Hallo an alle, es wird ja oft angestrebt, das Drehmoment eines Motors über einen großen Drehzahlbereich durch Ansteuerungen konstant zu halten. Beim DC-Motor z.B. durch Verringerung der Ankerspannung. Aber warum ist dieses Verhalten überhaupt gewünscht?
Cubus2022 schrieb: > Aber warum ist dieses Verhalten überhaupt gewünscht? Weil z.b. ein Rad nur ein bestimmtes Drehmoment übertragen kan bevor es durchdreht, unabhängig von der Drehzahl. Oder auch eine Achse nicht mehr aushält. Oder auch die Beschleunigung lieber gleich bleiben sollte und nicht bei hohem Tempo noch zunehmen "0-100 in 10 Sekunden, 200-300 in 2 Sekunden"
Cubus2022 schrieb: > Aber warum ist dieses Verhalten überhaupt gewünscht? Ist es öfters aber nicht immer. Kommt halt auf die Anwendung an. Bei einer Kaffeemühle ist z.B. ein hohes Anlaufdrehmoment gewünscht damit das Mahlwerk nicht stecken bleibt. Genauso bei einer Pumpe die gegen einen statischen Druck anlaufen und das zu pumpende Medium beschleunigen muss. Was also ist dein eigentliches Problem?
Cubus2022 schrieb: > es wird ja oft angestrebt, das Drehmoment eines Motors über einen großen > Drehzahlbereich durch Ansteuerungen konstant zu halten. Nein, es wird nicht „oft“ angestrebt. Nur da, wo es entweder nicht anders geht, oder es für die Anwendung technisch sinnvoll ist. Oliver
Vielleicht kommt die Ansicht daher, dass manche ungeregelte Motoren konstantes Drehmoment über fast den kompletten Drehzahlverlauf haben. Zudem ist Drehmoment oft proportional zum Strom. Und der soll im unteren Drehzahlbereich nicht zu groß werden. Du müsstest also sagen, wo Du das gehört hast.
Cubus2022 schrieb: > Aber warum ist dieses > Verhalten überhaupt gewünscht? U.a. darum, weil die Wicklung sonst durchbrennt. Ein normaler DC Motor, andere Motoren auch, hat einen ziemlich hohen Anlauf- bzw. Blockierstrom, der mal locker um Faktor 5-10 über dem Nennstrom liegt. Diesen Zustand hält er nur kurz aus, denn P~I^2, d.h. 10facher Strom 100fache Verlustleistung in der Wicklung. Über die passende Motorsteuerung mit Pulsstromregelung kann man einen Motor von Drehzahl 0 fast bis Nenndrehzahl mit konstantem Drehmoment betreiben. Damit wirkt die Motorsteuerung nicht nur als Strombegrenzung sondern auch als stufenloses Getriebe, wie man es in E-Autos sehen kann. Dieses "Getriebe" ist zwar nicht ideal, reicht für die meisten Autos aber aus.
Danke für die vielen Antworten. Ich lerne gerade für das Modul Elektrische Antriebe. Da gibt es die ungeregelte Drehzahl/Drehmoment-Kennlinie und dann oft eine "optimierte" durch Anpassung der Ankerspannung bei DC-Motoren oder mit U/f-Umrichter bei Asynchronmotoren. Wie ist das denn bei Antrieben für Pumpen, Lüftern oder Werkzeugen? Werden da auch entsprechende M/n-Controller eingesetzt?
Cubus2022 schrieb: > Wie ist das denn bei Antrieben für Pumpen, Lüftern oder Werkzeugen? > Werden da auch entsprechende M/n-Controller eingesetzt? Mehr und mehr. Jeder Akkuschrauber hat eine Motorelektronik. Bohrmaschinen mit Netzanschluß eher nicht. Kommt drauf an.
Wieso nimmt denn der Wirkungsgrad mit zunehmender Nennleistung zu? Liegt das daran, dass automatisch die Baugröße durch mehr Material wie größere Leiterquerschnitt und Kerne zunimmt oder bei höherpreisigen Geräten auch qualitativ bessere Materialien eingesetzt werden? Teure Optimierungen sind bei Spielzeugmotoren für ein paar Euros wahrscheinlich auch nicht wirtschaftlich.
Cubus2022 schrieb: > Wieso nimmt denn der Wirkungsgrad mit zunehmender Nennleistung zu? Weil die relativen Verluste kleiner werden ;-) > Liegt > das daran, dass automatisch die Baugröße durch mehr Material wie größere > Leiterquerschnitt und Kerne zunimmt Ja. > oder bei höherpreisigen Geräten auch > qualitativ bessere Materialien eingesetzt werden? Das auch, ist aber nicht der Hauptgrund. > Teure Optimierungen > sind bei Spielzeugmotoren für ein paar Euros wahrscheinlich auch nicht > wirtschaftlich. BINGO! Die Optimierung erfolgt auf minimale Kosten, gleichzeitig aber auch minimale Leistung und Lebensdauer.
Cubus2022 schrieb: > Wieso nimmt denn der Wirkungsgrad mit zunehmender Nennleistung zu? Nimmt er ja nicht unbedingt. Steigende Ummagnetisierungsverluste beim Elektromotor oder schlechtere Zylinderfüllung beim Verbrennungsmotor reduzieren den Wirkungsgrad. Es kommt also immer drauf an. Deine Verallgemeinerung aus Unkenntnis der breiten Vielfalt ist jedenfalls falsch. Urteile nicht aus Halbwissen.
>> Zudem ist Drehmoment oft proportional zum Strom. >> Und der soll im unteren Drehzahlbereich nicht zu groß werden. > Jeder Akkuschrauber hat eine Motorelektronik. > Bohrmaschinen mit Netzanschluß eher nicht. Kommt drauf an. Viele (nicht nur Bohr- und Wasch-)Maschinen mit Netzanschluss haben einen Reihenschlussmotor (="Universalmotor", der für sich alleine auch mit DC laufen kann). Das Drehmoment eines solchen Motors ist ca. proportional zum Stromquadrat, solange keine Sättigung im Eisen auftritt. Schon bei meiner Bohrmaschine aus dem Baumarkt (-von 1988, für unter 100 DM-, läuft immer noch einwandfrei...) ist "Elektronik" eingebaut.
Will man warum auch immer konstantes Drehmoment, ist dafür die abgegebene Leistung nicht konstant. Georg
P = ω * M (Leistung = 2 Pi Drehzahl * Drehmoment)
Danke für die vielen Antworten. @Falk Wie können denn relative Verluste kleiner werden? Sie sind doch relativ. Meinst du konstante Verluste, die dann relativ bezogen auf die Nennleistung weniger ins Gewicht fallen?
Relative Verluste heißen die deshalb, weil sie in Relation zur Nennleistung eben nicht konstant sind. Bei der Konstruktion bist du oft einfach gezwungen, anders zu bauen wenn du größer bauen willst. Nimm z.B. mal einen einfachen, freiliegenden Rundleiter. Du kannst den Querschnitt zwar beliebig aufblasen und damit den Widerstand proportional reduzieren. Die Oberfläche wächst aber nicht proportional mit, so daß du relativ zum Querschnitt immer weniger Wärme abführen kannst um dieselbe Temperatur zu halten. Ein kleiner 1W-Spielzeugmotor hat vielleicht Verluste von 30% und mehr, die könntest du dir bei einem 20MW-Generator niemals auch nur annähernd leisten. Aus dem Bauch heraus würde ich mal vermuten, daß der kleine Spielzeugmotor in Relation zu Größe und Nennleistung z.B. deutlich mehr Reibungsverluste hat als der Großgenerator.
Nimm einen Trafo oder DC-Motor. Wenn man dein mit sagen wir 1-5W baut, hat der bestenfalls 50% Wirkungsgrad. Das liegt daran, weil die Wicklungen relativ zur Leistung sehr hochohmig sind (weil sie viele Windungen mit dünnem Querschnitt benötigen), was viele Verluste bedeutet. Bei 1kW habem Motor/Trafo DEUTLICH bessere Wirkungsgrade, im Bereich 90% und mehr. Bei 1 MW und deutlich höher kommt man auf 99,x%, denn die Windungszahl ist dann sehr gering. Mal als grober Vergleich zweier Trafos. https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen#Entwicklung_von_Netztrafos 1.) Trafo mit 1VA, geschätzter Eisenquerschnitt 1cm^2. An 230V braucht man ca. 10.300 Windungen! (230V, 50Hz, 1T) Damit man die auf den kleinen Kern bekommt (kleines Wickelfenster in X und Y Richtung), muss der Draht SEHR dünn sein, so um die 0,1mm im Durchmesser. Hohe ohmsche Verluste. 2.) Trafo mit 1MVA, geschätzter Eisenquerschnitt 1000cm^2 (ca. 30x30cm). Der braucht nur 10,3 Windungen! Die kann man relativ zum Wickelfenster mit DEUTLICH mehr Querschnitt bauen, wenn auch nicht endlos dick, auch bei 50Hz hat man nur ~10mm effektive Eindringtiefe wegen dem Skineffekt! Außerdem kann man so dicke Wicklungen mit Vierkantkupfer wickeln, wodurch die Toträume zwischen den Wicklungen (runder Draht) fast verschwinden. Das Ganze kann man auch analytisch per Formeln herleiten, geht aber nicht so schnell. Das größte Problem der großen Trafos ist die immer schwieriger werdende Kühlung, denn das Verhältnis von Leistungsdichte zu Oberfläche wird immer schlechter. Trotz steigender Effizienz. Ein 1MVA Trafo mit 99% Wirkungsgrad muss immer noch 10kW Verlustwärme abführen. Und sooo groß ist so ein Trafo nicht, der ist ca. mannshoch und wieg vielleicht 5t. So grob, bin kein Trafoexperte.
An solchen Stellen verlinke ich gerne was Bestimmtes. ;-) (Das gilt auch für bewegte Elektrische Maschinen aka Motoren. Und der hierfür relevante(ste) Teil beginnt grundsätzlich ab (STRG+F, Eingabe) "Die Kernaussage der Ähnlichkeitsgesetze...") https://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap1/Kapitel1.html#1.2.1 Manche nennen es auch "(Effizienz-)WUNDER der Großmaschine". Vergewärtigt man sich das, wird vieles klarer.
Alfred B. schrieb: > Manche nennen es auch "(Effizienz-)WUNDER der Großmaschine". > Vergewärtigt man sich das, wird vieles klarer. Tja, und wie ist das mit der Effizienz von vielen kleinen Invertern bei vielen kleine Solaranlagen? #Energiewende
Falk B. schrieb: > Tja, und wie ist das mit der Effizienz von vielen kleinen Invertern bei > vielen kleine Solaranlagen? Ok, ich weiß ja, was Du meinst. Aber mal ganz böse die Gegenfrage: >> Und was hat das nun direkt mit dem Vergleich "Trafos (oder auch Motoren) angenommen gleicher Bauart bei unterschiedlichen Größen" zu tun, von dem der v. m. verlinkte Text nun mal handelt? <<
Falk B. schrieb: > Tja, und wie ist das mit der Effizienz von vielen kleinen Invertern bei > vielen kleine Solaranlagen? #Energiewende Da gibt es nichts zu vergleichen - niemand, der sich eine Balkonanlage anschafft, hat die Alternative einer Solargrossanlage. Und umgekehrt auch nicht. Die Alternative zu Kleinanlagen sind garkeine Anlagen. Für Klimaleugner ist das natürlich das einzig Wahre. Strom kommt ja aus der Steckdose. Georg
Georg schrieb: >> Tja, und wie ist das mit der Effizienz von vielen kleinen Invertern bei >> vielen kleine Solaranlagen? #Energiewende > > Da gibt es nichts zu vergleichen Sagt wer? Man kann also kleine Autos nicht mit großen vergleichen? Oder Autos mit Bussen und Bahnen? Soso. >- niemand, der sich eine Balkonanlage > anschafft, hat die Alternative einer Solargrossanlage. Und umgekehrt > auch nicht. Aha. Da liegt wieder unser aller Lieblingswort in der Luft. "alternativlos". > Die Alternative zu Kleinanlagen sind garkeine Anlagen. Für Klimaleugner > ist das natürlich das einzig Wahre. Strom kommt ja aus der Steckdose. Klimaleugner? Was leugnen die? Die Existenz von Klima? Was es nicht alles gibt . . . Und dein Spektrum an Alternativen ist, logischerweise, alternativlos. Es gibt sogar Leute, die meinen "das Netz ist der Speicher, das ist alles schon durchgerechnet". Sind aber bestimmt nur Schwurbeler. Ach Georg . . .
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