Belastung für DC-Motoren?

[Stefan Werner]

Hallo,
Ich habe einige Fragen an die Motor- und Steuerungsexperten. Ich möchte mit einfachen Mitteln DC-Motoren belasten können und dabei z.B. die Geräuschentwicklung oder die Standfestigkeit von 2 baugleichen DC Motoren beurteilen können. Dazu möchte ich 2 Motoren in einen Rahmen montieren und die Kettenräder beider Motoren mit einer Kette verbinden. Den einen Motor wird an eine PWM Steuerung und resp. an die Batterie angeschlossen und der andere wird damit jeweils ca. 5 Minuten als Generator betrieben. Dessen Motorkabel (Bürsten) verbinde ich direkt mit einem grossen Lastwiderstand (Schiebewiderstand / 2,4 KW) die vom Generator gelieferte Energie wird dabei im Lastwiderstand verheizt. :hot: Frage: Funktioniert das? Wenn nicht warum?

Danke für jeden Tipp im voraus.

motorische Grüsse,
Stefan

 

[Karl Weippert]

Hallo Stefan !

Wozu soll das gut sein ? Willst du das Rad neu erfinden ?
Funktionieren wird dein Aufbau schon- ! Sinnvollerweise, wenn du es öfter machen willst, nimm doch das Stromnetz und speise auch wieder zurück ! Es wäre schade um die teuren Batterien !

Ich habe jetzt mal Motoren in der 10-100 kW- Klasse angenommen, da brauchst du auch gute Ketten, der erste Versuch bei Vollast kann durchaus tödlich enden !

Also viel Spaß !

mit sonnenelektrischen Grüßen

Karl

 

[Stefan Werner]

Danke Karl,
Die Nennleistung der Motoren liegt bei ca. 2 - 3 KW. Mit dem Schiebewiderstand will ich die Last varieren können. Achja, das hab ich noch vergessen. Es sind DC-Motoren mit Getriebe (Langsam-Läufer). Mit dem einfachen Aufbau (ohne Magnetpulverbremse, Drehmomentwelle etc.) sollen u. a. die Geräusche von schlechten Getrieben erkennbar sein. Wie könnte die Rückspeisung mit unterschiedlicher Spannung (20 - 40 Volt) gemacht werden? Inverter? DC-DC Wandler?

Grüsse, ohne fliegende Ketten...
Stefan

 

[Karl Weippert]

Hallo Stefan !

Jetzt verstehe ichs ein wenig!

Die Spannungsversorgung der Motore dürfte über Netzteile kein Problem darstellen,
jedes Primitiv- Schweissgerät kann 1,5kW sekundär, ein einfacher Gleichrichter ist schnell besorgt und anmontiert.
Die Rückspeisung wäre natürlich deutlich aufwendiger, ein Solarinverter würde sich anbieten, ist aber sicher zu teuer, also ist es wahrscheinlich doch besser, die Werkstatt mit dem Widerstand zu heizen!

Was aber willst du mit so schwachen Getrieben??

Sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Berlingo-98]

Was Du machen willst, klingt nach einem ganz normalen Motorenprüfstand mit der Möglichkeit, einen Motor zu belasten.

Motorenprüfstände gibt es in Unis und Fachhochschulen, manchmal auch bei Motorenherstellern. Hast du da keine Bekannten, die Dir helfen können ?

Wir (die Kollegen vom Solarmobil Verein Erlangen) hatten 1987 unseren permanenterregten Drehstrom-Synchronmotor in der Uni in Erlangen auf dem Prüfstand und haben die Kurven sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb durchgemessen. Ich war zwar damals nicht dabei, aber die Kurven sind an einem Samstag Vormittag aufgenommen.
Als Antrieb - oder Belastung - diente ein anderer Motor, der natürlich elektronisch gut geregelt werden konnte. Die Bremsenergie für den Belastungstest wird entweder von einer anderen Maschine oder von einer Wirbelstrombremse aufgenommen. Dazwischen ist dann ein Drehmomentenmessgerät, so dass man Drehmoment und Drehzahl messen kann.

Nun zu Deinen Motoren: Was sind bei Dir Gleichstrommotore? Da gibt es eine grosse Vielfalt, und um sie als Generator nutzen zu können, muss man sie schon entsprechend verschalten. Am einfachsten dürfte das mit einer permanterregten Gleichstrommaschine sein, die liefert bei Belastung mit einem Widerstand gleich Strom und Spannung in diesen Widerstand. Der Widerstand richtet sich nach dem Motor und muß natürlich gross genug sein, um die Energie verbraten zu können, d.h. er darf nicht gleich verglühen. Strom und Spannung lassen sich dann leicht mit herkömmlichen Messgeräten messen. Prima wären natürlich schreibende Messgeräte.
Bei allen anderen Gleichstrommotoren mußt Du sicherstellen, dass sie als Generator arbeiten. Was ist mit dem Feld? Meist gibt es eine Feldwicklung, entweder in Reihe oder parallel oder mit Compoundwicklung oder so. Ein Feld muss natürlich irgendwie her, sonst tut er es nicht als Generator. Wenn Du also per Strom durch die Feldwicklung für so ein bisschen Magnetfeld im Motor sorgst, wird er auch schon als Generator arbeiten. Dann kannst Du ihn über Widerstände belasten.

Zur mechanischen Ankoppelung über Ketten oder so: Das wirst Du schon packen. Auf Motorenprüfständen macht man das nur in Sonderfällen so, meist werden die per irgendwelcher pfiffiger Kupplungen Achse mit Achse verbunden. Ein grosser Aufwand wird dabei mit stabilen Tischen gemacht, wo alles richtig fest aufgespannt wird. Denn beachte: Elektromotoren können ganz beachtlich Drehmomente entwickeln. Mit Festhalten per Hand oder so ist da nichts! Es muss schon solide aufgespannt und verschraubt werden, sonst machen die lieben Maschinchen sich selbstständig. Und dann dann keiner im Wege stehen.

Würde mich mal interessieren, was bei Deinen Versuchen rauskommt. Außerdem würde es mich interessieren, in welcher Ecke Deutschlands Du Deinen Motorprüfstand aufbauen willst. Mein Interesse ist deshalb gross, weil immer wieder solche Motorprüfstände im Gespräch sind, und es muss ja nicht jeder von vorne anfangen.

Gruss, Roland Reichel, bsm

 

[Stefan Werner]

Roland, danke für Deine Ausführungen. Es sind PM (permanent erregte) Motoren. Nein, ein Motorenprüfstand soll es nicht werden. Dafür ist mir der Aufwand zu gross. Für einen Motorenprüfstand würde ich schon einen direkten Antrieb durch z.B. eine grosse Gleichstrommaschine mit elastischer Kupplung und Drehmoment-Messwelle etc. gegenüber dem Kettentrieb vorziehen. Zur Not könnte man noch eine alte Drehbank umbauen resp. abändern.
Die Idee dahinter ist, dass unterschiedliche Getriebegeräusche analysiert werden können. Einfach gesagt; der Wirkungsgrad von Getriebemotoren wird u. a. durch die Qualität der Verzahnung beeinflusst. Daher sollte es doch möglich sein, allein durch die Geräuschmessung eine Aussage des Wirkungsgrades eines Getriebes machen zu können.Oder?

geräuschlose Grüsse,
Stefan

Stille Momente sind der Segen des Alltags
(Thomas Romanus Bökelmann)

 

[Wolfgang Jenne]

Hallo Stefan,

da kommt mir eine Idee. Da ja jegliche verluste in Wärme umgewandelt werden, könntest Du ja thermisch messen. Eine isolierte Kiste um den Getriebemotor (ohne Bremse). Dann die Temperatur über eine gewisse Zeit messen. Schlussendlich müsstest Du noch das Gewicht vom Motor wissen um dessen Wärmekapazität zu bekommen.
Du bekommst dann so was wie ein Gesamtwirkungsgrad von Motor+Getriebe.
Aber vielleicht ist eine Drehmomentmesswelle und ein Drehzahlgeber auch einfacher...

Gruss, Wolfgang

 

[Karl Weippert]

Hallo Stefan !

einerseits ist die Idee über die Geräusche den Wirkungsgrad zu ermitteln nicht schlecht- mein Getriebe im Elektroauto erzeugt teilweise auch viel Lärm- im Skoda hört mans kaum, da ists im Motorraum, im anderen ist das Getriebe drinnen, da hört man das Öl, vor allem bei hoher Drehzahl, fliegen ! (bei beiden sind ca. 30 kW an Leistung zu übertragen!)

Andererseits sind Getriebe relativ einfach aufgebaut, sie sollten auch deutlich mehr als 90% der Energie übertragen können, der Rest kann ja nur in irgdenwelchen Wellen entweichen (Wärme, elektrisch, oder, wie du messen willst, volumetrisch, also Schall -) von 0 Hertz -10 hoch 15 Hertz . -auch Getriebe können glühen!-
Du musst für den Messaufbau natürlich die Motore akustisch weitgehend auskoppeln, dann brauchst du ein Schallmessgerät von 0 - mindestens 100 kHz.

Wichtiger wäre mir jedoch die Lebensdauer des Getriebes!

Alte Mühlen oder Uhren laufen seit hunderten von Jahren!
Getriebe, welche gut gebaut und gut geschmiert sind, sollten nahezu ewig laufen !
Wenn du also einem Getriebehersteller Verbesserungsvorschläge machen willst, dann brauchst du bessere Messtechnik als er !

sonnenelektrische Grüße
Karl