Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Boost Converter Nachteile?


von Tobias (turbotopo)


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hallo zusammen,

ich möchte 2 24DC Motoren mit einem 20V Akku betreiben.
Jetzt würden die Motoren auch mit 20V funktionieren, allerdings laufen 
sie dann nicht schnell genug.

Es gibt ja Boost (oder Step Up) Converter, die aus einer niedrigeren 
Spannung eine höhere ausgeben können.

1. wo ist der Haken bei der Sache? "Frist" das einfach nur mehr mA vom 
Akku als wenn ich keinen Converter nehmen würde?

2. Könnt ihr mir hier einen speziellen Empfehlen? Bei Amazon etc gibt es 
ja sehr viele.

Besten Dank und viele Grüße

: Verschoben durch Moderator
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Beim Boost ohne galvanische Trennung läßt sich der Ausgang nicht 
abschalten. Die Diode läßt immer mindestens die Eingangsspannung durch.

von Michael B. (laberkopp)


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Tobias schrieb:
> wo ist der Haken bei der Sache? "

Eine Menge.

Mehr technischer Aufwand, EMI Störungen weil der Strom pulsweise 
fliesst, die Belastbarkeit des Boost-Konverters muss zum Motor passen, 
der Boost Konverter regelt die Spannung ein Motor ist aber eine 
scheußliche Last sehr stark schwankend und induktiv.

ABER: Das grösste Problem, nämlich dass ein Motor im Anlaufmoment leicht 
mal den 10-fachen Nennstrom zieht und man den Boost-Wandler auf diesen 
hohem Strom auslegen müsste damit der Motor anlauft aber danach nur 
einen Bruchteil liefern muss kannst du in deinem Fall vereinfachen: 
Boost-Wandler haben eine Diode vom Eingang zum Ausgang, auch bei 
Überlastung sinkt die Spannung nicht wesentlich unter die 
Eingangsspannung (nur wird die Diode im Boost moglicherweise 
überlastet). Bau eine dicke Diode vom Eingang zum Ausgang, dann brauchst 
du den Boost nur auf Nennstrom des Motors auszulegen und nicht den 
Anlaufstrom, im Anlaufmoment bekommt er dann immer noch 20V.

Tobias schrieb:
> Könnt ihr mir hier einen speziellen Empfehlen

Ohne Stromangabe ? Witzbold.

von Monk (roehrmond)


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Tobias schrieb:
> "Frist" das einfach nur mehr mA vom
> Akku als wenn ich keinen Converter nehmen würde?

Kann man so sagen.

Motoren haben einen hohen Anlaufstrom, typisch 10x so viel wie der 
Nennstrom. Der Spannungswandler muss für den kurzzeitigen Anlaufstrom 
ausgelegt sein. Beachte, dass Module aus China meist nur halb so viel 
Strom vertragen, als vom Händler angegeben. Und dazu brauchen sie oft 
schon eine extra Kühlung.

von Rainer W. (rawi)


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Tobias schrieb:
> ich möchte 2 24DC Motoren mit einem 20V Akku betreiben.

> 2. Könnt ihr mir hier einen speziellen Empfehlen? Bei Amazon etc gibt es
> ja sehr viele.

Das hängt speziell von den Eigenschaften deiner Motoren ab. Was meinst 
du wohl, warum es so viele verschiedene gibt.

Der Anlauf-/Blockierstrom ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz

: Bearbeitet durch User
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> ABER: Das grösste Problem, nämlich dass ein Motor im Anlaufmoment leicht
> mal den 10-fachen Nennstrom zieht und man den Boost-Wandler auf diesen
> hohem Strom auslegen müsste damit der Motor anlauft

Eine kleine 24V-Batterie als Anlaufstütze vor den Motor setzen?
und diese zusätzlich über eine bosst-Ladeschaltungs-Kombi laufend laden 
lassen?

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Tobias schrieb:
>"Frist" das einfach nur mehr mA vom
>Akku als wenn ich keinen Converter nehmen würde?

Ja, wenn man Spannungen hochtransformiert, ist der Strom
natürlich auf der Primärseite größer als auf der
Sekundärseite, da kommst du nicht drumrum.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Der Anlaufstrom von Motoren ist im Allgemeinen ein sehr valider Punkt.

Im vom TO genannten Fall, wo der Motor auch mit der niedrigeren Spannung 
funktionieren würde, durch eine Leistungsdiode parallel zum Boost-Regler 
aber leicht zu beschaffen.
Der Regler darf dabei halt nicht aussteigen.

von Gustav (ne-555)


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Was würde dagegen sprechen der Schaltung eine Anlaufstrombegrenzung wie 
bei einem Winkelschleifer zu spendieren?
Oder vielleicht ein Wechselrelais das mit Batterie startet und kurz 
darauf auf den Konverter umschaltet...

von Tobias (turbotopo)


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Gustav schrieb:
> Was würde dagegen sprechen der Schaltung eine Anlaufstrombegrenzung wie
> bei einem Winkelschleifer zu spendieren?


Meine Elektro-Skills 😁

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gustav schrieb:
> Was würde dagegen sprechen der Schaltung eine Anlaufstrombegrenzung wie
> bei einem Winkelschleifer zu spendieren?
Ja, so ist das: Ratestunde dank Salamitaktik.

Tobias schrieb:
> ich möchte 2 24DC Motoren mit einem 20V Akku betreiben.
Wofür einen neuen Thread? Erwartest du angenehmere Lösungen als im 
Beitrag "Akku für Motorsteuerung 24v" vorgeschlagen?

> Könnt ihr mir hier einen speziellen Empfehlen?
Ja, wie dort schon gesagt: schalte 2 Akkus in Reihe und steuere die 
Motoren mit PWM an. Dann sehen die effektiv nicht mher als 24V, sind 
satt in der Spec und zufrieden und glücklich.

von Tobias (turbotopo)


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> Tobias schrieb:
>> ich möchte 2 24DC Motoren mit einem 20V Akku betreiben.
> Wofür einen neuen Thread? Erwartest du angenehmere Lösungen als im
> Beitrag "Akku für Motorsteuerung 24v" vorgeschlagen?

Ich habe den Thread eröffnet da es um das Thema Boost-Converter geht 
daher dachte ich, dass dies in einen eigenen Thread gehört.

2x20v Akku in Reihe ist dann wahrscheinlich die einfachste Lösung.

von Michael B. (laberkopp)


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Gustav schrieb:
> Was würde dagegen sprechen der Schaltung eine Anlaufstrombegrenzung wie

Die ergibt sich von selbst, wenn der Boost es nicht mehr schafft. 
Allerdings bricht dann beim Anlaufen des zweiten Motors auch der erste 
im Tempo ein. Man bräuchte pro Motor einen Boost. Und es bleibt dabei, 
dass der Boost nicht bloss den Nennstrom schaffen muss, sondern mehr 
obwohl das Mehr nur kurzzeitig verlangt wird, immerhin nicht ungefähr 
das 10-fache. Da Tobias aber zu jeder Rückfrage schweigt und auf keinen 
Fall Kenndaten seiner Motoren liefert, ggf. mit nachgemessenem 
Anlaufstrom, ist das akademisch.

von Maxim B. (max182)


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Tobias schrieb:
> 1. wo ist der Haken bei der Sache? "Frist" das einfach nur mehr mA vom
> Akku als wenn ich keinen Converter nehmen würde?
>
Alles machbar. Nur genug Leistungsreserve einplanen.

> 2. Könnt ihr mir hier einen speziellen Empfehlen? Bei Amazon etc gibt es
> ja sehr viele.
Es gibt sehr viele, ja. Aber diese Module sind eher zum Ausprobieren 
gedacht. Für Dauerarbeit sind die zu unsicher.
Willst du etwas gut machen - dann mache das selbst.
Ein einfacher Boost-Wandler hat eine Eigenschaft, die für dich nützlich 
sein kann: wenn Boost-Wandler ausgeschaltet ist, wird Eingangsspannung 
unverändert (minus Diode-Spannung) nach Ausgang geleitet. Deshalb kannst 
du dein System so steuern, daß der Wandler nur arbeitet, wenn Motoren 
auf Hochtouren sind, ansonsten "Eco" - Betrieb.

von Tobias (turbotopo)


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Michael B. schrieb:
> Da Tobias aber zu jeder Rückfrage schweigt und auf keinen
> Fall Kenndaten seiner Motoren liefert, ggf. mit nachgemessenem
> Anlaufstrom, ist das akademisch.
sorry, ihr habt da so gefachsimpelt, da konnte ich nichts zu sagen.
Die Motoren sind die hier:
https://www.amazon.de/gp/product/B07HSQRVCN/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1

Technische Daten sind hier etaws schwer auszulesen.
150Watt steht drauf, das ist aber nicht die Leistung die er zieht. Bei 
max. Drehgeschwindigkeit hat er so 0,5A ca (bei 24V)

: Bearbeitet durch User
von Maxim B. (max182)


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Tobias schrieb:
> Technische Daten sind hier etaws schwer auszulesen.
> 150Watt steht drauf, das ist aber nicht die Leistung die er zieht. Bei
> max. Drehgeschwindigkeit hat er so 0,5A ca

Wirkliche Leistung kommt, wenn Motor unter mechanischer Last arbeitet, 
so wie später eingebaut. Deshalb muß du das selbst mit Labornetzteil 
messen.

: Bearbeitet durch User
von Tobias (turbotopo)


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Maxim B. schrieb:
> Tobias schrieb:
>> Technische Daten sind hier etaws schwer auszulesen.
>> 150Watt steht drauf, das ist aber nicht die Leistung die er zieht. Bei
>> max. Drehgeschwindigkeit hat er so 0,5A ca
>
> Wirkliche Leistung kommt, wenn Motor unter mechanischer Last arbeitet,
> so wie später eingebaut. Deshalb muß du das selbst mit Labornetzteil
> messen.

ja die 0,5A sind ja an meinem Labornetzteil gemessen.

von Maxim B. (max182)


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Tobias schrieb:
> ja die 0,5A sind ja an meinem Labornetzteil gemessen.

Unter mechanischer last und bei Anlauf?

von Tobias (turbotopo)


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wenn er bei 24v volle Umdrehungen fährt. Wie hoch die Last direkt beim 
Start ist, hab ich noch nicht gemessen.

von Maxim B. (max182)


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Tobias schrieb:
> Wie hoch die Last direkt beim
> Start ist, hab ich noch nicht gemessen.

Aber das ist gerade das Wichtigste. Und unter mechanischer Last! 
Leerlauf ist natürlich interessant, aber Strom in Leerlauf wird viel, 
viel kleiner als unter Last.

Bei Anlauf besser mit Oszi messen.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Tobias schrieb:
> ja die 0,5A sind ja an meinem Labornetzteil gemessen.
Dann kannst du ja mal messen, wie die Stromaufnahme beim Anlauf und beim 
Ballwurf aussieht. Mich würde das interessieren, wenn ich so ein Gerät 
entwickeln müsste.

Ich würde wie gesagt 2 Akkus in Reihe schalten und dann mit den 
erhaltenen 40V die 2 Motoren mit 2 solcher PWM-Module (o.ä.) ansteuern:
- 
https://www.amazon.de/Drehzahlregler-Geschwindigkeit-Einstellbare-Stufenlose-Schalter/dp/B078TC3DTX

Dann darf ich die PWM eben nicht bis auf 100% aufdrehen, sondern muss 
den Einstellbereich des Potis mit einem Vorwiderstand begrenzen.

Dank schnellster Lieferung bis morgen könnte ich morgen Mittag schon mal 
ein paar Bälle werfen.

von Michael B. (laberkopp)


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Tobias schrieb:
> Technische Daten sind hier etaws schwer auszulesen.
> 150Watt steht drauf, das ist aber nicht die Leistung die er zieht. Bei
> max. Drehgeschwindigkeit hat er so 0,5A ca (bei 24V)

Technische Daten kann man ermitteln, wenn man nur grundlegende 
technische Kenntnisse hat.

Er darf (dauerhaft) belastet werden bis er ca. 6.25A aufnimmt, du hast 
ja nur Leerlauf gemessen. Den Anlaufstrom kann man messen: 
Innenwiderstand per Ohmmeter und 24/Innenwiderstand rechnen, wird so was 
um 50A rauskommen.

Macht fur 2 einen Boost von 2880 Watt. Er darf ja bei 100 EUR fur die 
Motoren auch was kosten. Mit dem Diodentrick und Anlauf dann mit 20V 
reicht wohl auch ein 600W Boost.

von Tobias (turbotopo)


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Lothar M. schrieb:
> Ich würde wie gesagt 2 Akkus in Reihe schalten und dann mit den
> erhaltenen 40V die 2 Motoren mit 2 solcher PWM-Module (o.ä.) ansteuern:
> -
> 
https://www.amazon.de/Drehzahlregler-Geschwindigkeit-Einstellbare-Stufenlose-Schalter/dp/B078TC3DTX

ich mach das mit einem Arduino die PWM-Steuerung.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Tobias schrieb:
> ich mach das mit einem Arduino die PWM-Steuerung.
Ja gut, aber warum dauert das dann jetzt schon fast einen Monat?

Dann tu genau das: nimm 2 hinreichend leistungsfähige Mosfets (plus die 
"übliche" Schaltung drumrum), steuere die aus 2 PWM-Ausgängen und 
schließe daran die 2 Motoren an.

Die 2 PWM-Ausgänge, weil du für einen Drall natürlich auch mal (leicht) 
unterschiedliche Drehzahlen einstellen willst.

: Bearbeitet durch Moderator
von Tobias (turbotopo)


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Lothar M. schrieb:
> Tobias schrieb:
>> ich mach das mit einem Arduino die PWM-Steuerung.
> Ja gut, aber warum dauert das dann jetzt schon fast einen Monat?
>
> Dann tu genau das: nimm 2 hinreichend leistungsfähige Mosfets (plus die
> "übliche" Schaltung drumrum), steuere die aus 2 PWM-Ausgängen und
> schließe daran die 2 Motoren an.
>
> Die 2 PWM-Ausgänge, weil du für einen Drall natürlich auch mal (leicht)
> unterschiedliche Drehzahlen einstellen willst.

ich bin einfach Zeitlich noch nicht dazu gekommen. hab mir Alu-Profile 
besorgt und möchte die jetzt mal zusägen, dass ich das Gerippe schön 
aufbaue. 2 Motorenhalterungen für die Profile hab ich mir auch designt 
und mitm 3d-Drucker gedruckt. Ich werde es jetzt erstmal ohne die Akkus 
mitm Labornetzteil betreiben, weil ja mehrere Motoren verbaut werden (1x 
Drehteller, 2x Je Rolle für den Ballwurf für Normal, Topspin, Slice), 1x 
für Ballzufuhr, 1x Arduino). Wenn ich später 40V anliegen habe, benötige 
ich ja ohnehin je Motor/Controller einen Buck-Converter..

von Michael B. (laberkopp)


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Tobias schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Ich würde wie gesagt 2 Akkus in Reihe schalten und dann mit den
>> erhaltenen 40V die 2 Motoren mit 2 solcher PWM-Module (o.ä.) ansteuern:
>>
> 
https://www.amazon.de/Drehzahlregler-Geschwindigkeit-Einstellbare-Stufenlose-Schalter/dp/B078TC3DTX

Der schafft 30A. An 40V werden Tobias Motoren 166A im Anlaufmoment 
ziehen. Ob dafür die Reserven der chinesischen Buchhändleranbieter 
reichen ?

> ich mach das mit einem Arduino die PWM-Steuerung.

Dann könnte der Arduino den Strom messen und begrenzen, muss halt 
schnell genug reagieren pro PWM Impuls.

von Axel R. (axlr)


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Lothar M. schrieb:
> Stromaufnahme beim Anlauf und beim
> Ballwurf

?? Steht da "Ballwurf" ??
Welches Wort hat denn da die Autokorrektur ersetzt? ich komm' nicht 
drauf.
Kurze Erklärung reicht mir, dankeschön.

von Tobias (turbotopo)


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HAHA ich baue eine Ballwurfmaschine für Tennis...ist also korrekt ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Der schafft 30A. An 40V werden Tobias Motoren 166A im Anlaufmoment
> ziehen. Ob dafür die Reserven der chinesischen Buchhändleranbieter
> reichen ?
Wegen der wie gesagt per Vorwiderstand auf 60% begrenzten PWM kommen 
niemals effektive 40V an den Motoren an. Und schlimmstenfalls müsste man 
das Poti von 0 hochdrehen. Ich kann mir aber auch gut vorstellen, dass 
die Werkzeugakkus samt aller Verbindungen die theoretischen 160A 
ebenfalls nicht ganz ernst nehmen und eh' nicht viel mehr als 30A 
herauskommen.

Axel R. schrieb:
> ich komm' nicht drauf.
Wie ich schrieb:
> Ja, so ist das: Ratestunde dank Salamitaktik.
> Wofür einen neuen Thread?
Dort in diesem meinen 
Beitrag "Re: Boost Converter Nachteile?" 
findest du dann versteckt hinter einem Link die Lösung dafür...

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Lothar M. schrieb:
> Wegen der wie gesagt per Vorwiderstand auf 60% begrenzten PWM kommen
> niemals effektive 40V an den Motoren an.

?!? Ein Vorwiderstand so gross, dass der Motor im Leerlauf von den 40V 
nur 60% also 24V bekommt führt knallhart dazu, dass der Motor seine 
Nennleistung gar nicht erreichen kann, sonder schon bei ca. 25% Nennlast 
stehen bleibt.

Die 'Lösung' ist schlimmer als jeder 20V Akku. Ich hoffe ich habe das 
missverstanden. Aber vielleicht kein Wunder dass aus Made in Germany nur 
noch Schrott kommt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> wie gesagt per Vorwiderstand auf 60% begrenzten PWM
> ?!? Ein Vorwiderstand so gross
Dann nochmal von vorn:

ich schrieb:
> den Einstellbereich des Potis mit einem Vorwiderstand begrenzen.
Der Vorwiderstand ist also vor dem "max"-Anschluss des Potis, so dass 
man da maximal 60% PWM einstellen kann. Und dann mal angenommen, die PWM 
taktet die 40V mit 60% "Ein" und 40% "Aus" und einigen kHz. Was würde 
dann passieren?

> Aber vielleicht kein Wunder dass aus Made in Germany nur noch Schrott
> kommt.
Ja, mich wundert jetzt auch nichts mehr.

von Michael B. (laberkopp)


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Lothar M. schrieb:
> Der Vorwiderstand ist also vor dem "max"-Anschluss des Potis, so dass
> man da maximal 60% PWM einstellen kann. Und dann mal angenommen, die PWM
> taktet die 40V mit 60% "Ein" und 40% "Aus" und einigen kHz. Was würde
> dann passieren?

60% PWM von 40V ergibt keine 24Vrms sondern 31Vrms.

Lothar M. schrieb:
> Ja, mich wundert jetzt auch nichts mehr.

Wenn's bei den elektrotechnischen Grundlagen schon hapert...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> 60% PWM von 40V ergibt keine 24Vrms sondern 31Vrms.
Die Richtung stimmt. Dann mach halt den Vorwiderstand noch ein wenig 
größer oder beim Arduino das Tastverhältnis noch ein wenig kleiner, 
sodass maximal 36% PWM herauskommen.

> Wenn's bei den elektrotechnischen Grundlagen schon hapert...
Wenns schon mit aller Gewalt am "verstehen wollen" harpert...

: Bearbeitet durch Moderator
von Tobias (turbotopo)


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vielleicht können wir die Diskussion jetzt beenden bzgl. des 
Vorwiderstands etc...bringt doch nix.

von Monk (roehrmond)


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Letztendlich ist dem Motor weitgehend egal, wie viel Volt er bekommt.

Es ist nicht die Spannung, die ihn überlastet, sondern die Abwärme. Und 
die hängt sehr viel Stärker von der mechanischen Belastung und seiner 
Kühlung ab.

: Bearbeitet durch User
von Tobias (turbotopo)


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die meiste Zeit sind die Motoren ja im Leerlauf. nur wenn alle paar sek. 
ein Ball geschossen wird, haben sie für einen Bruchteil einer Sekunde 
Last.

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