Verständnisfrage zu Motor

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    • Verständnisfrage zu Motor

      Hallo,
      ich habe da ein Datenblatt eines Motors gefunden, welches ich nicht verstehe.
      Im Datenblatt anbei ist es ein erheblicher Unterschied bei Output und Torque zwischen "maximum efficiency" und "maximum power".
      Könnte mir jemand von euch erklären wie man das anstellt, dass man dann "maximum power" hat?
      Ich habe doch bei feather immer nur max 18v zur Verfügung ?
      Verstehe ich das richtig, dass die Amperezahl bei beiden unterschiedlich ist, und das macht den Unterschied?
      Sorry aber von sowas habe ich einfach keine Ahnung.
      Dateien
    • D.D.Armageddon schrieb:

      Im Datenblatt anbei ist es ein erheblicher Unterschied bei Output und Torque zwischen "maximum efficiency" und "maximum power".
      .....
      Ich habe doch bei feather immer nur max 18v zur Verfügung ?
      Verstehe ich das richtig, dass die Amperezahl bei beiden unterschiedlich ist, und das macht den Unterschied?
      Ich versuch's mal.....

      Da stecken jetzt mehrere Faktoren dahinter, die voneinander abhängig sind.
      Zunächst mal: Die 18V sind bei dem Datenblatt als "konstant" angenommen worden. Das ist in der Praxis nicht so. Bei den genannten 103A, die der Motor bei Blockade fließen lässt, wird die Akkuspannung zusammenbrechen. Aber, um das jetzt etwas verständlicher erklären zu können, tu'n wir einfach so, als wenn der Akku immer die 18V liefern würde. (So wie eine Autobatterie 12V liefert.)

      Du klemmst den Motor an, es fließt Strom. An dem Motor ist keine Belastung dran, also weder ein Zahnrad oder ein Getriebe oder sonst was. Also keine mechanische Belastung. Damit läuft der Motor in "Leerlaufdrehzahl". Es fließt nur ein geringer Strom.

      Zwischeneinschub: Die "aufgenommene" Leistung von dem Motor wird berechnet, indem die angelegte Spannung mit dem fließenden Strom multipliziert wird.
      Als "Wirkungsgrad" wird das Verhältnis berechnet, was zwischen der "hineingesteckten" Leistung im Vergleich zur "entnommene" Leistung entsteht.

      Leerlauf: Hohe Drehzahl, aber es wird keine Leistung entnommen, weil "nichts" an der Motorwelle dranhängt.


      Also 18Volt * 2.417 Ampere = 43,5 Watt . => Diese Leistung wird aufgenommen, aber Du hast noch keinen Nutzen davon. Wirkungsgrad = 0%

      Jetzt wird der Motor belastet. Und zwar soweit brutal, bis die Welle stehen bleibt. Also blockiert.

      Die Motorwelle dreht sich nicht, aber sie "zerrt" dran und würde gerne drehen. Also ist hier "Kraft" vorhanden. Und zwar mit einem Drehmoment von 0.85 Newton-Meter.
      Dabei fließt ein Strom von 103,85 Ampere . Macht eine Leistungsaufname von 1869 Watt. Fast 2000 Watt! Das wird der Motor nicht lange aushalten, bis er durchbrennt.
      Aber: Da ist zwar eine zerrende Kraft an der Motorwelle, aber sie dreht sich nicht. Also zapfst Du auch keine Energie vom Motor ab. Somit wird all die Energie nur in Wärme/Hitze umgewandelt, aber nicht in Nutzleistung. Wirkungsgrad=0%.

      Dazwischen gibt es zwei Möglichkeiten: Den Motor mit der sogenannten "Leistungsanpassung" zu betreiben, oder ihn möglichst Effizient zu betreiben.

      Mit der Leistungsanpassung muss ich jetzt etwas abkürzen, würde zuweit führen. Die Ursache liegt darin, mit der vorhandenen Energie möglichst viel Nutzleistung herauszuholen. Das ist dann der Fall, wenn im Motor genausoviel Leistung aufgenommen (="verbraten" ) wird, wie "draussen" ist. Damit erzielt man die größtmöglichste Leistung. (Siehe oben im Blockadebetrieb: Nimmt 2000Watt auf, aber es dreht sich nichts.)
      Bei der Leistungsanpassung fließt also der Strom für eine gleichzeitige bestmöglichste Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe.


      Es fließen 53 Ampere, das macht eine Leistungsaufname von 956Watt. Von diesen aufgenommenen 956Watt werden (siehe Datenblatt) 469Watt über die Motorwelle abgegeben. Also 50%. Das war zu erwarten, schließlich wurde auf Leistungsanpassung getrimmt. Dabei also möglichst viel Leistung aus dem Motor "herausholen".


      Ähnlich wie beim Autofahren, wo man im Stadtverkehr bei 50km/h/60km/h auch nicht alles im zweiten Gang fährt, gibt es eine Möglichkeit, den Motor möglichst "effizient" zu betrieben. Also mit möglichst wenig Energie-Einsatz möglichst viel nutzbare Leistung herauszuholen. Das erfolgt bei einer geringen (=angepassten) Belastung an der Motorwelle. Und zwar laut Datenblatt mit soviel mechanische Belastung, dass der Motor dann 15Ampere aufnimmt . (Würde die Last an der Motorwelle gesteigert, würde der Strom auch ansteigen. Der Wirkungsgrad sinkt aber dann)



      Der Motor nimmt dann (15Ampere * 18V) 285Watt auf. Aber an der Motorwelle wird eine mechanische Leistung von 215Watt abgegeben. Somit nicht 50% wie bei der Leistungsanpassung, sondern über 70% Wirkungsgrad.


      Ich hoffe, ich hab' die Grundlagen jetzt in vereinfachter Form soweit verständlich rübergebracht.
      .
      Interesse an Elektronik für Schaukampfroboter und Kettenfahrzeuge (Fahrtregler, ESC) ? => http://www.Robots.IB-Fink.de
    • D.D.Armageddon schrieb:

      Die optimale Einstellungen des Motors steuert dann der Fahrtregler, oder wie stellt man das dann ein?
      Jetzt wird's schwierig.....

      Am Fahrtregler wird der Motor praktisch "pulsweise" ein-/ausgeschaltet. Und das ganz schnell. (Nennt sich Pulsweitenmodulation, abgekürzt PWM).

      Funktioniert prinzipiell so, dass Du eine "Ein-Phase" hast, wo die volle Spannung am Motor aufgeschaltet wird. Der Motor würde also auf volle Drehzahl gehen. Wenn Du abklemmst ("Aus-Phase") würde der Motor langsam ausrollen/-drehen. Wenn jetzt die Ein-Phase länger dauert als die Aus-Phase, dann hängt der Motor somit länger an der Spannung, als er abgeklemmt ist. Somit kann er länger laufen und nimmt im Endeffekt auch mehr Energie auf.

      Oder von der anderen Seite betrachtet: Wenn Du für 0.1 Sekunden einschaltest und für 0.1 Sekunden ausschaltest, kann der Motor nur noch die Hälfte von der Energie aufnehmen. => Durch unterschiedliche Zeiten, die der Fahrtregler anhand Deiner Kommandos vom Sender ausgibt, wird also nur unterschiedlich lange ein-/ausgeschaltet.
      In der Einschalt-Phase fließt immer der gleiche Strom. Aber hinterher in der Ausschaltphase nichts mehr. Das Ganze muss also "gemittelt" betrachtet werden. Nennt man dann "integrieren".

      So gibt es aber ein Problem, um Deine o.g. Frage brauchbar zu beantworten. Nämlich die Belastung, die der Motor gerade hat. Fährst Du locker flockig durch die Arena, wird nur eine kleine Leistung vom Motor benötigt. Es fließt somit auch nur wenig Strom. Könnte man also als "Energiespar-Betrieb" bezeichnen. (Stimmt nicht ganz.)
      Willst Du jetzt einen anderen Bot wegschieben, wird mehr Leistung vom Motor abgerufen. Bei der bisherigen Einstellung vom Fahrtregler würde er also rapide an Drehzahl (=Geschwindigkeit vom Bot) verlieren. Somit verlängerst Du über den Fahrtrelger die Ein-Phasen. Also fließt (integriert) mehr Strom in den Motor. Er nimmt also mehr Leistung auf. Aber es wird auch mehr Leistung an der Motorwelle abgegeben. Der Wirkungsgrad ist nicht mehr ganz so hoch, wie bei der vorherigen "Energie-Effizienz-Fahrt". Aber Du hast mehr Power verfügbar. Durch den jetzt schlechteren Wirkungsgrad wird der Motor auch heiß werden. (Klar, irgendwo muss die aufgenommene, aber nicht auf der Motorwelle abgegebene Leistung hin. Also wird sie in Wärme umgesetzt)
      .
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    • IBF schrieb:

      Somit verlängerst Du über den Fahrtrelger die Ein-Phasen
      macht man das manuell an der Funke, oder ist das durch die Hardware des Fahrtgelers bedingt, oder kann man das über die Software de Fahrtreglers einstellen?

      IBF schrieb:

      Klar, irgendwo muss die aufgenommene, aber nicht auf der Motorwelle abgegebene Leistung hin. Also wird sie in Wärme umgesetzt)
      1. Wie verhindert man hierbei ein Durchbrennen der Motoren ? gar nicht?


      2 Wie verhindert man hierbei die Selbstzerstörung der Zahnräder des Getriebes?
      Imo lediglich durch eine dementsprechende Vorauswahl des Motors und Zahnräder aus Metall, bzw am besten Planetengetriebe für mehr Zähne im Eingriff, so richtig?
    • D.D.Armageddon schrieb:

      IBF schrieb:

      Somit verlängerst Du über den Fahrtrelger die Ein-Phasen
      macht man das manuell an der Funke, oder ist das durch die Hardware des Fahrtgelers bedingt, oder kann man das über die Software de Fahrtreglers einstellen?

      IBF schrieb:

      Klar, irgendwo muss die aufgenommene, aber nicht auf der Motorwelle abgegebene Leistung hin. Also wird sie in Wärme umgesetzt)
      1. Wie verhindert man hierbei ein Durchbrennen der Motoren ? gar nicht?

      2 Wie verhindert man hierbei die Selbstzerstörung der Zahnräder des Getriebes?
      Imo lediglich durch eine dementsprechende Vorauswahl des Motors und Zahnräder aus Metall, bzw am besten Planetengetriebe für mehr Zähne im Eingriff, so richtig?

      Also an der Funke machst du das indem du den Fahrknüppel weiter drückst. Das heisst du gibst das Signal das der Motor sich schneller drehen soll. Dadurch ruft er mehr Leistung ab und versucht sich weiterzudrehen. Da er aber daran sozusagen gehindert wird durch den anderen Bot der auch schiebt, wird der Motor wärmer. Denn er ruft mehr Leistung ab, kann sie aber nicht in Drehzahl usw. umsetzen. Und jede abgerufene Energie die dann nicht "raus" kann, wird immer in Wärme umgesetzt. Kennste ja von deiner Handbohrmaschine, wenn der bohrer im Mauerwerk langsamer wird, dann drückst du den Schalter weiter durch damit er wieder schneller dreht. Wenn er blockiert dann drückst du auch weiter durch, die Maschine wird heiss und nach ein paar sekunden qualmt sie. Weil sie die Leistung die der Motor zieht nicht in Drehzahl umgesetzt werden kann.
      Das kennst du auch von deinem Auto, voll beladen und mit mit mehreren Personen musst du das Gaspedal halt etwas weiter durchtreten nur um die Geschwindigkeit am berg zu halten. Dabei wird der Motor auch deutlich heisser. Wo du ohne Beladung ganz locker mit wenig Gasgeben den Berg hochkommst.

      Das durchbrennen des Motors kannst im Prinzip nur DU an deiner funke verhindern. In dem du vorausschauend steuerst. Wenn du siehst das du einen Gegner nicht wegschieben kannst, dann musst du halt ein Stück Rückwärts. Und dann entweder mit viel Schwung nochmal versuchen, oder eben auf eine andere Weise angreifen bzw. von einer anderen Seite.

      Zahnräder und Getriebe müssen halt richtig dimensioniert sein. Logisch, dazu können andere aber mehr sagen, da fehlt mir die Erfahrung halt. Aber auch dabei hilt das vorausschauende fahren. Vielleicht muss man da auch mal den Steuerknüppel kurz vorm Einschlag ein bissel zurücknehmen damit der Motor und das Getriebe geschont wird. Sonst kracht der Einschlag voll in das Getriebe und den Motor, mit ein klein wenig "Leerlauf" sozusagen könnte das schonender sein. So zum testen wäre das sicherlich eine gute Möglichkeit bis man mehr Übung hat und das besser einschätzen kann.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von battlecore ()

    • D.D.Armageddon schrieb:

      IBF schrieb:

      Somit verlängerst Du über den Fahrtrelger die Ein-Phasen
      macht man das manuell an der Funke, oder ist das durch die Hardware des Fahrtgelers bedingt, oder kann man das über die Software de Fahrtreglers einstellen?

      Das Verhältnis, wie lange die Ein-Phase und die Aus-Phase ist, das macht der Fahrtregler. Darum braucht man sich also nicht kümmern.
      Die Kommandos, ob jetzt vorwärts oder rückwärts gefahren werden soll bzw. mit welcher Geschwindigkeit (= Verhältnis Ein-/Aus-Phase) erfolgt durch den Funksender bzw. Funkempfänger im Bot.
      Die Kunst des Fahrtreglers ist also, die Kommandos so fein und auflösend wie möglich bzw. nötig auf das PWM-Signal für den Motor umzusetzen.



      D.D.Armageddon schrieb:

      1. Wie verhindert man hierbei ein Durchbrennen der Motoren ? gar nicht?
      Es gibt mehrere Möglichkeiten:
      - Motoren verwenden, die im Blockbetrieb die entstehende Verlustleistung aushalten
      - Mit der Akkuspannung nach unten gehen. Durch die geringere Versorgungsspannung wird weniger Leistung aufgenommen
      - Im Fahrtregler eine Strombegrenzung zu integrieren.

      Die Strombegrenzung hat Nachteile. Denn: Man kann nicht so ohne weiteres den Strom einfach abdrehen. (Siehe o.g. Erläuterungen für die PWM mit Ein- und Aus-Phase. Entweder der Strom fließt und man gibt dem Motor, was er haben will. Oder der Strom ist abgeschaltet.
      Meine früheren Fahrtregler haben praktisch über die Ein-Phasen eine "Aufsummierte" Größe gebildet. (=integriert). Wenn ein bestimmter Punkt überschritten wurde, dann wurde die Länge der Ein-Phase reduziert.

      Hat jetzt den Effekt, dass der Roboteers seinem Bot die Sporen gibt. Aber die Strombegrenzung schlägt an, der Bot "ruckelt". Also nicht die Geschwindigkeits-Steigerung, dieman sich erhofft hatte. Im Endeffekt wurde dann die Strombegrenzung immer weiter nach oben gedreht, bis sie zum Schluss überhaupt nicht mehr wirksam war.

      Eine einfache Möglichkeit des Motorschutzes ist eine einfach Schmelz-Sicherung zwischen Akku und Fahrtregler. Wirkt nur im Extremfall, aber immerhin eine kleine Vorsorgemaßnahme. Sobald z.B. ein Getriebe defekt ist und der Motor blockiert, dann macht das kurzfristig nicht allzu viel aus. Aber wenn der Motor jetzt ständig Strom bekommt, weil der Roboteers meint, er kann den Bot doch noch irgendwie fahren, dann sorgt dieser lange und hohe Stromfluss für das Durchschmelzen der Sicherung.


      D.D.Armageddon schrieb:

      2 Wie verhindert man hierbei die Selbstzerstörung der Zahnräder des Getriebes?
      Imo lediglich durch eine dementsprechende Vorauswahl des Motors und Zahnräder aus Metall, bzw am besten Planetengetriebe für mehr Zähne im Eingriff, so richtig?

      Der Einsatz von einem Planetengetriebe statt einem Stirnradgetriebe hat, so wie Du richtig erkannt hast, den Vorteil, dass immer drei Zahnflanken greifen, statt nur eine. Trotzdem können die kleinen Planetenzahnräder auch einmal zerbröseln.
      Nach meiner Ansicht liegt das Zerbröseln nicht an einer kontinuierlichen Dauerlast, sondern an den Kraftstößen, die bei plötzlicher Blockade am Bot-Reifen auftreten. (Bot wird hochgeschleudert, Motor dreht mit voller Drehzahl, Bot landet am Arenaboden, das aufschlagende und rotierende Rad blockiert,....)

      Es gäbe eine technische Abhilfe, aber die wird bei uns nur ganz selten eingesetzt: Zwischen Ausgangswelle vom Getriebe und den Felgen des Rads ein Dämpfungsglied einbauen. Also praktisch in Drehrichtung einen Gummipuffer dazwischen. Das ist dann wie eine Knautschzone beim PKW. Zuerst wird der Gummi etwas zusammengedrückt, bis dann die etwas reduzierte Wucht auf das Getriebe wirkt. (Das System ist übrigens bei Motorrädern mit Kardanantrieb gang und gäbe. Hier ist auch am Hinterradantrieb an der drehenden Ankerplatte (keine Ahnung, ob die jetzt auch offiziell so heißt) lauter kleine Gummipuffer, auf die die Felge aufgesteckt wird. Beim Gasgeben ist der Antrieb also etwas "gedämpft". Ebenso bei einer Vollbremsung mit blockierendem Hinterrad)
      .
      Interesse an Elektronik für Schaukampfroboter und Kettenfahrzeuge (Fahrtregler, ESC) ? => http://www.Robots.IB-Fink.de
    • Ich würde keine Dämpfungselemente, Rutschkupplungen oder ähnliche Spielereien einbauen.Es gilt für mich immer die Maxime: einfach und robust.

      Die meisten bots fahren mit umgebauten Akkuschraubern ausgesprochen gut. Wer mehr Sicherheit bzw. an die Leistungsgrenzen gehen will, der nimmt die Saturn 16 Getriebe von Ellis.
      ....ein Event muss her
    • IBF schrieb:

      Eine einfache Möglichkeit des Motorschutzes ist eine einfach Schmelz-Sicherung zwischen Akku und Fahrtregler
      das ist dann so was ?
      ebay.de/itm/5-x-100A-ANL-Siche…db0904:g:wm8AAOxyeglTbYBw
      oder
      ebay.de/itm/Car-Auto-Audio-Amp…t%3D6%26sd%3D191878596868




      IBF schrieb:

      Zwischen Ausgangswelle vom Getriebe und den Felgen des Rads ein Dämpfungsglied einbauen
      Das mit den Gummis hab ich noch nicht richtig geblickt, wo kommen Die hin?, oder meinst du hiermit einen Drehmomentbegrenzer?

      roth-ing.de/produkte/kupplunge…hrast/easdurchrastkn.html
      oder
      ien-dach.de/uploads/tx_etim/Page_20_Orbit_29654.pdf
    • Die einfachen Flachsicherungen zB. aus dem Auto reichen auch, sind weit billiger, einfacher zu tauschen, und gibts an jeder Tanke
      "Spiel mit dem Feuer. Tu es.
      Denn man kann einem Kind hundertmal sagen, die Herdplatte sei heiß. Die Bedeutung wird ihm erst in dem Moment, in dem es trotzdem drauffässt klar.
      So lernt doch jeder für sich selbst, in dem großen Spiel das Leben heißt. Und das Feuer ist einer der anspruchsvollsten, dennoch lohnendsten Mitspieler."

      Ps: Nicht käuflich, aber buchbar
    • Man kann ja auch die Reifen dazu nutzen ein wenig Dämpfung zu bekommen ohne dabei viel Nachteile zu haben.

      Hab öfters Räder aus simpler HDPE-Platte gesehen die mit Gummi überzogen sind.

      HDPE gibt nach bei einem Schlag ohne gleich völlig auseinanderzubrechen oder dauerhaft zu verformen. Jedenfalls nicht so viel. Und mit einer einfachen Giessform kann man da ein schönes Gummi drangiessen. Mit PU-Giessmasse.