Universalmotor bremsen: Widerstandsbremse? Gegenstrombremse?

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Autor
Universalmotor bremsen: Widerstandsbremse? Gegenstrombremse?

    







BID = 944855

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg
 

  


Ich möchte (wie in einem anderen Thread erklärt) einen Waschmaschinen-Motor regeln inkl. Vorwärts-/Rückwärtslauf. Ich denke das dürfte ich inzwischen hinbekommen (siehe angehängtes Schaltbild).

Ich möchte den Motor aber auch abbremsen können (zumindest aus hohen Umdrehungszahlen). Ich sehe hier zwei Möglichkeiten: eine Widerstandsbremse bzw. überhaupt Kurzschluss des Ankers (Erregerwicklung wird unabhängig weiterhin versorgt) oder eine Gegenstrombremse. Die Gegenstrombremse hätte den Vorteil, dass elektrisch durch den Rechts-/Linkslauf schon alles dafür nötige da ist.

Der Motor wird per PWM geregelt (Umdrehungszahl kommt vom Tacho). Bremsen hätte ich mir so vorgestellt: PWM geht auf 0%, die Relais für die Richtungsumkehr schalten um, PWM geht wieder auf einen Wert größer 0% bis die Umdrehungszahl unter einen bestimmten Wert fällt.

Meine Fragen dazu (bitte wenn's geht direkt die zu beantworten, da es sich für mich vor allem um Verständnisfragen handelt, damit ich nachher nicht mehr so viele dumme Fragen stellen muss ):
Mit welchem Strom muss ich rechnen (der Einfachheit halber nur auf den unbelasteten Motor bezogen)? Im Leerlauf braucht der Motor recht konstant 0,7A, unabhängig von der Drehzahl (die nur von der Spannung abhängt).

Die Freilaufdiode beim Motor ist ja eigentlich dazu da, den Strom im Motor weiter fließen zu lassen wenn die PWM grade wieder in den Aus-Zustand gegangen ist. Aber fließt in der Diode auch Strom wenn der Motor einfach nur gedreht wird (bzw. ausläuft)? Messen konnte ich keinen, kann aber auch an meinem Aufbau liegen. Es sollte aber auch keiner da sein, da beim reinen Auslaufen des Motors nichts magnetisiert ist und damit Strom induzieren kann.

Ich habe gelesen, dass es bei Widerstandsbremse und insbesondere der Gegenstrombremse sehr starkes Bürstenfeuer gibt. Außerdem habe ich zwei Relais-Kontakte, die umschalten und wahrscheinlich funken werden. Wie kann ich das verringern?



BID = 944862

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
eine Widerstandsbremse bzw. überhaupt Kurzschluss des Ankers
Ein Kurzschluß des Ankers zerreisst dir evtl. die Mechanik, aber auch bei einer sanfteren Bremsung reicht u.U. die Wärmekapazität der Ankerwicklung nicht aus um die im System gespeicherte Energie aufzunehmen.
Daran ändert sich auch nichts, wenn du bei deiner Schaltung die Feldrichtung umpolst.

So wirst du die gespeicherte mechanische Energie wohl auf einem externen Bremswiderstand verheizen müssen.

BID = 944863

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg


Zitat :
perl hat am 27 Nov 2014 03:20 geschrieben :

So wirst du die gespeicherte mechanische Energie wohl auf einem externen Bremswiderstand verheizen müssen.


Also Erregerwicklung weiterhin mit Spannung versorgen und den Anker über Widerstand kurzschließen (Widerstandsbremse eben)? Welchen Widerstandswert und Leistung nehme ich da? Die Ankerwicklung hat ca. 2,2Ohm. Ich hätte z. B. zwei 2,7Ohm/25W Hochlastwiderstände. Ist das genug?
Ich habe null Ahnung welche Ströme/Spannungen auftreten können, wenn z. B. der mit 10000/min drehende Motor in weniger als 2 Sekunden stoppen soll.

Nachdem ich das Erregerfeld ja noch steuern könnte, wie könnte ich das verwenden, um die Bremswirkung und insbesondere maximale Verlustleistung "einzustellen"?

BID = 944870

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Es hängt ganz entscheidend von den tatsächlichen Gegebenheiten ab, wie man die kinetische Energie loswerden kann.
Wenn der Motor 2 Minuten gebraucht hat, um die träge Masse auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen, wird er Schwierigkeiten haben diese Masse in 2 Sekunden abzubremsen.
Dann hilft wohl nur eine mechanische oder eine Wirbelstrombremse.
Auch wenn die Verhältnisse nicht so extrem sind, wäre es wichtig etwas über die Häufigkeit des Bremsvorgangs zu wissen.

Im einfachsten Fall reicht es vielleicht die Freilaufdiode mit dem Bremswiderstand hintereinander zu schalten und den Feldstrom umzukehren.

Generell solltest du daran denken, dass die Wicklungen und insbesondere der Kollektor für den normalen Betriebsstrom ausgelegt sind und nicht für das Zehnfache.
Das bedeutet aber auch, dass das Bremsmoment nicht ernsthaft höher sein darf als das Nenndrehmoment des Motors, - zumindest solange Anker- und Feldstrom gleich ist.
Da das Drehmoment aber das Produkt der beiden Ströme ist, kannst du das Drehmoment auf Kosten einer stärkeren Erwärmung der Feldwicklung erhöhen, indem du diese mit einem größeren Strom fremdspeist.
Dazu müsstest du allerdings das Konzept des Hauptstrommotors verlassen.

Den Relaisklapperatismus würde ich jedenfalls aussen vor lassen.
Es bietet sich doch an die Feldwicklung in das Emitterbein des IGBT zu legen und dort mit einer Brücke aus Niederspannungs-MOSFETs die Polaritätsumkehr zu machen.
Wenn du den Widerstand der Feldwicklung kennst, bekommst so auch gleich den Messwert für den Strom.

Aber selbst wenn du Relais beibehältst, muß es beim Schalten keinen Funkenregen geben, wenn du kurz vor dem Schalten die Ansteuerung des IGBT auf 0 setzt.







BID = 944919

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg


Zitat :

Den Relaisklapperatismus würde ich jedenfalls aussen vor lassen.
Es bietet sich doch an die Feldwicklung in das Emitterbein des IGBT zu legen und dort mit einer Brücke aus Niederspannungs-MOSFETs die Polaritätsumkehr zu machen.
Wenn du den Widerstand der Feldwicklung kennst, bekommst so auch gleich den Messwert für den Strom.


Habe ich das richtig verstanden und du meinst sowas wie im Anhang? Das praktische (aus meiner Sicht) am Relaisaufbau wäre, dass ich keinerlei High-Side-Switching brauche. Das finde ich immer lästig, jedenfalls dann wenn man nicht schon fertige Treiber für MOSFETs hat, die das von sich aus können. P-Channel-MOSFETs der Leistungsklasse habe ich auch keine herumliegen, falls man die stattdessen verwenden würde.




[ Diese Nachricht wurde geändert von: Lupin III. am 27 Nov 2014 16:18 ]


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