenig Einfluss.
(Auch die Ankerrückwirkung wird bei kleinen Maschinen ignoriert.)

So ähnlich ist es beim Transformator und seinem Ersatzschaltbild:
Für den Strom durch die angeschlossene Last ist neben den 
Wicklungswiderständen (fast) nur die Streuinduktivität relevant, NICHT 
die Hauptinduktivität.

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