@Carsten & Klaus
zum beim Heli-Training erörterten Thema bin ich zu folgenden Schlussfolgerungen gekommen.
Frage:
Wozu braucht es beim bürstenlosen Motor eine Angabe in Umdrehungen/V, wenn doch die Drehzahl
durch die Drehgeschwindigkeit des Drehfeldes des Controllers vorgegeben wird?
Antworten:
- Ein bürstenloser Motor ist eigentlich ein Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung.
- Die Drehzahl beim Gleichstrommotor hängt u.A. von der der angelegten Spannung ab.
Vernachlässigt man Innenwiderstände, Reibung, Last etc. dann hängt die Drehzahl nur noch
von der Spannung und der Bauart bedingten gegen EMK ab. D.h. sobald die gegen EMK sich der
angelegten Spannung nähert, geht der Strom zurück und die Drehzahl steigt nicht weiter an
(stark vereinfacht).
http://www.hs-weingarten.de/home/studiengaenge/ft_b/de/labore_institute/el_antri
ebe_u_steuerungen/praktikumsversuche/gleichstrommotor.pdf gegen EMK: die Ankerwicklung ist eine Spule, die sich im Magnetfeld des Stators bewegt.
Bewegt man einen Leiter in einem Magnetfeld, wird eine Spannung induziert.
Je schneller die Bewegung, desto höher die induzierte Spannung.
Diese Spannung wirkt der anglegten Motorspannung entgegen (Lorenzkraft
http://www.energie.ch/lorentzkraft)
Je mehr Windungen, desto grösser die Spannung und damit desto kleiner die Leerlaufdrehzahl.
- Da beim bürstenlosen Motor die Kommutierung elektronisch erfolgt, folgt die Drehzahl des
Motors der Drehgeschwindigkeit des Drehfeldes vom Regler, so lange wie er dazu Bauart bedingt
eben in der Lage ist (gegen EMK). D.h. der Motor läuft wie von Klaus richtig festgestellt eigentlich als Synchronmotor.
Sobald die physikalische Grenze erreicht wird (gegen EMK zu gross, Last, Reibung..), kann der Motor einem
weiteren Anstieg der Drehzahlvorgabe nicht mehr folgen und der Regler muss sogar
die Drehzahl reduzieren, damit der Schlupf nicht zu gross wird, andernfalls fällt der
Synchronmotor komplett 'ausser Tritt'.
- Die oft angegebene feste oder variable Frequenz des Drehzahlreglers beschreibt nicht die
Drehgeschwindikeit des Drehfeldes sondern nur mit welcher Frequenz der Regler arbeitet und damit mit
welcher Auflösung oder Genauigkeit (=Samplingrate) das Drehfeld erzeugt werden kann.
Schlussfolgerung:
- die Angabe rpm/Volt bei einem bürstenlosen Motor beschreibt die maximale Leerlauf Drehzahl,
die der Motor Bauart bedingt erreichen kann. Solange der Motor unter dieser physikalischen
Grenze betrieben wird und die Last dies erlaubt, folgt die Drehzahl ausschliesslich der
Vorgabe des Reglers.
Zusatzfrage:
Warum nimmt die Drehzahl mit abnehmender Akkuspannung ab, wenn doch die Drehzahl nur vom Regler abhängt ?
Antwort:
- Der Regler misst ja ständig den Schlupf des Motors, wir der Schlupf zu gross, da der Motor aufgrund der
geringerne Spannung nicht mehr mitkommt, reduziert der Regler die Drehzahl auf eine Wert, wo der
Schlupf noch in einem akzeptablen Bereich liegt.
Zusatzfrage:
Warum is die Drehzahl auch lastabhängig?
Antwort:
- das Drehmoment (=Last) eines Gleichstrommotors ist proportional zum Strom. Steigt die Last, steigt der Strom.
Weder Motor noch Akku noch Zuleitungen sind ideal. Durch die Innenwiderstände reduziert sich die
Spannung, die letztlich übrig bleibt, die gegen EMK zu überwinden. (Ohmsches Gesetz: U=I*Ri).
Logik: steigende Last -> steigender Storm -> weniger Spannung -> weniger -> Drehzahl
Anmerkung:
Theoretisch könnte man diesem Problem einfach durch mehr Spannung begegnen.
Aber die so vernichtete Spannung erzeugt Wärme (P=U*I = U * U * R). Ein zu starkes Erhöhen der
Spannung steigert daher zwar die erreichbare Drehzahl, die erzeugte Wärme zerstört aber irgendwann die Komponenten.
Hoffe, dass diese Bild in etwa beschreibt wie so en System (Regler/Motor) funktioniert. Kommentare/Ergänzungen/Korrekturen sind willkommen.
Gerhard