Elektromotor als Generator

Das hängt alles sehr stark von der Bauart des Motors ab.

Bei einfachen GS Motoren mit Permanent-Erregug kannst Du in 1. Näherung davon ausgehen, dass die Ankerspannung proportional mit der Drehzahl ist. Jedenfalls wenn Du deutlich über der Bürstenspannung liegst.

Der Innenwiderstand ist auch völlig anders, als in Deiner Milchmädchenbetrachtung.

Ich denke mal, Du solltest erst mal bei wiki Dich schlauer machen.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Am 28.11.12 22.55, schrieb Roland Ertelt:

dieser Ansatz ist falsch. Im Falle eines einfachen permanenterregten Gleichsstrommotors erhält man den Wicklungswiderstand aus Spannung und Kurzschlussstrom. Die Gegeninduktionsspannung sollte man nicht vernachlässigen.

Außerdem kannst Du die mechanische Leistung an der Welle nicht unabhängig von den elektrischen Größen hinein"hauen": die mechanische Leistung hängt nämlich vom Moment ab und dieses wiederum vom Motorstrom (im obigen angenommenen einfachen Fall).

Der Wirkungsgrad eines Motors ist darüber hinaus weder im Motorbetrieb noch im Generatorbetrieb konstant - was eine einfache Überlegung zeigt: wie groß ist der Wirkungsgrad bei Drehzahl null (mechanischer Kurzschluss) oder Lastmoment null (mechanischer Leerlauf, Reibung vernachlässigt)? Wann wird der Wirkungsgrad maximal und wie groß ist er in diesem Betriebspunkt?

V.

Roland Ertelt :

Die Ausgangsspannung ist direkt proportional zur Drehzahl, wenn du langsam drehst, bekommst Du nur wenig Spannung raus. Also erst mal Leerlaufspannung bei Drehzahl berechnen, dann aus der entnommenen Leistung den Strom und dann da raus mit dem Wicklungswiderstand den Verlust in demselben und damit den groben Wirkungsgrad (nur so zur Abschätzung).

Hier kannst Du Dir schöne Kurven dazu ansehen (und mehr):

M.

Und so sprach Wolfgang Allinger:

snipped-for-privacy@mid.>

Es ist ein permanent erregter GS-Motor. Mehr (ausser den bereits genannten Daten) ist nicht bekannt.

Das ist mir schon klar. Ich würde aber gern abschätzen, wohin denn die Ankerspannung zielen wird, wenn ich nur die o.g. (mir auch bekannt, sehr mangelhaften) Motordaten habe.

Ja, der überschlägige Widerstand repräsentiert auch die magnetischen Verluste in dem (mir unbekannten) angegebenen Arbeitspunkt.

Roland

Am Wed, 28 Nov 2012 22:55:36 +0100 schrieb Roland Ertelt :

Möglicherweise hilft Dir das Motormodell in Atmels Appliucation Note AVR480 weiter.

Marc

Und so sprach Volker Staben:

Woher willst du denn wissen, ob der Ansatz falsch ist, oder nicht?

Der Motor ist eine "Black-Box", von welcher ich nur die o.g. Daten habe. Keine Wicklungsdaten, keine Induktivität, keinen Luftspalt. Fertig. Damit scheitern alle hier heranzitierten Methoden, einen Generator zu berechnen. Soweit war ich am Dienstag auch schon.

Ich möchte jetzt an Hand der bekannten Daten einfach nur eine Abschätzung machen (gern bis auf 10% genau, muss aber nicht sein), welche Werte die Black-Box als Generator liefern wird. Es ist einfach eine Dimensionierungsfrage für Bauteile.

Ach!

Was denn nun? Wenn ich den Wicklungswiderstand (ohmsch) aus Spannung und max. zulässigen Strom errechne, ist es falsch. Wenn du das machst plötzlich richtig?

Aber dann kannst du mir bestimmt auch die Gegeninduktion aus den Fingern saugen, gelle?

Natürlich kann ich die mechanische Leistung in den Motor packen. Wenn ich ihm ein bestimmtes Drehmoment mit einer bestimmten Drehzahl anbiete, liegt die mechanische Leistung an. Wieviel ich davon dann elektrisch hinten wieder rausholen kann, steht auf einem anderen Blatt (Welches mich momentan noch gar nicht interessiert, da ich der Einfachheit halber erst mal pauschal den bekannten Wirkungsgrad ansetze. Damit liege ich mit der Auslegung der Teile auf jeden Fall nicht zu niedrig...).

Da ich die Wicklungen aber nicht permanent kurschließen kann (und will) brauche ich immer noch eine Hausnummer, wo die Spannung im elektrischen Leerlauf des Generators hinzielen wird...

Black-Box. Du erinnerst dich?

Roland

Und so sprach Marc Santhoff:

Atmel hat Dokuente? Sieht zumindest besser aus, als deren Doku zum AVR32(Framework)...

Dort rechnet man systemtheoretisch Spektakulär vor, dass ein Elektromotor bei plötzlich ansteigendem Last-Drehmoment auch einen plötzlich ansteigenden Strom(bedarf) hat. Scheint für Atmel(kunden) völlig neu zu sein...

Der dort zitierte Fensterhebermotor ist über ein Schneckengetriebe angebunden, *kann* also auch rein theoretisch niemals in den Generatorbetrieb geraten.

Da ich aber einen Motor im Generatorbetrieb habe, nutzt das Dok gar nichts...

Roland

Nö, nur Du!

Du benimmst Dich recht frech gegenüber Leuten, die Dir helfen wollen!

Bist Du Volkschullehrer?

Ich mach einen letzten Versuch!

Tja, aber nur, wenn aus dem Motor im Generatorbetrieb auch die dementsprechende Leistung (abzüglich des Wirkungsgrades) an den Klemmen entnommen wird.

Beim (idealen) GS Motor/Generator legst Du mit Drehzahl die Ankerspannung fest und mit dem Ausgangsstrom das Drehmoment. Basta.

Nein, hängt von Drehzahl= Spannung und Drehmoment= Strom ab! Abzüglich ggf. von Verlusten...

Was ist eigentlich nicht zu verstehen? Ua = f(n)! Ia= f(M)! Bei einem verlustfreien Motor ist das in allen 4 Quadranten gleich.

Du offenbar nicht! Hämmer die beiden obigen Gleichungen in Deine Black Box und gut isset!

Und bitte quote richtig und wiederhole nicht den Kram, auf den Du nicht eingehst. Danke.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Und so sprach Wolfgang Allinger:

Schön, dass wir wieder am Anfang der Frage sind.

Du erinnerst dich noch an die Fragestellung?

Welche Spannung kann/muss ich an den offenen Klemmen erwarten, wenn ich dem Motor eine bestimmte mechanische Leistung anbiete?

Du hast meine Rechnung als Milchmädchenrechnung hingestellt, dann muss du sie aber auch (mit den gegebenen Größen) richtig stellen (können).

Ok, wenn du jetzt noch eine Idee hast, wie aus den Größen

- Nennspannung

- Nennstrom

- Nennleistung

ein näherungsweises f() zu gewinnen ist, wären wir endlich ein Stück weiter. Selbst wenn die Spannung proportional zur Drehzahl ist, brauche ich irgendwo einen Anfang um aus einer angebotenen Leistung/Drehzahl des Motors einen induzierten Strom abzuschätzen und anschließend die auf der Wicklung stehenden Spannung (im Leerlauffall).

Du hast ja in deiner ersten Antwort quasi festgelegt, dass P_el_ein = eta*P_mech ist, aber P_mech != eta*P_el_aus.

Sieht für mich nach einem Widerspruch aus...

Roland

Ich habe schon x-mal erklärt, dass Du so nicht fragen kannst. Die Pwelle hängt von Pelektr. Und umgekehrt.

Ein E-Motor ist ein Umformer von elektr. Leistung in mech. Leistung.

Welche Leistung gibt der Motor im generatorischen Betrieb ab, wenn die Klemmen offen sind? Na?

Nochn Hint: U=x und I=0. 0 x irgendwas als Produkt für Leistung ist immer Null. Wenn Du jetzt genau n und das M an der Welle ermittelst, wirste drauf schliessen können, dass Du nur die Leistung für die Lagerreibung, Bürstenreibung und Luftwiderstand... zuführen kannst/ musst.

Das geht nicht, da fehlt die Angabe Nenndrehzahl.

Mit der Nenndrehzahl (steht auf Typenschild) löst sich das ganze Rätsel auf. Wenn Du das nicht findest, weisst... Betreibe den Motor mit seiner Nennspannung, dann kriegste wg. mir raus 3000Upm bei 90V und schon kannste lustig alles umrechnen. Bei 1500Upm sinds dann 45V, bei 150Upm noch 4,5V, da kommst Du aber schon in den Bereich, wo die Bürsten e.a. (s.u.) mitspielen und die Theorie versauen.

Der Motor hätte dann 33,33 Upm/V.

Oder treib ihn mit bekannter Drehzahl an und miss die Spannung.

ist es, jedenfalls genügend genau bei hohen Drehzahlen.

Das ist beim realen Motor so, beim idealen Motor ist eta = 1.

Beim realen nicht, und da Lagerreibung, Bürstenreibung, Bürstenfeuer, Bürstenspannung, Bürstenwiderstand, Kupferwiderstand und was weiss ich noch alles (Neutrale Zone, Temperatur, Luftdruck, Feuchte, Erdmagnetfeld, Gravitation, Spalt/Feldverluste...) vorkommt, ist eta auch noch unterschiedlich zwischen motorischem und generatorischen Betrieb.

Und die n=f(U) I=f(M) bzw. die Umkehrung, ist im unteren Ende u.a. deswegen nicht linear. Fa. Hübner kann Dir ein Lied davon singen (falls die überhaupt noch existieren) Die bauten ziemlich die besten Tachogeneratoren, die praktisch auch Drehzahlen sehr nahe Null in Spannungen umsetzen konnten.

Alles obige gilt latürnich nur für einen permanent erregten GS Motor, und genau genommen für den Ausliferungszustand. Permanentmagnete lassen im Laufe der Zeit auch nach und schon isset wieder Essig mit der `genauen` Rechnung.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Danke für deine Gedult...

Und so sprach Wolfgang Allinger:

Ok was ein Spannungs/Drehzahlverhältnis ist ist mir klar. Und das das (meistens) keine gerade Linie durch Diagramm ist, auch. Da sind wir aber wieder an dem Punkt: Kommt diese Spannung (abzüglich Wirkungsgrad) bei vergleichbarem Strom dann auch, wenn ich den Motor als Generator betreibe?

Hm, darauf wird es wohl hinauslaufen. Also kann ich das erst machen, wenn ich den Motor in der Hand habe. Ich wollte dem aber gern etwas "vorarbeiten"...

Ich muss den Motor warscheinlich sowieso erst mal vermessen, weil der Hersteller kein Drehzahl/Leistungsdiagramm liefern konnte.

Das ist wir Menschen ewig am realen eta=1 arbeiten werden ist mir auch klar. Derweile begnüge ich mich mit einem 0 noch alles (Neutrale Zone, Temperatur, Luftdruck, Feuchte,

Da sind wir am entscheidenden Punkt: In welchen Punkten unterscheidet sich dann der Generator- vom Motorbetrieb? Die Wicklungswiderstände sind gleich, die Luftspalte und die Gegeninduktion unterliegt auch den gleichen Regeln.

Den einzigen Punkt, den ich jetzt sehe sind evtl die geänderten "Steuerzeiten", da die Kohlen ja normalerweise beim Motor auf optimales Drehmoment positioniert werden, welches im Generatorbetrieb evtl anders ist...

Was ist schon linear im Leben ;)

Wenn die Erregung nicht in den nächsten Jahren nicht signifikant von selber besser wird, und mir die Bauelemente grillt, wird es passen ;)

Roland

Moin,

Eine elektrische Maschine hat zwei Konnektoren: einen elektrischen Konnektor, einen mechanischen Konnektor.

Auf der elektrischen Seite wird die Maschine durch die Größen Klemmenspannung u und Motorstrom i beschrieben, auf der mechanischen Seite durch die Größen Drehzahl n und Moment M. Das Produkt der jeweiligen Größen auf den beiden Seiten entspricht einer Leistung.

Die vier Größen u, i, n, M sind durch ein System von Differenzialgleichungen miteinander gekoppelt. Auf beiden Seiten kannst Du je eine der beiden Größen einprägen, die anderen Größen verhalten sich so, dass sie dem System von Differenzialgleichungen genügen.

Auf die Frage

Am 01.12.12 11.16, schrieb Roland Ertelt:

lautet also die Antwort:

Die Spannung im elektrischen Leerlauf stellt sich auf denjenigen Wert ein, der mit der Maschinenkonstante zu derjenigen Drehzahl gehört, bei der die gegebene mechanische Leistung gerade durch das (drehzahlabhängige) Reibmoment bestimmt wird.

In diesem Fall wird die mechanische Leistung gerade durch die Reibung der Maschine dissipiert, der Wirkungsgrad ist null. Normalerweise ist die Drehzahl, die sich an diesem Betriebspunkt einstellt, so hoch, dass es die Maschine sauber zerlegt. Das ist normalerweise nicht das, was wir mit einer Maschine erreichen wollen

- allein das zeigt die Unsinnigkeit Deiner Frage.

snipped-for-privacy@mid.>

Pfffft. Ich sehe schon, Du warst noch nie in der Politik taetig, die Jungs kriegen da mindestens 190% raus. Aber nur bis zur Wahl :-)

Am 30.11.12 23.24, schrieb Roland Ertelt:

Lesen können ist offensichtlich eine seltene Gabe. Ich schrieb "Im Falle eines einfachen permanenterregten Gleichsstrommotors erhält man den Wicklungswiderstand aus Spannung und Kurzschlussstrom."

Der Wicklungswiderstand ergibt sich aus Klemmenspannung u und Motorstrom i im stationären mechanischen Kurzschlussfall - also bei blockierter Welle und Drehzahl null. Dann ist nämlich die Gegeninduktionsspannung null. Der Motorstrom i ist nur dann der Kurzschlussstrom - der nicht notwendigerweise identisch ist mit dem max. zulässigen Strom.

Der max. zulässige Strom ist eine reine Datenblattangabe, die zunächst einmal mit dem Wicklungswiderstand wenig zu tun hat, sondern eher nach der zulässigen kurz- und langfristigen thermischen thermischen Belastung bemessen wird.

Am 01.12.12 18.50, schrieb Wolfgang Allinger:

"sauber" war jetzt eher im bajuwarischen Sinne gemeint...

Gruß aus dem Norden!

Am 30.11.12 23.24, schrieb Roland Ertelt:

Dieser Widerstand, den Du da berechnest, ist allenfalls trivialerweise interpretierbar als derjenige äquivalente ohmsche Widerstand, an dem dieselbe Leistung aufträte wie die Leistung, die Du - alle Verluste vernachlässigt - als mechanische Leistung dem Motor an der Welle entnimmst.

welcher physikalische Sinn, der Dir in Richtung "Eigenschaften des Motors" weiterhilft, sollte denn hinter diesem Ohmschen Widerstand stecken?

Am 30.11.12 23.24, schrieb Roland Ertelt:>

Lesen können ist offensichtlich eine seltene Gabe. Ich schrieb "Im Falle eines einfachen permanenterregten Gleichsstrommotors erhält man den Wicklungswiderstand aus Spannung und Kurzschlussstrom."

Also nochmal in Langform:

Der Wicklungswiderstand ergibt sich aus Klemmenspannung u und Motorstrom i im stationären mechanischen Kurzschlussfall - also bei blockierter Welle und Drehzahl null. Dann ist nämlich die Gegeninduktionsspannung null. Der Motorstrom i ist nur dann der Kurzschlussstrom - der nicht notwendigerweise identisch ist mit dem max. zulässigen Strom.

Der max. zulässige Strom ist eine reine Datenblattangabe, die zunächst einmal mit dem Wicklungswiderstand wenig zu tun hat, sondern eher nach der zulässigen kurz- und langfristigen thermischen Belastung bemessen wird.

Da hassu gerade nochmal Glück gehabt :)

Doch, bis nahe des Ursprungs ist es bei einem *guten* Motor eine Gerade!

Kommt drauf an, wie genau Du misst. Ex hohlo baucho so besser als 5%. Du musst nur dran denken, dass dann der Strom am Ri in umgekehrter Richtung fliesst und demensprechend die Klemmenspannung ändert.

Stell Dir den Motor/Generator einfach als ideale Spannungsenke/quelle mit dem Ri in Reihe vor. Die Spannung (früher (Gegen)EMK) ist immer U=f(n). Die Klemmenspannung ist dann um den Spannungsabfall an Ri anders. Bei niedrigen Drehzahlen kommen die Schmutzeffekte der Bürsten besonders zum tragen, da hat Ri dann noch eine heftige unlineare und instabile Komponente.

Ein Hersteller, der die Nenndrehzahl, Nennspannung und Nennstrom nicht kennt? Tret den in die Tonne! Solange man nicht bei (sehr) kleinen Drehzahlen ist und den Motor vernünftig kühlt, ist alles recht linear.

Sicher das, deswegen gibt ein guter Hersteller auch an, in welchem Quadrant der Motor optimiert ist oder will bei der Bestellung wissen, ob

Die Kräfte (mech. u. elektr.) wirken in anderer Richtung. Das kann bei einem Murks-Motor schon zu Verspannungen führen...

zB. Stator aus CE-Gummistahl mit Heisskleber eingeklebt, Wicklung nicht fest... Es gibt nix, was Chinesen nicht hinbekommen :(

Da Du ja nicht schreibst, was Du genau machen willst, kann Dir sogar die Kühlluft Ärger machen... Der Hinweis auf Hübner-Tachos war nicht ohne Grund.

Weisst Du, ob irgendsoein Trollo Motor-Viagra entdeckt und das reinschüttet?

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Ich kenne keine E-Maschine, die Differentialgleichungen kennt :) Ich kenne nur eine Grundgesetz: der Strom hat immer Recht :)

Und irgendwas ist in den Gleichungen immer flasch oder vergessen und die E-Maschine macht, was der Strom sacht :)

Sauber zerlegt hab ich noch nie gesehen, meist ziemlich übler Dreck und Trümmer :)

Jau, ein fremderregter Motor, bei dem man bei Nenndrehzahl den Feldstrom krass verkleinert oder gar unterbricht ist nicht besonders lustig.

1. Hausaufgabe an Roland: beschreibe was passiert und warum :)
2. Aufgabe: Was passiert, wenn man bei die Permanentmagnete bei Nennspannung ruckartig rausziehen würde?

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang