Lukas' Blog - von Lukas Graber
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55 66. Blogeintrag (Do, 15.01.09) 140 Roman schrieb ins Gästebuch: • Hallo Wegen dem Impeller: Wenn es an der Verspannung durch die 3- Achsen- Lagerung liegt, muesste man das schon freihändig erkennen, dass es schwer zu drehen geht. Das würde aber deine Messung erklären. Ich kenne zwar den Innenwiderstand deiner Spannungsquelle nicht, aus den in der Skizze angeführten Leistungsdaten schaetze ich aber, dass er in der gleichen Grössenordnung wie der Wicklungswiderstand des Motors liegt (112mOhm lt. Datenblatt). Dieser Motor dreht aber bei Vollast mit 5000 U/min! Das kommt mir sehr viel vor für das Lüfterrad, der Leistungsbedarf ist hier sicher nicht zu unterschätzen . Was mir aber jetzt erst aufgefallen ist (oder verstehe ich hier etwas falsch?): Das sind ja nur 116W- Motoren. Sicher kann man kurzfristig etwas mehr herausholen, aber für die skizzierte Leistungsabgabe von 12 kW sind die doch viel zu schwach. Interessante Fragen und Hypothesen. Doch der Reihe nach. 1. Gestern Abend habe ich versucht das Drehmoment zu bestimmen, welches notwendig ist, um die Achse (inkl. Motor und allem) aus dem Stillstand zu drehen. Mit Gewichten beschwerte ich die Lüfterflügelblätter und kam auf kleiner 8 Ncm. Nicht wenig, aber meines Erachtens auch nicht dramatisch. 2. Es mag stimmen, dass der Innenwiderstand der Quelle in der gleichen Grössenordnung liegt wie der Motor-Gleichstromwiderstand. Aber das ist eigentlich unerheblich. Die Spannung messe ich nahe an den Motorklemmen. Und spannungsmässig hätte ich noch Reserve, limitierend war der Maximalstrom (Brückengleichrichter, Variac...). 3. Es ist richtig, dass der Motor ohne Getriebe schlecht an die Last angepasst ist. 5000 min -1 sind natürlich auf diese Weise nie zu erreichen. Aber solange die Stromstärke die Belastbarkeit des Motors nicht überschreitet, besteht keine Gefahr einer Beschädigung. Und wenn doch: Die Motoren waren spottbillig. 4. Das Johnson-Datenblatt gibt tatsächlich sehr niedrige Leistungen an. Interessant ist, dass der Motor umgelabeled bei Graupner als ”http://shop.graupner.de/webuerp/servlet/AI?ARTN=6373” ”SPEED 900” (mit metrischer Achse und Motorspant) mit ganz anderen Grenzdaten gelistet ist: max. 40 V. Der von mir geschätzte Maximalstrom beträgt 50 A - geschätzt aus Kupferdrahtquerschnitt und Kohlebürstengrösse (50 A sind natürlich erst bei höheren Spannungen als 12
V sinnvoll!). Das ergibt 2 kW elektrische Leistung, bei sechs Motoren also 12 kW. Da wir hier weit weg vom optimalen Wirkungsgrad sind, ist natürlich die mechanische Leistung weit darunter, wahrscheinlich nicht einmal die Hälfte. Diese Grenzbedingungen dürfen natürlich nur wenige Minuten herrschen. Der Motor kann niemals eine solche Verlustleistung abführen, d.h. er überhitzt nach kurzer Zeit. Ich hatte noch folgenden Gedanken: Ich sollte mal die Leerlaufspannung bei Betriebsdrehzahl messen. Das hiesse also das Netzteil einschalten, bis stabile Drehzahl erreicht, ausschalten und praktisch verzögerungsfrei die Motorklemmenspannung messen. Dies könnte vielleicht mit einem MOSFET erreicht werden, wobei die Freilaufdiode dann aber die Sache eine Spur komplizierter macht (Energie in der Motorinduktivität treibt den Strom kurze Zeit weiter). Per Dreisatz kann so ganz einfach die Drehzahl berechnet werden (idealisiert). Wieso diese Idee? Ganz einfach: Wenn der Motor kaum dreht, ist dieser bloss ein ohmscher Widerstand (plus Induktivität, aber bei DC egal). Also genau die Charakteristik, die ich messe. Und wenn ich weiter darüber nachdenke, geht es noch einfacher: 112 mOhm * 25 A = 2.8 V. Dann betrüge die motorische Spannung bloss noch 5.04 V - 2.8 V = 2.24 V. Liegt der DC-Widerstand in Realität noch eine Spur darüber, ist das des Rätsels Lösung!! Und den genauen DC-Widerstand kann ich messen, indem ich den Motor blockiere und 25 A einspeise; mein Multimeter ist im Milliohmbereich viel zu ungenau, deshalb dieser Blockierversuch. Aber bevor ich nun ”Heureka” schreie, möchte ich wirklich zuerst diese Messung machen. Stimmt das, kann ich die Messung trotzdem nutzen und daraus das Untersetzungsverhältnis des Getriebes rechnen - die Berechnung wird einfach etwas komplizierter. Vielen Dank, Roman, für die wertvollen Gedanken! 141
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55 66. <strong>Blog</strong>eintrag (Do, 15.01.09)<br />
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Roman schrieb ins Gästebuch:<br />
• Hallo Wegen dem Impeller: Wenn es an der Verspannung durch<br />
die 3- Achsen- Lagerung liegt, muesste man das schon freihändig<br />
erkennen, dass es schwer zu drehen geht. Das würde aber deine<br />
Messung erklären. Ich kenne zwar den Innenwiderstand deiner Spannungsquelle<br />
nicht, aus den in der Skizze angeführten Leistungsdaten<br />
schaetze ich aber, dass er in der gleichen Grössenordnung wie der<br />
Wicklungswiderstand des Motors liegt (112mOhm lt. Datenblatt).<br />
Dieser Motor dreht aber bei Vollast mit 5000 U/min! Das kommt mir<br />
sehr viel vor für das Lüfterrad, der Leistungsbedarf ist hier sicher<br />
nicht zu unterschätzen . Was mir aber jetzt erst aufgefallen ist (oder<br />
verstehe ich hier etwas falsch?): Das sind ja nur 116W- Motoren.<br />
Sicher kann man kurzfristig etwas mehr herausholen, aber für die<br />
skizzierte Leistungsabgabe <strong>von</strong> 12 kW sind die doch viel zu schwach.<br />
Interessante Fragen und Hypothesen. Doch der Reihe nach.<br />
1. Gestern Abend habe ich versucht das Drehmoment zu bestimmen,<br />
welches notwendig ist, um die Achse (inkl. Motor und allem) aus<br />
dem Stillstand zu drehen. Mit Gewichten beschwerte ich die Lüfterflügelblätter<br />
und kam auf kleiner 8 Ncm. Nicht wenig, aber meines<br />
Erachtens auch nicht dramatisch.<br />
2. Es mag stimmen, dass der Innenwiderstand der Quelle in der gleichen<br />
Grössenordnung liegt wie der Motor-Gleichstromwiderstand. Aber<br />
das ist eigentlich unerheblich. Die Spannung messe ich nahe an<br />
den Motorklemmen. Und spannungsmässig hätte ich noch Reserve,<br />
limitierend war der Maximalstrom (Brückengleichrichter, Variac...).<br />
3. Es ist richtig, dass der Motor ohne Getriebe schlecht an die Last<br />
angepasst ist. 5000 min -1 sind natürlich auf diese Weise nie zu<br />
erreichen. Aber solange die Stromstärke die Belastbarkeit des Motors<br />
nicht überschreitet, besteht keine Gefahr einer Beschädigung. Und<br />
wenn doch: Die Motoren waren spottbillig.<br />
4. Das Johnson-Datenblatt gibt tatsächlich sehr niedrige Leistungen<br />
an. Interessant ist, dass der Motor umgelabeled bei Graupner als<br />
”http://shop.graupner.de/webuerp/servlet/AI?ARTN=6373” ”SPEED<br />
900” (mit metrischer Achse und Motorspant) mit ganz anderen Grenzdaten<br />
gelistet ist: max. 40 V. Der <strong>von</strong> mir geschätzte Maximalstrom<br />
beträgt 50 A - geschätzt aus Kupferdrahtquerschnitt und Kohlebürstengrösse<br />
(50 A sind natürlich erst bei höheren Spannungen als 12