Hallo zusammen, Kann mir jemand erklären warum ein Elektromotor eine Maximale Spannung hat? Grund meiner Frage; Ich habe einen RC-Brusless-Motor 8.5T mit ca 4000KV der für 8.4V angegeben ist. Warum sollte der nicht auch 12.6V oder auch mehr können? Die Übersetzung so gewählt dass die Stromaufnahme an der Spannung angepasst ist. Natürlich fliegt der mir wegen der Drehzahlen irgendwann um die Ohren. Ich habe es so gelernt dass man Strom mit Spannung ersetzen kann. Warum also Begrenzungen? Gruss motoquero
Marco S. schrieb: > Warum sollte der nicht auch 12.6V oder auch mehr können? Kann er, aber irgendwann schlägt die Isolation durch, oft haben kleine BLDC Motoren 200V als Isolationslimit. Diese Spannung darf dann auch sehr kurz anliegen (PWM). Ein Motor ist durch die Verlustleistug limitiert, er und seine Wicklung und die Lager darf nicht zu warm werden. Ausserdem hat er eine Maximaldrehzahl aber der er sich zerlegt und schon vorher verkürzt sich die Lebensaduer der Lager. Also darf die hohe Spannung die zu hoher Drehzahl und unter Belastung hohem Strom führt nicht zu lange anliegen, damit er nicht zu schnell und nicht zu heiss wird. Kurzzeitig sind Motoren aber deutlich überlastbar.
Marco S. schrieb: > Ich habe es so gelernt dass man Strom mit Spannung ersetzen kann. Und ich habe gelernt, dass man eine Sache durch eine andere Sache ersetzt. Aber Strom durch Spannung zu ersetzen ist bei einem Motor unsinnig. Seine Magnetfelder entstehen nur durch den Strom.
Durchtrieben schrieb: > Marco S. schrieb: >> Ich habe es so gelernt dass man Strom mit Spannung ersetzen kann. > > Und ich habe gelernt, dass man eine Sache durch eine andere Sache > ersetzt. > Aber Strom durch Spannung zu ersetzen ist bei einem Motor unsinnig. > Seine Magnetfelder entstehen nur durch den Strom. Wenn der Motor nur einen DC Anschluss hat, muss noch eine Elektronik verbaut sein, und die verträgt halt nun mal nur eine gewisse Spannung.
Manuka schrieb: > Wenn der Motor nur einen DC Anschluss hat, muss noch eine Elektronik > verbaut sein, und die verträgt halt nun mal nur eine gewisse Spannung. Die Elektronik ist separat und verträgt mehr. Der Motor hat 3 Anschlüsse. Rein aus Neugier; Warum ist überhaupt Elektronik bei der Spannung limitiert? Warum funktioniert sie nicht gleich mit 50V wie mit 5V? Das es nicht so ist ist mir bekannt. Auch durch Erfahrung.
Marco S. schrieb: > Warum ist überhaupt Elektronik bei der Spannung limitiert? Warum > funktioniert sie nicht gleich mit 50V wie mit 5V? Zum Beispiel wie die Isolationsabstände zwischen den "Bauteilen" in den Mikrochips so klein sind, dass sonst Funken überspringen würden.
Durchtrieben schrieb: > Strom durch Spannung zu ersetzen ist bei einem Motor unsinnig. Seine > Magnetfelder entstehen nur durch den Strom. Heisst das das ein Motor mit 8.4V mehr leisten könnte als einer mit 12.4V? Wenn der Regler die Ampere liefern kann.
Marco S. schrieb: > Heisst das das ein Motor mit 8.4V mehr leisten könnte als einer mit > 12.4V? Wenn der Regler die Ampere liefern kann. und wenn der Motor den Strom auch verträgt, dann ja. Dünnere Wicklungen vertragen weniger Strom.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Zum Beispiel wie die Isolationsabstände zwischen den "Bauteilen" in den > Mikrochips so klein sind, dass sonst Funken überspringen würden. Also einfach ein Kurzschluss?
MaWin schrieb: > Kurzzeitig sind Motoren aber deutlich überlastbar. Dann werd ich's probieren. Ich hatte Bedenken dass der Motor sofort in Rauch aufgeht wenn ich den Akku anschliesse.
Marco S. (motoquero) >Rein aus Neugier; >Warum ist überhaupt Elektronik bei der Spannung limitiert? Warum >funktioniert sie nicht gleich mit 50V wie mit 5V? >Das es nicht so ist ist mir bekannt. Auch durch Erfahrung. Und warum zweifelst Du dann noch? Es geht doch auch um die Leistung, die in Wärme umgesetzt wird. Ein 1Ohm Widerstand setzt bei 1V 1W um. Bei 10V 100W. Klingelt's?
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Marco S. schrieb: > Wenn der Regler die Ampere liefern kann. Wenn es die nicht liefern kann geht er entweder Kaputt oder er geht mit der Spannung (am Ausgang) runter. Du solltest dir mal über die Abhängigkeiten von Spannung, Stom, Widerstand und Leistung gedanken machen. Da kann nicht ein Wert durch eien anderen Ersetzt werden, sondern du hast feste Abhängigkeiten der Werte voneinander. Mal etwas vereifacht angenommen das der Widerstand der Wicklung konstant wäre (in der Realität ist diese bei Motoren Lastabhängig) Wicklung = 1 Ohm Spannung = 8,4V Gibt nach Mister Ohm I=U/R Strom = 8,4A Ergibt eine Leistung von P=U*I Leistung = 70,56W Wenn du jetzt für den gleichen Motor die Spannung auf 12,6V erhöhst I = 12,4V / 1Ohm = 12,4A P = 12,4V * 12,4A = 153,76W Du hast also über Doppelt so viel Leistung. Nur das Problem ist das du somit auch entsprechend mehr Verlustleistung an deinem Motor hast und er somit erheblich Wärmer wird was er in der REgel nicht verträgt ohne auch die Kühlung extrem zu verstärken. Das zweite ist ob der Draht der Wicklung überhaupt den höheren Strom verträgt ohne durchzubrennen - was am ende aber auch auf die Temperatur hinaus läuft. Zweites Beispiel eine anderer Motor: Der ist "Werksseitig" für eine Höhere Spannung dimensioniert: Gegeben ist R = 2,18Ohm und U = 12,4V Damit ergibt sich I = 12,4V / 2,18Ohm = 5,69A und P = 12,4V * 5,69A = 70,56W Du sieht ein Motor der für eine Höhere Spannung ausgelegt ist kann durchaus die selbe Leistung haben wie der für die Niedrigere. Nur halt bei niedrigeren Strömen was z.B. mit dünneren Kabeln, Schwächeren Reglern usw. realisiert werden kann, dafür aber mit höheren Spannungen was dann so Probleme bereitet wie mehr Akku-Zellen notwendig, mehr Windungen auf dem Anker usw. Ist daher alles eine Frage des Kompomisses.
Marco S. schrieb: > MaWin schrieb: >> Kurzzeitig sind Motoren aber deutlich überlastbar. > > Dann werd ich's probieren. Ich hatte Bedenken dass der Motor sofort in > Rauch aufgeht wenn ich den Akku anschliesse. Wenn Elektronik dran ist, die nur bis 8.5V erlaubt, tut er das. Ich ging von den nackten Motoren aus.
Michael B. schrieb: > Wenn Elektronik dran ist, die nur bis 8.5V erlaubt, tut er das. > > Ich ging von den nackten Motoren aus. Die Elektronik geht bis 12.6V, der Motor bis 8.4V.
Marco S. schrieb: > mit ca 4000KV Naja, wegen der Spannung wird der wohl nicht kaputtgehen, bei 4.000.000V gibt es schöne lange Funken. qwerty
qwerty (Gast) >Marco S. schrieb: >> mit ca 4000KV >Naja, wegen der Spannung wird der wohl nicht kaputtgehen, bei 4.000.000V >gibt es schöne lange Funken. >qwerty Das ist ein Drehzahl-Maß, kein Spannungs-Maß. Also 4000 Umdrehungen pro Volt - ist eben so in der Modellbautechnik (vielleicht auch woanders) ...
Hat immer noch keiner den Troll durchschaut?
Dirk J. (dirk-cebu)
>Hat immer noch keiner den Troll durchschaut?
Warum? Du bist doch der einzige, der nach 2 Tagen Ruhe wieder seinen
Senf dazu geben muß.
Irgend W. schrieb: > Du solltest dir mal über die Abhängigkeiten von Spannung, Stom, > Widerstand und Leistung gedanken machen. Erstmal Danke für die ausführliche Antwort. Ich habe die Motorendaten hin und her gerechnet und musste feststellen dass man (ich) Elektromotoren nicht berechnen kann. Die Ergebnisse ergaben Leistungen die viel zu hoch waren. Aber du hast ja geschrieben dass der Wiederstand Lastabhängig ist. Was ich aber nicht verstehe; Gemäss meinen Berechnungen haben die Motoren (alle aus der selben Linie) unter Last weniger Wiederstand je stärker sie sind (z.B. 4.5T, 0.03Ohm) und dann steigt er an je weniger Leistungsfähig sie werden (17.5T , 0.093). Ohne Last ist es aber genau umgekehrt. Ausser zwischen 8.5T und 10.5T. https://www.hobbywing.com/goods.php?id=630p
Marco S. schrieb: > Die Ergebnisse ergaben Leistungen die viel zu hoch waren. Educated guess: Du hast die Motoren als rein Ohmsche Widerstände betrachtet. U = R * I Bei Stillstand trifft das einigermaßen zu, sobald sich der Motordreht entsteht aber eine Induktionsspannung, die der Betriebsspannung entgegengesetzt ist. U = R * I + kv * Drehzahl Den Zusammenhang zwischen dieser Spannung und der Drehzahl gibt der kv-Wert des Motors näherungsweise an.
Die Zahl vor dem T soll wohl die Anzahl der "Turns", also der Windungen sein. Und da ergibt es einen Sinn, dass ein Motor mit vielen Windungen einen höheren Ohmschen Widerstand hat als einer mit weniger Windungen - speziell dann, wenn das Volumen der Windungen in etwa gleich ist (also gleicher Anker). Denn wenn z.B. 4,5 Windungen den Anker schon füllen, dann muss der Draht dicker sein als einer, der 17,5 Windungen braucht um denselben Anker zu füllen. Langer Draht => mehr Widerstand. Dünner Draht => mehr Widerstand. Langer dünner Draht => erheblich mehr Widerstand. Solange der Motor sich nicht dreht ist er in der Tat praktisch der Ohmsche Widerstand, der sich aus einen Wicklungen ergibt. Den Strom, der dann fliesst, muss der Regler abkönnen, sonst gibt es Rauchzeichen. Das ist der bei den Reglern angegebene Maximalstrom. Sobald der Motor sich dreht, kommen induktive Effekte hinzu und begrenzen den Strom, wie was schon in seiner Antwort dargestellt hat. Die Angaben zur Betriebsspannung, die Hobbyking macht, beziehen sich auf die typischen Einsatzszenarien für die angebotenen Motoren. Du hast völlig richtig erkannt, dass für einen BL-Motor die Angabe eigentlich nicht direkt einen Sinn ergibt und dass man einen vür 8V angegebenen Motor durchaus auch mit 10 oder 12V füttern kann. Für BL-Motoren mit Permanentmagneten liegen die absoluten Spannungsgrenzen mMn. in der Isolation der Wicklungen und überhaupt in Isolationsabständen: jede Isolation verträgt nur eine bestimmte Spannung, darüber gibt es "Durchschläge". Wenn z.B. der relativ gute Isolator Luft an seine Grenze kommt, dann gibt es Durchschläge die gemeinhin Blitze genannt werden. Die Lackdrähte der Motoren halten aber fast immer deutlich mehr aus als die Kleinspannungen, die wir im Modellbau so verwenden. Die wirklichen Grenzen für E-Motore sind - auch schon im forum dargestellt - die Leistung bzw. eigentlich die Erwärmung. Solange die Verlustleistung, die im Motor entsteht (z.B. durch Ohmsche Verluste im Widerstand der Wicklung und durch Ummagnetisierungsverluste im Eisenkern) komplett abgeführt wird, ist alles schick. Und wenn nicht, dann heizt sich alles auf, was Verluste erzeugt, also Wicklung (elektrischer Verlust), Kern (magnetischer Verlust) und Wellenlager (mechanischer Verlust/Reibung). Die Wicklung wird dann im Zweifel ihre Isolationslack erweichen, was die Isolationsabstände verringert und dann zum Durchbruch führt. Die Wellenlager sind auch nicht zu verachten. Die können ihre Schmierung verlieren, wenn sie zu warm werden, was die Erwärmung dann wieder steigert. Solange Du Deinen 8V-Motor an der 12V-Speisung also gedrosselt (durch den "Regler" genannten DC->Drehstrom Umrichter) betreibst, wird er ziemlich sicher nicht sofort Rauchzeichen geben. Aber bei Dauerlauf auf Voller Möhre dann womöglich schon, weil er jenseits der von den Konstrukteuren angedachten Leistungen liefe. Auch schon im Thread angedeutet: viele der Zusammenhänge sind nichtliear und damit erstmal nicht intuitiv. Grad ohmsche Verluste steigen quadratisch mit dem Strom (P = I² * R). Das ist übrigens der Grund, warum man mit hohen Spannungen (= kleiner Strom bei gegebener Leistung) zu arbeiten sucht. hase PS: achja: solange Du mit Kleinspannung bis 30V hantierst: Versuch macht kluch; ja, kann auch mal teurer werden als ne Frage im Forum, da zahlt man nur mit der Lebenszeit die für Trollbeiträge draufgeht.
Hartmut S. schrieb: > Grad ohmsche Verluste steigen quadratisch mit dem Strom (P = I² * R). > Das ist übrigens der Grund, warum man mit hohen Spannungen (= kleiner > Strom bei gegebener Leistung) zu arbeiten sucht. Vielen Dank für die Antwort. Das bedeutet dass 12V besser für den Motor ist als 8V. Und da ich nicht mehr Leistung benötige, sinkt der Strom. Reglereinstellungen und Übersetzungen (Belastung) angepasst. Ansonsten steigt die Leistung proportional und der Motor überhitzt. Ein 4.5T hat kürzere und dickere Drähte als ein 17.5T, also weniger Wiederstand, das ist mir bekannt. Aber warum ist das bei diesen Motoren ohne Last umgekehrt, ausser zwischen 8.5T und 10.5T? https://www.hobbywing.com/goods.php?id=630 (Auf Spezifikation klicken) An was liegt das? Und welche konstruktive Änderung ist zwischen 8.5T und 10.5T? Ich weiß zwar nicht was Trollbeiträge sind, aber ich habe als Kind gelernt; manchmal muss man fragen um es zu verstehn
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Hartmut S. schrieb: > Du hast völlig richtig erkannt, dass für einen > BL-Motor die Angabe eigentlich nicht direkt einen > Sinn ergibt Naja, jeder Elektromotor hat eine Kennlinie, die aus einer Vielzahl möglicher Arbeitspunkte besteht -- so auch der Synchronmotor ("Brushless-Motor"). Die Angabe des Nenn-Arbeitspunktes greift einen dieser Arbeitspunkte heraus und betrachtet ihn als charakteristisch für den Motor. Dabei gilt: Wenn Nennspannung und Nennfrequenz anliegen und eine Last dem Motor gerade Nennmoment abfordert, dann fließt Nennstrom, der Motor hat Nenndrehzahl und erreicht Nennwirkungsgrad. Natürlich kann man einen Brushless-Motor auch abseits seines Nennarbeitspunktes betreiben -- wie jeden Elektro- motor. Dann stellt sich halt ein anderer Arbeitspunkt ein. > Solange Du Deinen 8V-Motor an der 12V-Speisung also > gedrosselt (durch den "Regler" genannten DC->Drehstrom > Umrichter) betreibst, wird er ziemlich sicher nicht > sofort Rauchzeichen geben. Ja -- Vorsicht, hier zeigen sich die Grenzen dieser Betrachtung: Die Speisespannung des "Reglers" (=Umrichters) ist eben nicht unbedingt die effektive Motorspannung. > Aber bei Dauerlauf auf Voller Möhre dann womöglich schon, > weil er jenseits der von den Konstrukteuren angedachten > Leistungen liefe. Richtig. Im Prinzip gibt es (im Dauerbetrieb) zwei relativ harte Grenzen: Die mechanische Belastung (Drehmoment und Drehzahl) sowie die elektrische Verlustleistung (die die Erhitzung verursacht). Solange man Grenzdrehzahl (Lager!) und Grenztemperatur (Isolation!) respektiert, ist der Rest ziemlich wahlfrei.
Egon D. schrieb: > Solange man Grenzdrehzahl (Lager!) und Grenztemperatur > (Isolation!) respektiert, ist der Rest ziemlich wahlfrei. Nicht nur die Isolation, da sind noch einige Sachen die vorher schon schaden nehmen kann. Die Magnete selbst, deren befestigung, die schmierung und befestigung der Lager usw. Im Gegensatz zu den alten Kollektor-Motoren die man oft treiben konnte bis die Lötverbindungen sich angefangen haben zu verflüchtigen, vertragen die neueren mit ihren "Selten-Erden-Magneten" garnicht soviel an Temperatur. Bei konkreten Produkten steht dann ggf. sowas dabei: Excessively high temperatures will destroy an electric motor. Hacker Brushless Motors are designed for operating temperaturesof the housingup to 65°C (149°F). Temperatures exceeding this valuecan lead to motor damage and should be avoided. oder auch: https://www.supermagnete.de/faq/Wie-heiss-duerfen-Magnete-werden Die Grundaussage bleibt aber, mann kann mit den Dingern alles machen wozu mal lustig ist solange man innerhalb der erlaubten Temperaturen bleibt (man sollte dabei aber nie unterschätzen was für ein Kühlaufwand dafür ggf. motwendig ist). Ganz interessant Artikel-Sammlung zu dem Thema Modelbau-BLDC: https://www.hacker-motor.com/daten/Hacker_Kolumne.pdf
Marco S. schrieb: > Aber warum ist das bei diesen Motoren ohne Last umgekehrt, ausser > zwischen 8.5T und 10.5T? https://www.hobbywing.com/goods.php?id=630 (Auf > Spezifikation klicken) > An was liegt das? Und welche konstruktive Änderung ist zwischen 8.5T und > 10.5T? Kann mir das noch jemand erklären?
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