Gleichstrommotor - Drehzahl regeln - Dimensionierung?

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Autor
Gleichstrommotor - Drehzahl regeln - Dimensionierung?

    







BID = 664067

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart
 

  


Hi,
wir arbeiten gerade an einem Konstruktionsprojekt an der Uni. Hierzu benötigen wir einen Elektromotor der eine Bürste antreiben soll. Nun habe ich leider mit Elektrotechnik wenig zu tun und deshalb auch außer etwas Abiturwissen wenig Ahnung.
Ich habe schon etwas gesucht und bin zu dem Schluss gekommen, dass ich einen Gleichstrommotor (asynchron) verwenden möchte, da er wohl am einfachsten aufgebaut ist. Nach einem Gespräch mit dem Hersteller der Bürste, hat er mir geraten, einen 300Watt-Motor zu benutzen. Als Umdrehungszahl benötige ich ca. 150 U/min

Ich hab mir mal den Motor hier ausgesucht:
http://rb-aa.bosch.com/boaaemocs/Pr.....d=398
Ist der Motor dafür überhaupt geeignet? Hab ich das richtig verstanden, dass ich die Drehzahl über die Spannung regeln kann, ohne an Drehmoment zu verlieren? Schaff ich es, von 3400 U/min auf 150 U/min herunterzuregeln oder brauch in nen ganz anderen Motor?

Vielen Dank für die Hilfe

Falls ihr dazu irgendwas berechnet, wär es interessant, wenn ihr mir die Formel auch posten könntet.

BID = 664074

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

 

  

Hallo Hagiiiiit,
da fehlen die wesentlichsten Angaben!
Drehmoment (bei 150 UpM)?
Genauigkeit der Drehzahl?
Gruß
PS
Und vergiß bitte das Unwort "asynchron",
damit kommt fast jeder Amateur hier an,
vermutlich in Wiki aufgelesen.
Hier bei Gleichstrommotoren ist es völlig
daneben. (Aber auch bei Wechselstom
meist belanglos, weil am häufigsten)


_________________
Dimmen ist für die Dummen

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am 19 Jan 2010 12:14 ]

BID = 664075

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13762
Wohnort: 37081 Göttingen

Der Ansatz ist unpraktisch!
Es macht wenig Sinn, einen so starken Motor zu verwenden, um dann durch Energievernichtung auf die richtige Drehzahl zu kommen. Hier wäre ein Getriebemotor sicher sinnvoller. Was soll das denn für eine Bürste sein; willst Du damit eine Autowaschanlage bauen?
Gruß
Peter

BID = 664095

Ltof

Inventar



Beiträge: 9324
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
Hagiiit hat am 19 Jan 2010 10:55 geschrieben :

...Nun habe ich leider mit Elektrotechnik wenig zu tun...

Womit denn dann? Maschinenbau oder ähnlich? Dann kannst Du auch überschlagen, dass, bei als konstant angenommenen Drehmoment, der Motor nur etwa ein zwanzigstel seiner Nennleistung abgeben würde. Das kann es ja nicht sein. Ermittelt erst mal das nötige Drehmoment an der Bürste!

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 664115

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart

Also ich habe jetzt eine Formel gefunden, mit der ich den Drehmoment ermitteln kann:
Drehmoment= P*9550/n(Umdrehungen)= 0,4kW*9550/150U/min = 25,467 Nm

Die Genauigkeit der Umdrehungen ist nicht wichtig, da die Bürste eine ebene Glasoberfläche reinigen soll, und es deshalb egal ist, ob hier mit 100, 150 oder 200 U/min gereinigt wird.

Das Wort asynchron hab ich tatsächlich aus Wikipedia aber werde es jetzt wieder in dem Zusammenhang vergessen
Wär ein schönes Fettnäpfchen gewesen, bei der Präsentation der Konstruktion, vielen Dank für den Hinweis

Ich fand es auch ungeschickt, einen Motor mit so hoher Nenndrehzahl zu verwenden, allerdings hab ich mir schwer getan, überhaupt einen zu finden, der nur so ne geringe Leistung liefert, wie ich sie brauche.
Dass es kein Getriebemotor ist, hab ich garnicht bemerkt.

Hättet ihr mir eine Seite oder sogar direkt einen Motor, der für meine Anforderungen optimal passen würde.
Hab jetzt das Problem, dass ich Motoren finde, die mir ein viel zu hohen Drehmoment liefern, was wiederum unnötige Kosten sind, z.B. hier:
http://www.transmotec.de/dc-motoren/spur-gear/

BID = 664120

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Hagiiit,
die Berechnung kommt mir spanisch vor:


Zitat :
Drehmoment= P*9550/n(Umdrehungen)= 0,4kW*9550/150U/min = 25,467 Nm


Woher hast du die Leistung?
Ich fürchte, von dem von anderer Seite vorgeschlagenen
Motor?
So was nennt man Münchhausen-Rechnung (Sumpf/Schopf).

"Bürste Glasfläche reinigen" das schmeckt nach sehr
geringer Leistung. Soll das Werkzeug von Hand geführt
werden? Evtl wäre eine Handbohrmaschine oder ein
Schrauber bzw Akkuschrauber das Richtige?
Georg
PS
Sind die Glasplatten für Flüssigkristalldisplays?

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 664137

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart

Also die Glasfläche sind eigentlich Photovoltaikmodule und die Bürste (100cm lang, 25cm Durchmesser ) wird nicht von Hand geführt sondern läuft auf zwei Schienen, so dass die Bürste eine Aufstandsfläche auf den Photovoltaikmodulen von 2x100cm hat.
Hab mir auch überlegt, ob die Faktoren wie Gewicht der Bürste, Aufstandsfläche, das Gewicht des Reingungswassers dass dann in der Bürste sich ansammelt sowie der Neigungswinkel der Module eine Rolle spielt, aber ich denk mal, was wird durch die Angabe P=0,4kW des Bürstenherstellers abgedeckt.?

Zu der Berechnung - Ich hab das so verstanden:
Es gilt doch Leistung P (in Watt) = Drehmoment M * Winkelgeschwindigkeit Omega
Omega = 2 * Pi * Frequenz f
f = Umdrehungen (1/sec) = Umdrehungen n (1/min) /60

=> P(Watt)=M*2*Pi*n/60
Umstellen nach M
M=P*60/(2*Pi)=P(Watt)*9,55/n
bzw.
M=P(kW)*9550/n

Hier stellt sich eben die Frage ob ich das Gewicht der Bürste sowie die Reibung nicht auch miteinbeziehen muss.

Die Leistung habe ich vom Bürstenhersteller bekommen. Hat er allerdings nicht berechnet sondern hat aus seiner Erfahrung heraus geschätzt...

Ich brauch keine genauen Kommawerte für die Leistung oder den Drehmoment. Da wir sowas während unseres Studiums noch nie behandelt haben, gehe ich davon aus, dass detailierte Angaben nicht gefordert werden. Trotzdem möchte ich den ungefähren Bereich abdecken, nicht dass ich nachher den total falschen Motor hab, der womöglich gerade noch ein Spielzeugauto bewegen kann bzw. einen der total überdimensioniert ist.

BID = 664142

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Hagiiit,
wenn die Leistungsangabe vom Bürstenhersteller kommt,
kann das schon stimmen.
Das heißt aber, daß das Ganze auf dem Dach stattfindet?
Der Motor mit Getriebe muß demnach regen- und frostfest
sein?
Gruß
Georg



_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 664415

Ltof

Inventar



Beiträge: 9324
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
GeorgS hat am 19 Jan 2010 15:37 geschrieben :

...wenn die Leistungsangabe vom Bürstenhersteller kommt,
kann das schon stimmen...

Kommt mir trotzdem komisch vor. Ganz überzeugt bin ich noch nicht, dass das keine Münchhausen-Rechnung ist. Das Bürsten-Drehmoment würde ich als näherungsweise konstant annehmen. Kann man das nicht einfach mal grob messen?! An einem Versuchsaufbau, der ungefähr dem geplanten Einsatz entspricht, wird ermittelt, ab welchem Drehmoment die Bürste zu drehen beginnt.

Wenn die Drehzahl nicht genau 150 1/min sein muss, würde sich ein Versuch mit einem Scheibenwischer-Motor mit 120 1/min lohnen. Bei Pollin gibt es welche für ~10,-. Diese kleinen Getriebemotoren dürften ein deutlich höheres Drehmoment haben als so ein gedrosselter Bolide mit Direktantrieb.

Gruß,
Ltof

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 20 Jan 2010  9:41 ]

BID = 664450

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart

Die Idee mit den Scheibenwischermotoren ist garnicht schlecht. Allerdings kam mir das im ersten Moment etwas schwach vor, weil die Bürste immerhin 6kg schwer ist und 1m lang. Hab dann mal nachgerechnet und ich komm nur auf ne Leistung 36Watt, brauch aber 300 Watt.
Hast mir vielleicht für den Bereich irgend ne Seite?

Hab übrigens in meinen vohergehenden Posts immer mit 400 Watt gerechnet, brauch aber nur 300 Watt.
Das wären dann 0,3*9550/150=19,1 Nm

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Hagiiit am 20 Jan 2010 13:29 ]

BID = 664455

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450


Zitat :
Hab dann mal nachgerechnet und ich komm nur auf ne Leistung 36Watt,


Jetzt wird es immer verworrener!
Wie hast du die 36 W "ausgerechnet"?
Was willst du mit den 6 kg? Die sind völlig
belanglos! Du brauchst das Bremsmoment
der Bürste "bei der Arbeit", oder aber eine
ganz pragmatische Lösung, z. B.
"Der Scheibenwischermotor ist zwar viel zu
stark, aber er ist unschlagbar billig"
Und basta!
Georg



_________________
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BID = 664464

Ltof

Inventar



Beiträge: 9324
Wohnort: Hommingberg

Fangen wir nochmal von vorne an:

Zitat :
Hagiiit hat am 19 Jan 2010 15:17 geschrieben :

Hab mir auch überlegt, ob die Faktoren wie Gewicht der Bürste (1), Aufstandsfläche (2), das Gewicht des Reingungswassers dass dann in der Bürste sich ansammelt (3) sowie der Neigungswinkel (4) der Module eine Rolle spielt, aber ich denk mal, was wird durch die Angabe P=0,4kW des Bürstenherstellers abgedeckt.?

zu 1:
Nur, wenn das Eigengewicht der Bürste den Anpressdruck ergibt.

zu 2:
Nein

zu 3:
Das Wasser verändert den Reibungskoeffizienten, das Gewicht des Wassers ist nur relevant, wenn die Bürste nur durch das Eigengewicht an die Platte gedrückt wird.

zu 4:
Auch das nur, wenn das Eigengewicht als Anpressdruck genommen wird.

Frage:
Wie wird die Bürste auf die Platten gedrückt? Durch das Eigengewicht oder gibt es eine definierte Anpresskraft (durch Federn o.ä.)?

Übrigens:
Die Breite der Auflagefläche festzulegen und womöglich durch einen festen Abstand zu erwirken, halte ich für völligen Murks! Die Borsten nutzen sich ab, verbiegen sich und dadurch wird die Fläche mit der Zeit kleiner.

Übrigens zum 2.:
Wenn man vom Eigengewicht der Bürste auf einer waagerechten Fläche ausgeht, einen ziemlich pessimistischen Reibungskoeffizienten von 1 annimmt, kommt gerade mal ein Bremsmoment von 7,5 Nm zusammen. Das schafft der Scheibenwischermotor vielleicht, der 300-Watt-Motor im Direktantrieb garantiert nicht! Da der tatsächliche Reibungskoeffizient mit hoher Wahrscheinlichkeit deutlich kleiner ist, schafft der Scheibenwischermotor das.

Also:
Versuchsaufbau machen!
Bremsmoment ermitteln!

Oder:
Scheibenwischermotor kaufen!
Ausprobieren!

_________________
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(Hanlon’s Razor)

BID = 664483

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart


Zitat :
GeorgS hat am 20 Jan 2010 13:46 geschrieben :

Jetzt wird es immer verworrener!
Wie hast du die 36 W "ausgerechnet"?
Was willst du mit den 6 kg? Die sind völlig
belanglos! Du brauchst das Bremsmoment
der Bürste "bei der Arbeit", oder aber eine
ganz pragmatische Lösung, z. B.
"Der Scheibenwischermotor ist zwar viel zu
stark, aber er ist unschlagbar billig"
Und basta!
Georg



Ich hab P=U*I=12V*3A=36Watt
Nicht richtig?


Wieso ist der Scheibenwischermotor viel zu stark?
Wir brauchen doch ne Leistung von 300 Watt und ein Drehmoment von mind. 19,1 Nm
Der Scheibenwischermotor hat nur 3Nm und 36 Watt Nennleistung

Die Bürste soll über das Eigengewicht angepresst werden, hät ich gleich dazu sagen müssen, sorry

Wieso soll ein 300Watt-Motor das nicht schaffen, wenn es ein 36Watt-Motor schaffen kann?

Bitte nehmts mir nicht übel hier so stupide Fragen zu stellen, aber hab in dem Gebiet einfach wenig Ahnung

BID = 664488

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Sag mal,
was ist dein Ausbildungsstand?
Gruß
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 664492

Hagiiit

Gerade angekommen


Beiträge: 10
Wohnort: Stuttgart


Zitat :
GeorgS hat am 20 Jan 2010 15:12 geschrieben :

Sag mal,
was ist dein Ausbildungsstand?
Gruß
Georg


Äh was soll jetzt die Frage? Muss man ein Elektrotechnik- oder Maschinenbaustudium belegen um in eurem Forum im Bereich "Grundlagen" posten zu dürfen?
Wenn es für euch so einfach ist, warum beantwortet ihr nicht einfach die Fragen? Wenn ich verstehe, warum die 3 Nm Drehmoment und die 36 Watt Leistung ausreichen bin ich absolut glücklich und nimm den Scheibenwischermotor


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