Kleiner Gleichstrommotor

[Stefan Bröring]

Hallo,

ich hab mal ne Frage zu kleinen Gleichstrommotoren. Ich kann mich dunkel
erinner, dass es früher mal Bauanleitungen für Modelleisenbahnen gab, die
dazu dienten, die Lok langsam und ohne Ruckeln anfahren zu lassen. Soviel
ich weiß, ging das über ein PWM-Signal. Der Motor sollte so auch bei
geringer Drehzahl ein hohes Drehmoment haben.

Die Frage geht nun dahin, mit welcher Frequenz sollte man nun einen kleinen
Spielzeugmotor (12V < 5 Watt) betreiben? Oder welche Möglichkeiten gibt es
noch, bei nidriger Drehzahl ein hohes Drehmoment (auch Anfahrmoment) zu
erreichen?

Ich experimentiere gerade herum und verwende ca. 500 Hz, Pulsbreite ca. 30%
bei 24V Betriebsspannung.


Gruß

Stefan

 

[MaWin]

"Stefan Bröring" <stefan@broering.de> schrieb im Newsbeitrag
news:cimtl9$5or$1@news1.ewetel.de...

Die Frage geht nun dahin, mit welcher Frequenz sollte man nun einen kleinen
Spielzeugmotor (12V < 5 Watt) betreiben?
Ich experimentiere gerade herum und verwende ca. 500 Hz, Pulsbreite ca. 30%
bei 24V Betriebsspannung.

20 oder 50 Hz reichen.
Es muss wenig genug sein, damit der Strom am Anfang des Pulses schnell
bis zum Nennwert steigt (sagen wir in weniger als 10% der Pulsdauer)
und am Ende ebenso wieder abfaellt.
Ist PWM zu schnell, geht der Strom nur ein wenig um einen suich einstellenden
Mittelwert rauf und runter (Glaettwirkung durch Induktivitaet) und du hast
fast Gleichstrom, also kein erhoehtes Drehmoment.
Der Nachteil des erhoehten Drehmoments liegt uebrigens in erhoehter
Erwaermung, aber der Motor bleibt auf jeden Fall kaelter als bei
Vollast, ist also thermisch nicht gefaehrdet.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Stefan Broering]

"MaWin" <me@private.net> schrieb im Newsbeitrag
news:2r8hh6F172n2uU1@uni-berlin.de...

20 oder 50 Hz reichen.

Danke für den Tipp, werd ich morgen gleich mal ausprobieren.

Gruß

Stefan

 

[Guenter]

"Stefan Bröring" <stefan@broering.de> wrote in message news:<cimtl9$5or$1@news1.ewetel.de>...

Hallo,

ich hab mal ne Frage zu kleinen Gleichstrommotoren. Ich kann mich dunkel
erinner, dass es früher mal Bauanleitungen für Modelleisenbahnen gab, die
dazu dienten, die Lok langsam und ohne Ruckeln anfahren zu lassen. Soviel
ich weiß, ging das über ein PWM-Signal. Der Motor sollte so auch bei
geringer Drehzahl ein hohes Drehmoment haben.

Die Frage geht nun dahin, mit welcher Frequenz sollte man nun einen kleinen
Spielzeugmotor (12V < 5 Watt) betreiben? Oder welche Möglichkeiten gibt es
noch, bei nidriger Drehzahl ein hohes Drehmoment (auch Anfahrmoment) zu
erreichen?

Ich experimentiere gerade herum und verwende ca. 500 Hz, Pulsbreite ca. 30%
bei 24V Betriebsspannung.

Für Standardmotoren ist diese Frequenz schon etwas zu hoch. Als
Optimum hat sich bei Modellbahnen ein Wert zwischen 65 und 85 Hz
erwiesen.
Eine niedrigere Frequenz als 40 Hz sollte nicht benutzt werden, da die
mechanische Beanspruchung eines evt. vorhandenen Getriebes ansteigt.

Allerdings werden sog. Glockenankermotore (Faulhaber) bei solcher
niedrigen Frequenz unnötig warm und die Lebensdauer wird verkürzt. Bei
diesen Motoren kann durchaus mit Frequenzen bis 16KHz gearbeitet
werden.

Gruß,
Günter

 

[Stefan Bröring]

Hallo,

ich hab die Frequenz erstmal deutlich reduziert und das Ergebniss ist
erheblich besser geworden. Erwärmung ist kein Problem, da der Motor nur
jeweils einige Sekunden läuft und dann mehrere Minuten steht. Das Problem
ist nur die Reibung des Gesamtsystems und die von der Betriebsspannung
abhängige Drehzahl und Positionierungsungenauigkeiten beim Ausschalten.
Deswegen benötige ich ein großes Drehmoment und eine niedrige Drehzahl,
zumindest kurz bevor ich den Motor ausschalte. Das ganze funktioniert
momentan bei mir in der Werkstatt einwandfrei, bleibt abzuwarten, wie es
dann beim Kunden, d.h. im Schweinestall funktioniert

Gruß

Stefan

 

[Joerg]

Hallo Stefan,

... Das Problem ist nur die Reibung des Gesamtsystems und die von der Betriebsspannung
abhängige Drehzahl und Positionierungsungenauigkeiten beim Ausschalten. ...


Das ist nicht einfach. Wenn ein Schrittmotor in Frage kommt, waere das

sehr viel einfacher. Bei DC Motoren ginge es, wenn die Endposition
analog oder mehrstufig erfassbar ist. Dann kann man den Motor in die
Zielposition "hineinpulsen" und auch per Gegenspannung abbremsen.

Am Rande: Ein Schrittmotor haelt in rauher Umgebung erheblich laenger
als ein DC Kollektormotor.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Harald Wilhelms]

Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote in message news:<F4H4d.1651$nj.137@newssvr13.news.prodigy.com>...

Das ist nicht einfach. Wenn ein Schrittmotor in Frage kommt, waere das
sehr viel einfacher. Bei DC Motoren ginge es, wenn die Endposition
analog oder mehrstufig erfassbar ist. Dann kann man den Motor in die
Zielposition "hineinpulsen" und auch per Gegenspannung abbremsen.

Am Rande: Ein Schrittmotor haelt in rauher Umgebung erheblich laenger
als ein DC Kollektormotor.

....ist aber bei gleicer Abgabeleistung deutlich grösser. Für Modell-
eisenbahnen deshalb wohl nicht geeignet; im Schweinestall sollte
allerdings etwas mehr Platz sein.
Gruss
Harald

 

[Joerg]

Hallo Harald

Am Rande: Ein Schrittmotor haelt in rauher Umgebung erheblich laenger
als ein DC Kollektormotor.



...ist aber bei gleicer Abgabeleistung deutlich grösser. Für Modell-
eisenbahnen deshalb wohl nicht geeignet; im Schweinestall sollte
allerdings etwas mehr Platz sein.


In dieser Anwendung macht es nichts. Allerdings sind Stepper teurer,

wohl ein anderer Grund, warum sie nicht in Modelleisenbahnen vorkommen.
Ein zweiter koennte der beschraenkte Drehzahlbereich sein.

Am Ende haengt das alles von den Verkaufszahlen ab. Sind es zig
tausende, lohnt der Aufwand, einen DC Motor zu baendigen. Sonst eher nicht.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am 20 Sep 2004 23:53:58 -0700, meinte koenig-adendorf@arcor.de
(Guenter):

Für Standardmotoren ist diese Frequenz schon etwas zu hoch. Als
Optimum hat sich bei Modellbahnen ein Wert zwischen 65 und 85 Hz
erwiesen.

Das ist so nicht richtig. Bei den altbekannten Märklin-Motoren (RSM)
benutzt man zwar eine Frequenz von ca. 70 Hz und in der Tat scheinen
diese Motoren damit am besten zu funktionieren - dies liegt aber
offensichtlich an der konstruktionsbedingt hohen Induktivität und dem
Umstand, daß die Jungs damals den Motor für eben 50 Hz AC ausgelegt
haben. Sobald man den Motor zum DC-Motor umbaut oder Loks aus dem
Gleichstrom-Lager verwendet, liegt die Frequenz der PWM bei geregelten
Dekodern bei ca. 15 kHz und mehr. Bei dieser Ferquenz laufen die
Motoren am ruhigsten und dank der Regelung kommt es auf die
Losbrechwirkung bei niederfrequenter PWM nicht so entscheidend an. Bei
den älteren DC-Motoren erzielt man aber ohne Regelung bessere
Langsamfahriegenschaften mit niedriger Frequenz - wenngleich dies auch
zu erhöhter Lärmentfaltung führt.

Eine niedrigere Frequenz als 40 Hz sollte nicht benutzt werden, da die
mechanische Beanspruchung eines evt. vorhandenen Getriebes ansteigt.

Dies dürfte aber nur bei extrem niedriger Geschwindigkeit der Fall
sein.

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
D-65929 Frankfurt a.M. * Dalbergstraße 4
nginfo-at-drkoenig.de [ersetze "-at-" durch "@"] * www.drkoenig.de

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am Mon, 20 Sep 2004 18:56:23 +0200, meinte "MaWin" <me@private.net>:

Der Nachteil des erhoehten Drehmoments liegt uebrigens in erhoehter
Erwaermung, aber der Motor bleibt auf jeden Fall kaelter als bei
Vollast, ist also thermisch nicht gefaehrdet.

Ein weiterer Nachteil der niedrigeren Frequenz ist der höhere Lärm.
Das fällt insbsondere bei Motoren auf, deren Rotorachse nicht
"richtig" gelagert ist sondern nur in einfachen Bohrungen des Chassis
dreht (z.B. die älteren Märklin-Motoren). Umgebaut auf DC laufen Sie
bei PMW von 16 kHz zwar nicht völlig lautlos aber doch sehr, sehr
leise - bei PWM von 70Hz oder 100Hz rappel und lärmen sie in durchaus
erheblich störender Weise - erst recht dann, wenn das Chassis mit
schwingenden Teilen (alte Metalldrehscheibe) verbunden ist.
Ich würde daher im Zweifel eine Regelung verwenden (das hatten wir vor
einigen Wochen schon mal - leider bin ich da noch nicht zum Ziel
gelangt).

Beste Grüße

Dr. Michael König

--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
D-65929 Frankfurt a.M. * Dalbergstraße 4
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