Prüfstand/Datengewinnung E-Motoren, spez. BL DC

[Heimfried]

Ich erinnere mich an mehrere Beiträge, aus denen sich ergab, dass manche Forenmitglieder hier berufliche Tätigkeiten in den Bereichen der Elektroaußenborderbranche (oder nahe dabei) hatte oder noch haben.

Ich finde im Web keine klaren Aussagen darüber, wie die Daten gewonnen werden, die zu den bekannten Motor-Diagrammen führen. Ich habe zwar eine Vorstellung davon, wie das vermutlich gemacht wird, aber die geht letztlich auf Dampfmaschinen oder Verbrennermotoren zurück. Im Prinzip hat sich wahrscheinlich nicht so viel getan, außer dass der frühere mechanische "Zaum" durch eine hydraulische oder elektrische Bremse ersetzt wurde.

Aber ich würde schon gern verlässlich näheres darüber erfahren. Gerne nehme ich natürlich auch den Verweis auf passende Quellen entgegen.
Danke schon mal.

[NAJ]

Hallo Günter,
schau mal bei RM Prüftechnik

[Heimfried]

Danke für den Hinweis, Jan. Aber soweit ich der Website entnehmen kann, bietet die Firma nur sehr ausgefeilte elektrische/elektronische Prüfungen an, mit denen der Zustand vorhandener E-Motoren auf verborgene Fehler/Schwächen analysiert werden kann.

Ein Motorprüfstand, auf dem die neu entwickelten bzw. neu gebauten Motoren auf ihre elektrischen (Leistungsaufnahme u. a.) und mechanischen (Drehmoment, Drehzahl) Eigenschaften geprüft werden, ist eine vergleichsweise einfachere Aufgabe.

[Brummer]

Hallo Günter,

an sich sollten die Daten recht genau, auch mit relativ einfachen Mitteln, gemessen werden können.

Entscheidener ist was dann gedruckt wird !
Bei Golden Motor sehen die Diagrame recht plausibel aus.
Bei einigen anderen (chinesischen) Herstellen habe ich da schon was ganz anderes gelesen.....


Bist du auf der Suche nach einem (zwei) neuen Motor ?

Torsten

[Heimfried]

Hallo Torsten,

nein, ich suche keine neuen Motoren. Aber ich möchte sicher sein, dass ich die von mir eingesetzten Motoren "richtig verstehe". Und natürlich auch auf Fragen anderer Nutzer von E-Antrieben bzw. anderen E-Motoren eine korrekte Antwort geben können.

Nicht zuletzt sehe ich, dass diese Diagramme immer mal wieder im Forumsdiskussionen benutzt werden als "Grundlage" für eine geäußerte Ansicht, die oft - aus meiner Sicht - unstimmig ist oder schlicht falsch. Nach meiner Auffassung werden die Diagramme sehr oft nicht richtig verstanden und deswegen werden unzutreffende Rückschlüsse aus den dargestellten Daten gezogen.

Ich möchte nun aber erstmal sicher sein, dass ich richtig verstehe, wie die Diagramme zustande kommen, weil sich auch daraus ergibt, was sie tatsächlich aussagen und was eben nicht.

[Brummer]

Hallo Günter,

hier mal vereinfacht meine Lesart einer solchen Kurve.

Wenn wir das von dir verlinkte Diagramm nehmen:

Erste Frage wo wurde die Eingangsleistung gemessen ?
Der GM dürfte ein "Brushless" Motor, also Dreiphasig, sein.
Dh es wird immer ein Regler gebraucht der aus dem Batterie Gleichstrom den passenden Drehstrom macht.
Je nach Bauart und Bertiebspunkt gehen da auch mal 3-10% Leistung verloren.
Auch wenn der Regler bei diesen Messungen "voll offen" betrieben wird,
sind ein Wirkungsgrad von >90% für ein Regler/Motorsystem bei "nur" 3KW schon sehr gut,
oder es wurde halt hinter dem Regler die Motoreingangsleistung gemessen

Bei diesen Messungen wird der Motor mit konstanter Eingangsspannung betrieben.
Ganz links im Leerlauf = Drehmoment Null
nach rechts hin mit steigender Belastung/Dremoment hier bis 21 Nm

Darüber ergeben sich durch die Messung die anderen Kurven.
Hier scheint ab ca 13 Nm der Regler (software) den Strom runter zu regeln Weil eigentlich sollte I in und somit P in bei steigender Last nicht fallen.
P out schon da der Wirkungsgrad bei höheren Strömen oft fällt.

Ein "alter" Gleichtrom Bürstenmotor macht da meißt eine gleichmässigere Kurve.

Wie schon gesagt diese Kurven gelten nur bei 48V und "Vollgas".
Wenn der Motor im Normalbetrieb zB mit "Halbgas" gefahren wird,
"sieht" der Motor nur ca 24V was aber durch eine Taktung der 48V erreicht wird. Wenn diese Taktung aber nicht auf den Motor angepasst ist und nahezu Sinusform erreicht, kann der Wirkungsgrad deutlich schlechter werden.
Bei älteren Reglern konnte man das zu Teil am piepen und pfeifen bei anlaufen hören.

Torsten

[Heimfried]

Zitat von Brummer

[...]
Erste Frage wo wurde die Eingangsleistung gemessen ?
Der GM dürfte ein "Brushless" Motor, also Dreiphasig, sein.
Dh es wird immer ein Regler gebraucht der aus dem Batterie Gleichstrom den passenden Drehstrom macht.
Je nach Bauart und Bertiebspunkt gehen da auch mal 3-10% Leistung verloren.
Auch wenn der Regler bei diesen Messungen "voll offen" betrieben wird,
sind ein Wirkungsgrad von >90% für ein Regler/Motorsystem bei "nur" 3KW schon sehr gut,
oder es wurde halt hinter dem Regler die Motoreingangsleistung gemessen[...]

Danke Torsten, ja, es ist ein bürstenloser Permanentmagnet-Motor.

Soweit ich die Arbeitsweise der Controller verstanden habe, liegt die max. Spannung der drei Phasenleiter deutlich unter der Spannung der Gleichstromquelle, der Strom in den Phasenleitern ist dagegen höher. Wenn man also die elektrische "P in" direkt vor dem Motor messen wollte, müsste man, zeitlich aufgelöst, die jeweiligen Momentanwerte in allen drei Phasen messen und addieren. Das ist natürlich möglich und, wenn man die Verlustleistung des Controllers messen möchte, wohl auch unumgänglich, aber ich denke, dass aus praktischen Gründen hier die DC-Eingangsleistung gemessen wird, da man die Motoren ja als DC-Motoren versteht.

Da die Motorhersteller für ihr Marketing natürlich "schöne Daten" haben möchten, kann ich mir vorstellen, dass die Eingangswerte für Strom und Spannung in der Tabelle und dem Diagramm zwar die Größen vor dem Controller darstellen sollen, aber Controllerverluste herausgerechnet wurden.

Die Frage, wo gemessen wird, habe ich vor ein paar Jahren auch schon in einem englischsprachigen Forum gestellt (boatdesign.net), ohne wirkliches Ergebnis. Um mich nicht unnötig zu wiederholen, verlinke ich mal den Austausch von damals.
https://www.boatdesign.net/threads/electric-motor-types.66282/
(Anmerkung: damals, vor 3 Jahren habe ich noch den Plan gehabt, mir einen Außenborder selbst zu bauen, das ist inzwischen Geschichte.)

Zitat von Brummer

[...]
Bei diesen Messungen wird der Motor mit konstanter Eingangsspannung betrieben.
Ganz links im Leerlauf = Drehmoment Null
nach rechts hin mit steigender Belastung/Dremoment hier bis 21 Nm

Darüber ergeben sich durch die Messung die anderen Kurven.
Hier scheint ab ca 13 Nm der Regler (software) den Strom runter zu regeln Weil eigentlich sollte I in und somit P in bei steigender Last nicht fallen.
P out schon da der Wirkungsgrad bei höheren Strömen oft fällt.

Ich bin auch davon ausgegangen, dass es sich um eine Eigenschaft der Elektronik handelt. GM bietet ja auch eigene Controller für seine Motoren an, da liegt es nahe, dass die verwendet wurden, damit Kunden, die vielleicht eigene Messungen an den Motoren vornehmen (oder die Konkurrenz), kein Haar in der Suppe finden.

Zitat von Brummer

[...]
Wie schon gesagt diese Kurven gelten nur bei 48V und "Vollgas".
Wenn der Motor im Normalbetrieb zB mit "Halbgas" gefahren wird,
"sieht" der Motor nur ca 24V was aber durch eine Taktung der 48V erreicht wird. Wenn diese Taktung aber nicht auf den Motor angepasst ist und nahezu Sinusform erreicht, kann der Wirkungsgrad deutlich schlechter werden.
[...]

Das sehe ich auch so und ich schätze, dass das von vielen Wassersportlern, soweit sie diese Kurven ansehen, falsch eingeschätzt wird.

Es mag vielleicht 15 Jahre her sein, als ich mal einen Frequenzumrichter von Siemens gekauft habe, der für (400/380 V) Drehstrommotoren bis 700 W Leistung bestimmt war. Ich hatte einen solchen alten Trum, der fast 30 kg wog. Damals wollte ich eine Art von "Gartenmühle" damit aufbauen, den ich an Stelle eines lauten Schredders einsetzen wollte, um z. B. Äste zwischen zwei Betonmühlsteinen zu zerquetschen. Diese Idee war auch getragen von der vermeintlichen Weisheit, dass derart gesteuerte Motoren auch bei geringen Drehzahlen ein sehr hohes Drehmoment erreichen. Ohne Last verhielt sich der Motor auch eigentlich wie gewünscht, das Dumme war nur, dass ich ihn zwar so kriechend langsam stellen konnte, dass eine Umdrehung mehrere Sekunden dauerte, aber die Welle mit der bloßen Hand blockieren konnte. Von einem hohen Drehmoment keine Spur.