Hallo, ich brauche eine Energiequelle auf hohem Potential (bis zu 200kV). Der relativ hohen Leistung und der Einfachheit der Konstruktion halber möchte ich eine einfache Motor-Generator-Einheit mit isolierter Welle benutzen. Überschlägig und sehr großzügig berechnet benötige ich eine konstante elektrische Leistung von 50W - Die Ausgangsspannung sollte nicht zu gering sein, um all zu hohe Ströme zu verhindern, ist aber nicht weiter relevant. Möglichkeit 1 (Bild links): Ich nutze zwei kleine Asynchronmotore. Der eine Motor ist direkt an das Netz angeschlossen und läuft damit auf 50Hz/Nenndrehzahl. Die gleichgerichtete Spannung aus dem als Generator genutzen, zweiten Motor wird dem Netzteilmodul zugeführt. Dieses Netzteil wird speziell für diesen Eingangszweck entwickelt. Das wäre einfach zu realisieren... Das einzige Problem ist die größe der Motoren. Ich habe passende Motoren dafür gefunden - Aber sie sind relativ groß. In der Basis (Motor) macht das keine Probleme, doch der Platz in der Hochspannungsplattform (Generator) ist sehr begrenzt. Es würde jedoch passen. Möglichkeit 2 (Bild rechts): Brushless Motoren aus dem Modellbau. Sie sind wesentlich kleiner und scheinen sehr gut geeignet zu sein - Aber was ist mit der angegebenen Leistung los? Sie scheint viel zu hoch. Ist das die Spitzenleistung, die für sehr begrenzte Zeit erreicht werden kann? Wenn ja - Für wie lange? Und wie schaut es mit der durchschnittlichen Leistung aus? Das wäre die für mich interessante Größe. Vielleicht hat jemand hier Praxiserfahrung mit diesen Motoren und kann mir sagen welche Größe ich für eine Dauerleistung von ~50W einsetzen sollte? Und welcher Hersteller ist empfehlenswert? Wie tauglich sind die Hobby-Brushless-Motoren für diesen Einsatzzweck? Oder wäre es doch besser einen robusten Industriemotor zu nutzen und mit dem Platzverlust zu leben? Bitte helft mir zu einer Entscheidung zu kommen!
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Sascha W. schrieb: > ich brauche eine Energiequelle auf hohem Potential (bis zu 200kV). 200kV?? ist das ernsthaft so gemeint? welche Anwendung?
Sascha W. schrieb: > Aber was ist mit der angegebenen > Leistung los? Sie scheint viel zu hoch. > Ist das die Spitzenleistung, die für sehr begrenzte Zeit erreicht werden > kann? > Wenn ja - Für wie lange? Und wie schaut es mit der durchschnittlichen > Leistung aus? Das wäre die für mich interessante Größe. > > Vielleicht hat jemand hier Praxiserfahrung mit diesen Motoren und kann > mir sagen welche Größe ich für eine Dauerleistung von ~50W einsetzen > sollte? Das wirft ja auch noch die Frage nach Kuehlung auf. htduklgiu
Modellbau-Motoren sind meist für hohe Drehzahlen ausgelegt. Das ist natürlich besonders kritisch, wenn die Motor-Generator-Kombi eine lange Welle verbinden soll. Wenn ich mir anschaue, wie lang die Isolatoren an 200kV Freileitungen so sind, dürfte das interessant werden.. Ist das eigentlich eine Leistungsanwendung, wo 200kV und viele viele kW oder MW dahinter stehen.. ? Oder eine hochohmige Anwendung, wo die Hochspannungsquelle kaum Strom nachschieben kann.. ?
Weder Käfigläufer noch Brushless! Der Wirkungsgrad ist zu schlecht und die Erregung aufwändig. Am besten "normale" DC-Motore mit Permanentmagnet und Kommutator, die liefern direkt eine drehzahlproportionale Gleichspannung. Größere Motore gibts massenweise in älteren Autos (Lüfter, Scheibenwischer, Fensterheber usw.) Kühlung in Luft mit Lüfterrad. Unter Öl ists zu zäh. Saha hat doch geschrieben, daß er Kleinspannung auf 200 kV Potential benötigt. Da gehts nicht um Megawatt. Gruß - Werner
Werner H. schrieb: > [..] > Saha hat doch geschrieben, daß er Kleinspannung auf 200 kV Potential > benötigt. Da gehts nicht um Megawatt. > [..] Davon hatte ich eigentlich nichts gelesen.. Meine Frage zielt nicht auf die von ihm übertragene Leistung ab, sondern eher darauf, was passiert falls die Isolation der Anordnung doch nicht seinen Anforderungen entsprechen sollte.. Grüße Christian
Hi Sascha, Modellbaumotoren erreichen ihre sehr hohe Leistung durch eine sehr hohe Drehzahl, die, wie du richtig befürchtest, auf Kosten der Lebensdauer geht. Im Modellbau liegen die Prioritäten anders als bei dir. Prinzipiell wäre ein bürstenloser Motor als Generator günstig bei dir. Die Lebensdauer wird meines Wissens nach praktisch ausschließlich durch die Lager bestimmt (Salzwassernebel und ähnliches mal ausgeschlossen). Eine geringere Drehzahl bei höherem Moment könnte hilfreich für dich sein, das würde auf einen Motor mit mehreren Polpaaren und größerem Durchmesser hinaus laufen. Mit so einem 100 W Flach-Motor eines Herstellers aus der Schweiz mache ich gerade Versuche. Mehr Infos bei Bedarf. Ich würde beim Außendienst mal anfragen, was deren Meinung bzw. Erfahrung ist. Es ist deren Job, so etwas zu wissen und Anwender wie dich zu beraten. DZDZ
Sascha W. schrieb: > Für wie lange? Kurzzeitig. Modellbaumotoren sind für 10 bis 100 Betriebsstunden ausgelegt, und daher im Vergleich zu langlebigen Industriemotoren so klein und billig. Ihe angegebene Leistung bringen sie gar nur minutenlang. Das ist ja auch kein Problem, im Kopter ist der Akku dann sowieso alle. Da deine Drehzahl konstant ist, kann ein Permanentmagnet-Motor die dann halbwegs konstante Ausgangsspannung bringen. Da du elektronisch gleichrichten kannst, kann es ein normaler Drehstrommotor sein. Nun bleibt nur die Frage, wie lange muss er funktionieren. Du findest MTBF in den Datenblättern seriöser Hersteller. Je länger haltbar, je grösser, wird man daraus lesen können.
@Werner Hartmann (werner45) >Weder Käfigläufer noch Brushless! >Der Wirkungsgrad ist zu schlecht und die Erregung aufwändig. So ein Käse. Die meisten Brushless-Motoren sind mit Hochleistungs-Neodymmagneten permanenterregt. Darum haben sie auch so eine hohe Leistungsdichte! >Saha hat doch geschrieben, daß er Kleinspannung auf 200 kV Potential >benötigt. Da gehts nicht um Megawatt. Das weißt du doch gar nicht.
Voschlag: brushed-DC-Motore. Gründe: Die sind billig und robust, außerdem kommt eine direkt verwendbare Gleichspannung heraus. Dazu sind die Bauformen und der Flansch genormt, und daher bekommt man Ersatz von vielen Herstellern. Beispiele: http://www.dunkermotoren.de/produkte/gleichstrommotoren/ Für deine Anwendung kannst du zwei identische nehmen. Such sie dir so aus, dass Spannung und Leistung zu deiner Quelle passen. Höchstens eine Spannungsregelung könnte man auf der Generatorseite vielleicht noch wünschen.
Was sind die 200kV? AC / DC? ist das Nenn oder Peak? Wie sind die Testanforderungen? (Li/60s) Für das klassische 220kV Netz gibt's Trafos in dieser Isolationsklasse und Leistung für vertretbares Geld fertig zu kaufen. Ich gehe mangels Infos davon aus das es um eine Messaufgabe über längere Zeit auf HV potential geht (ansonsten würde er Bleiakkus verwenden...)
@ Falk Brunner Das muß kein Käse sein. Die Modellmotore sind auch auf Rundlauf optimiert. Hängt von der Polform ab und ob sie schräggenutet sind. Aber Du hast recht, die haben Neodym- oder sogar wegen der Temperatur SmCo-Magnete. Für Generatorbetrieb ist ein geradgenuteter mit deutlichem "Abriß" beim Polwechsel vorzuziehen. Das sind die klassisch (weil einfach) gefertigten ohne besondere Optimierung. Un die sind noch im Auto zu finden. In den ganz alten Analogrechnern (vor OpV) mit Motorpotentiometer-Grab waren viele kleine zweipolige DC-Generatoren für die Gegenkopplungen eingebaut. Gruß - Werner
Vor allen die lange Welle bei 200kV macht da Probleme bei den Drehzahlen. Wie waere es ein kleine Luftturbine an den Generator anflanschen und das ganze mit Pressluft zu bedienen? Den Schlauch kann man sehr lang machen.
Helmut L. schrieb: > Wie waere es ein kleine Luftturbine an den Generator anflanschen und das > ganze mit Pressluft zu bedienen? Den Schlauch kann man sehr lang machen. Coole Idee :-) Werner H. schrieb: > mit deutlichem "Abriß" beim Polwechsel Es ging um BLDC Motore. Was verstehst du da unter "Abriß beim Polwechsel"?
@Der Andere (Gast) >> mit deutlichem "Abriß" beim Polwechsel >Es ging um BLDC Motore. Was verstehst du da unter "Abriß beim >Polwechsel"? Ein weitere Vorteil der BLDC, es gibt keinen mechanischen Kommutator, welcher Störungen erzeugt. Die 6 Dioden für die Gleichrichtung sind Peanuts!
In erster Näherung eignen sich viele Motoren ähnlich gut als Motor, wie als Generator und umgekehrt ...
Sascha W. schrieb: > Brushless Motoren aus dem Modellbau. Sie sind wesentlich kleiner und > scheinen sehr gut geeignet zu sein - Aber was ist mit der angegebenen > Leistung los? Sie scheint viel zu hoch. > Ist das die Spitzenleistung, die für sehr begrenzte Zeit erreicht werden > kann? Ich halte die für den Zweck absolut brauchbar. Aber sowohl Drehzahl als auch Strom sollten deutlich gegenüber den Nenndaten reduziert werden. Beides um ca. Faktor 3. z.B. BLDC mit 320kV für bis zu 10 Zellen (40V) und max. 60A (2400W elektrisch); Leerlaufdrehzahl: 12800 rpm. Gewicht ca. 400-500g. Bei 4000 rpm haben die Lager dann eine sinnvolle Standzeit. Die Spannung liegt halt nur noch bei 10-12V. Wichtig ist, dass die Kopplung der Motoren keinen Versatz / keine Winkelabweichung hat. Die kleinen Lager können nur wenig Kräfte dauerhaft vertragen. Helmut L. schrieb: > Wie waere es ein kleine Luftturbine an den Generator anflanschen und das > ganze mit Pressluft zu bedienen? Den Schlauch kann man sehr lang machen. Hatte mal an den Motor einer 3,5"-Festplatte ein Fischertechnik-Zahnrad (40 Zähne) angeflanscht. Mit Pressluftpistole angeblasen. Die 3 Phasen gleichgerichtet und auf eine 12V/10W-Glühlampe gegeben. Sehr schnell gebaut, hat prima geleuchtet war aber auch ein ordentlicher Lärm. Im Wirkungsgrad ist Druckluft aber so ziemlich das schlechteste was geht.
Sascha W. schrieb: > bis zu 200kV > Möglichkeit 2 (Bild rechts): > Brushless Motoren aus dem Modellbau. Sie sind wesentlich kleiner und > scheinen sehr gut geeignet zu sein - Aber was ist mit der angegebenen > Leistung los? Sie scheint viel zu hoch. Vielleicht sollte erst einmal die Einheit kv geklärt werden. Wenn ich mit einem Modellbauer über den rechten Motor im Bild rede "Turnigy D2830-11 1000kv Brushless Motor" versteht der 1000 1/min pro Volt. In der Elektrotechnik/Elektronik ist 1000kv eine andere Hausnummer, und kann zum Spiel mit der Gesundheit werden.
Albert S. schrieb: > In der Elektrotechnik/Elektronik ist 1000kv eine andere Hausnummer, und > kann zum Spiel mit der Gesundheit werden So ist das mit selbsterfundenen Einheiten...
Albert S. schrieb: > In der Elektrotechnik/Elektronik ist 1000kv eine andere Hausnummer, und > kann zum Spiel mit der Gesundheit werden. Quasi 1MV...
@ Helmut Lenzen (helmi1) und Leroy M. (mayl) Genau wie ihr schreibt. Im OT hat Sascha wohl Äpfel mit Birnen verglichen. kV ist nicht gleich Kv (kv) > Aber was ist mit der angegebenen > Leistung los? Sie scheint viel zu hoch. Turnigy 2830 Brushless Motor 1000kv Max Currents (A)18.00 Max Voltage(V)11.00 Power (W):198.00 Kv(rpm/v)1000.00 Spielen mit Mini Tesla Spule https://www.heise.de/make/meldung/Mini-Teslaspule-mit-9-Volt-Batterie-2506409.html
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Hallo an alle und vielen Dank für die rege Beteiligung! Bitte entschuldigt, dass ich erst jetzt Antworte. Ich hoffe ich kann auf alle gestellten Fragen eingehen und vergesse nichts... Mit "kV" meine ich in der Tat Kilovolt, keine Daten für einen Brushless-Motor. Die einzigen den Motor (Generator) betreffenden Daten die ich gegeben habe sind die 50W. Was die "kV" im Zusammenhang mit den Brushless-Motoren angeht wusste ich nicht, habe mich dazu eben gerade erst belesen. Was die Leistung angeht - Überschlägig sind es tatsächlich über 2MW. 200kV mit einem Strahlstrom von 10A. ...ABER für maximal nur ~1µs mit einer Repetitionsrate von 10Hz. So ein 1µs Elektronenpaket hat damit eine Energie von 2J! Bei der maximalen Frequenz von 10Hz sind es also "nur" 20W. Das sind allerdings 2J/20W rohe Elektronen! Das ist schon sehr heftig und unüblich für eine derartige Elektronenquelle. Wenn sie mit 200keV die Elektronenquelle verlassen, haben sie auch schon fast 70% der Lichtgeschwindigkeit drauf. Die 200kV sind natürlich DC, geliefert von einem Vervielfacher-Netzteil von Advanced Energy. Der gesamte Aufbau ist luftisoliert! Der auf 200kV liegende Teil ist komplett abgeschirmt, in dem abgerundeten (Feldstärke!) Gehäuse befindet sich die Elektronik zur Pulserzeugung für das Gitter (Die Elektronenquelle ist als Triode aufgebaut). Weiterhin auch Elektronik für diverse Messungen. Und diese Elektroniken wollen eben versorgt werden - Hier kommt die Motor-Generator Konstruktion ins Spiel. In das auf hohem Potential liegendem Gehäuse kommen nur ein LWL als Clock/Trigger und zwei weitere LWL für bidirektionale Kommunikation mit dem Messsystem. Und nun eben noch eine isolierende Welle aus Glasfaserverstärktem Polycarbonat zum Antrieb des Generators. Obwohl es mich doch juckt mit den Modellbau-Brushless-Motoren zu spielen, greife ich nun doch auf den 60W Asynchronmotor zurück - Als Motor sowie Generator. Die Zuverlässigkeit und die niedrigere Drehzahl sprechen stark dafür. Auch die höhere Eingangsspannung für das Netzteil (gleichgerichteter Ausgang des Generators) machen es einfacher für mich jenes zu bauen. Außerdem bin ich im Datenblatt der Motorserie in die falsche Reihe geraten und habe die Abmessungen für das 100W Modell genutzt. Irgendwann fiel es mir dann doch auf und der 60W Motor ist gar nicht mal so groß - Er passt und nimmt auch nicht viel mehr Platz in Anspruch and ein Modellbau-BLDC-Motor. Genug Freiraum für alle derzeit geplanten Module und spätere Erweiterungen! Weitere Fragen sind immer willkommen!
Bei den Lösungen die ich bisher gesehen habe wurde das anders gemacht. Wobei ich sagen muss dass hier "nur" um eine Isolationsspannung von 20kV ging. Schaltnetzteil, Sekundärwindung war isolierte HF-Litze in Silikonschlauch um den Übertrager. Danach kam Gleichrichter, Kondensatoren und Sekundärregelung. Ist die Isolationsspannung bei 200kV wird die Sache schon schwieriger. Hier wird man kaum um das Gepansche mit Öl, mehreren Windungen auf speziellen Teflon-Trägern, langen Ferritkernen und schlechtem Wirkungsgrad rumkommen. Die Idee mit Motor und Generator würde ich nicht machen, da hat man auch Probleme mit der Isolierung und dazu noch mit mechanischer Belastung (Welle etc.). Letztlich sei noch erwähnt dass es für solche Problemstellungen Fachfirmen gibt die genau sowas entwickeln. Dieses Forum ist möglicherweise nicht der richtige Ort um solche Fragen zu stellen :)
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