Guten Tag allerseits, grob ich habe begriffen, dass die Drehzahl eines synrm Motors(z.B. Tesla3) mit der Frequenz bzw. der Sinus erzeugenden PWM gesteuert werden kann. Aber wenn z.B. mit dem Tesla3 ab 0Km/h bei "Vollgas" beschleunigt wird, wird doch das Drehfeld viel schneller sein und der Rotor hinkt der Drehung des Magnetfeldes massif nach, so müsste doch ein Drehzahlsensor dem Frequenzumrichter oder Controller dies mitteilen. Ist das so? Hat sich hier schon jemand näher mit synrm Technik befasst? Gruss Herbert
:
Verschoben durch Moderator
Herbert B. schrieb: > Ist das so? Hallo Herbert, aber selbstverständlich ist das so! Jeder anspruchsvoller Freuquenzumrichterantrieb arbeitet mit Drehzahlrückmeldung (früher Tachomaschine), meist auch mit Rotorlagesensor. Beim vollen Beschleunigen geht aber nicht die Frequenz massiv hoch, der Motor würde "außer Tritt" (Erklärung: s. Synchronmaschine) kommen. Es wird die Spannung aufgedreht, damit tüchtig Strom fließt und dessen Magnetfeld den Rotor hinter sich her zieht. Die Frequenz kommt dann mit der Drehzahl mit hoch und zwar so, dass immer 90° (elektrisch) zwischen Rotor und Drehfeld bestehen.
Herbert B. schrieb: > Aber wenn z.B. mit dem Tesla3 ab 0Km/h bei "Vollgas" beschleunigt wird, > wird doch das Drehfeld viel schneller sein und der Rotor hinkt der > Drehung des Magnetfeldes massif nach, so müsste doch ein Drehzahlsensor > dem Frequenzumrichter oder Controller dies mitteilen. > Ist das so? Hat sich hier schon jemand näher mit synrm Technik befasst? > Gruss Herbert Zunächst läuft der Motor als Asynchron-Kurzschlussläufer hoch. Da braucht man keinen Regelkreis. Solange eine höhere Drehzahl des Feldes vorhanden ist als die des Ankers entsteht durch den Kurzschlussstrom im Anker das dazugehörige Ankerfeld zum Nachziehen und das mit recht hohem Drehmoment. Da aber der Wirkungsgrad eines Asynchronläufers nie besser sein kann als der Schlupffaktor, ist das eine luxuriöse Arbeitsweise. (bei einem Schlupf von 80% zwischen Anker und Feld wird immer 20% der Leistung im Anker verbraten. Der Trick im Tesla-Motor ist die Tatsache, dass der Anker durch Spalten u.a. am Umfang "polschuhe" hat, die an ihrer Mitte das Feld besonders gut durchlassen (Durchlässigkeit für Magnetlinien = Reluktanz) Dann rastet der Anker bei erreichen der Synchrondrehzahl in das Drehfeld ein. So wie etwa eine Magnetnadel sich nach dem Erdmagnetfeld ausrichtet: in die Richtung, in der die Magnetlinien der Erde am besten durch das Eisen verlaufen. In diesem Zustand entsteht kein Kurzschlusstrom mehr im Anker und die Verluste sind wesentlich geringer. Allerdings: bei Last kann der Anker aus dem Reluktanzbetrieb wieder ausrasten. Deshalb braucht man Sensor(en) für die Position Anker relativ zum Drehfeld. Wenn der Anker durcch die Last sich vom Optimum der Reluktanz wegbewegt, muss man durch Phasenverschiebung des Drehfeldes nachkorrigieren. Das ist eine ähnliche Arbeitsweise wie bei den kleinen Synchronmortoren für 230V und wenigen W Leistung. Die haben eine gezahnte Metallscheibe als Anker. Zunächst laufen sie wie eine Asynchronmaschine an, durch die Wirbelströme in der gezahnten Scheibe, dann rasten sie in das Drehfeld des vielzahnige Stators ein und laufen als Synchronmotor weiter. Mit wesentlich geringerem Stromverbrauch als im Asy-betrieb. Bei Überlast rasten sie halt aus und bekommmen einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad.
Peter R. schrieb: > Zunächst läuft der Motor als Asynchron-Kurzschlussläufer hoch. Da > braucht man keinen Regelkreis. Nur wenn sie, der dadurch einfacheren Ansteuerung geschuldet, dafür ausgelegt sind!
Herbert B. schrieb: > Aber wenn z.B. mit dem Tesla3 ab 0Km/h bei "Vollgas" beschleunigt wird, Eine zu tiefe Frequenz würde wegen der geringen Wicklungsinduktivität sehr hohe Ströme bedingen. Deshalb dreht das Drehfeld zunächst mit einer Mindestfrequenz, um im asynchron-mode anzufahren. Bei drehendem Anker und leichtem Gasgeben wird die Sensorik das Drehfeld per Phasenregelung voranschieben, sodass der noch eingerastete Anker nachgezogen wird. Beim Verlieren der Rastung geht dann die Elektronik in den Asynchron-Betrieb über.
:
Bearbeitet durch User
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. von Peter R. (pnu) > Deshalb dreht das Drehfeld zunächst mit einer Mindestfrequenz, um im > asynchron-mode anzufahren. Jürgen F. schrieb: > Es wird die Spannung aufgedreht Also etwa so: Bei sehr tiefer virtueller Frequenz die PWM-Flanken auf der ganzen Linie breiter werden lassen = mehr Spannung folglich mehr Strom und mehr torque ? P.S. Vermutlich lässt sich die Spannung nicht gut durch die Flankenbreite im PWM erhöhen, die PWM folgt vermutlich einer fix vorgegebenen Sinusflankentabelle. Aber wie die Spannung erhöhen?
:
Bearbeitet durch User
Herbert B. schrieb: > Also etwa so: Bei sehr tiefer virtueller Frequenz die PWM-Flanken auf > der ganzen Linie breiter werden lassen = mehr Spannung folglich mehr > Strom und mehr torque ? Das Drehmoment bringt durch die Sättigung des Eisens eine Grenze für den Strom: Wenn die Sättigung des Eisens erreicht ist, hat ein Mehr an Strom fast keinen Effekt, da sich ja die Magnetfeldstärke dadurch nicht mehr erhöht. Bei gegebenem Aufbau der Motorwicklung gibt es eine Mindestfrequenz und eine maximale Spannung dazu. Diesen Quotienten Frequenz/Spannung zu unterschreiten führt zu größerem Strom ohne stärkeres Magnetfeld. ähnlich wie beim Trafo: Ein knapp ausgelegter Trafo für 60Hz wird bei 50 Hz überlastet, ebenso bei Überspannung. Der Motor muss also erst einmal mit einer Magnetfeldfrequenz gespeist werden, die den vom Motor vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreiten soll und läuft asynchron an. Dabei ist wegen des Schlupfs der Wirkungsgrad zunächst nicht der beste in einem bestimmten Bereich wird die Frequenz mit erhöht, sodass der Motor noch immer mit Schlupf arbeitet. Kurz bevor der Anker die Felddrehzahl erreicht hat, geht man in den Reluktanzmodus über: entweder dadurch dass der Anker ins Drehfeld von selbst einrastet oder dadurch dass man durch kurze Phasenverschiebung oder Frequenzsenkung der Spannung dem Anker "entgegenkommt". Im Reluktanzbetrieb ist der Motor wesentlich wirtschaftlicher, geht aber bei höherer Last wieder in den Asynchronmodus über. Die Regelung muss danach die Phasenverschiebung zwischen Anker und Feld steuern, um die Verriegelung Anker-Feld solange wie möglich aufrecht zu erhalten.
:
Bearbeitet durch User
Peter R. schrieb: > Das Drehmoment bringt durch die Sättigung des Eisens eine Grenze für den > Strom: Wenn die Sättigung des Eisens erreicht ist, hat ein Mehr an Strom > fast keinen Effekt, da sich ja die Magnetfeldstärke dadurch nicht mehr > erhöht. > Bei gegebenem Aufbau der Motorwicklung gibt es eine Mindestfrequenz und > eine maximale Spannung dazu. Diesen Quotienten Frequenz/Spannung zu > unterschreiten führt zu größerem Strom ohne stärkeres Magnetfeld. > > ähnlich wie beim Trafo: > Ein knapp ausgelegter Trafo für 60Hz wird bei 50 Hz überlastet, ebenso > bei Überspannung. > > Der Motor muss also erst einmal mit einer Magnetfeldfrequenz gespeist > werden, die den vom Motor vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreiten > soll und läuft asynchron an. Dabei ist wegen des Schlupfs der > Wirkungsgrad zunächst nicht der beste in einem bestimmten Bereich wird > die Frequenz mit erhöht, sodass der Motor noch immer mit Schlupf > arbeitet. > Kurz bevor der Anker die Felddrehzahl erreicht hat, geht man in den > Reluktanzmodus über: entweder dadurch dass der Anker ins Drehfeld von > selbst einrastet oder dadurch dass man durch kurze Phasenverschiebung > oder Frequenzsenkung der Spannung dem Anker "entgegenkommt". > Im Reluktanzbetrieb ist der Motor wesentlich wirtschaftlicher, geht aber > bei höherer Last wieder in den Asynchronmodus über. Die Regelung muss > danach die Phasenverschiebung zwischen Anker und Feld steuern, um die > Verriegelung Anker-Feld solange wie möglich aufrecht zu erhalten. Vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Das scheint wirklich komplex zu sein, den Motor richtig zu steuern. Hatte früher mal im Sinn den AC Induction Motor Control von Microchip Technology zu bauen, ist zwar nicht genau dasselbe(Rotor hat Dauermagnete), aber die Dokumentation von Microchip ist gut. Immer noch nicht klar ist mir wie man die Spannung variieren kann, was offenbar elementar wichtig ist. Gruss Herbert
Herbert B. schrieb: > Immer noch nicht klar ist mir wie man die Spannung variieren kann, was > offenbar elementar wichtig ist. Der Wechselrichter arbeitet mit PWM (Pulsweitenmodulation), die eine deutlich höhere Frequenz hat als die das Drehfeld erzeugende Wechselspannung. Damit kann man durch Verstellen des Tastgrades der Pulse zwischen maximaler Spannung und fast Null variieren. Man erzeugt dann nicht nur den Sinus mit seiner Frequenz sondern auch die Spannung des Sinus, weil dann die Wicklung den Strom nur aus dem Mittelwert der Spannung bildet.
Peter R. schrieb: > Herbert B. schrieb: >> Immer noch nicht klar ist mir wie man die Spannung variieren kann, was >> offenbar elementar wichtig ist. > > Der Wechselrichter arbeitet mit PWM (Pulsweitenmodulation), die eine > deutlich höhere Frequenz hat als die das Drehfeld erzeugende > Wechselspannung. Damit kann man durch Verstellen des Tastgrades der > Pulse zwischen maximaler Spannung und fast Null variieren. Man erzeugt > dann nicht nur den Sinus mit seiner Frequenz sondern auch die Spannung > des Sinus, weil dann die Wicklung den Strom nur aus dem Mittelwert der > Spannung bildet. Danke, jetzt ist der Groschen runter bei mir. Gruss Herbert
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.