Gleichstrommotor und schneller Richungswechsel.

**norc** · 20.02.2014, 08:18

Hallo Forengemeinde,

ich stehe vor der Problematik, daß ich gerne einem Gleichstrommotor mit 0,25KW
oder 0,37KW eine schnelle Richtungsänderung ermöglichen möchte.

Das kann bis 1-2 Mal Pro Sekunde sein. Normalerweise würde sich dafür natürlich
ein Drehstrommotor anbieten aber ich möchte gerne auf Frequenzumrichter und
einhergehendem Verlust verzichten (außerdem ist die Kombi teurer).

Nun stellt sich mir die Frage ob und wie ich den Gleichsstrommotor vorm "Durchglühen"
bewahren kann.

Eigentlich spricht einiges für Servo oder Stepper aber in diesen Dimensionen habe ich da
noch nichts brauchbares gefunden. Beim Stepper könnte es auch mit der Geschwindigkeit
problematisch werden.

Ideen?

norc

**Geistesblitz** · 20.02.2014, 08:55

Wie hoch ist eigentlich die zu bewegende Masse/Trägheitsmoment? Davon ist dann auch ein wenig abhängig, ob das überhaupt gescheit möglich ist. Der Motor muss zum schnellen Richtungswechsel nämlich ein entsprechend hohes Gegenmoment aufbauen, welches anfangs auch noch gegen die Drehrichtung wirkt (Generatorbetrieb). Völlig instantan wird es eh nicht möglich sein. Aus welcher Geschwindigkeit soll der Motor denn abstoppen? Man bräuchte aber bestimmt etwas, was Vierquadrantenbetrieb zulässt, denke ich.

**norc** · 20.02.2014, 09:12

Naja ich brauche nur um die 25 RPM, welche Geschwindigkeit der Motor dann haben muss ist letzlich abhängig vom Getriebe.
Das mit dem Gegenmoment hatte ich mir schon gedacht, da könnte man natürlich den Motor größer dimensionieren und
entsprechend den "Überhang" an Leistung als Gegenmoment nutzen. Ich fürchte nur das wird der Motor nicht lange mitmachen.
Aber auch ein Drehstrommotor wird wohl nicht auf den Punkt einen Richtungswechsel vollziehen können.
Masse Trägheit ist erstmal belanglos, das ist nur eine Frage der Dimensionierung.

**Geistesblitz** · 20.02.2014, 10:02

Wenn du meinst...
Die träge Masse ist nämlich das, was du beim Richtungswechsel überwinden musst. Bei rotierenden Systemen wäre es M=J*dw/dt, also das Moment = Massenträgheitsmoment * Änderung der Winkelgeschwindigkeit. Je schneller die Änderung der Winkelgeschwindigkeit erfolgt, desto höher muss das Moment sein und desto mehr Strom fließt dann auch im Motor (iA. ist das Motormoment annähernd proportional zum Strom). Der Strom sorgt dann für die Erwärmung und fürs "Durchglühen". Daher wäre ein möglichst sanfter Richtungswechsel wünschenswert. Wenn das mit dem Vierquadrantenbetrieb nicht gehen sollte, könnte man den Motor auch über einen Widerstand bremsen und dann in die andere Richtung wieder hochbeschleunigen. Der müsste allerdings auch einiges an Leistung aufnehmen können.

**Peter(TOO)** · 20.02.2014, 12:49

Hallo,

Zitat von Geistesblitz

Bei rotierenden Systemen wäre es M=J*dw/dt, also das Moment = Massenträgheitsmoment * Änderung der Winkelgeschwindigkeit. Je schneller die Änderung der Winkelgeschwindigkeit erfolgt, desto höher muss das Moment sein und desto mehr Strom fließt dann auch im Motor (iA. ist das Motormoment annähernd proportional zum Strom).

Da liegt dann auch der Hase in der Marinade:
Nimmt man einen grösseren Motor, dann hat der auch selbst eine grössere bewegte Masse (Rotor).

MfG Peter(TOO)

**norc** · 20.02.2014, 13:40

Was ich jetzt im Netz so gefunden habe führt das alles am Ende wohl nur dazu, daß man kostentechnisch auch gleich auf Frequenzumrichter mit Drehstrommotor zurückgreifen kann.

**Peter(TOO)** · 20.02.2014, 14:18

Hallo,

Nur Umpolen geht in deinem Fall nicht, wegen der Schalthäufigkeit.
Du brauchst im einfachsten Fall ein Netzteil mit Strombegrenzung, dann kann man die Motorleistung (bzw. das Drehmoment) entsprechend begrenzen.
Ansehen müsste man noch, ob ein Kurzschliessen des Motors eine höhere Bremsleistung ergibt.
Da bedingt dann aber wiederum ein zusätzlich Steuerung/Regelung des Vorgangs.

Dein Problem ist, dass normalerweise solche Stop/Start-Vorgänge nur selten auftreten, meist seltener als die thermische Zeitkonstante des Motor. Dadurch kann man dies vernachlässigen.
In deinem Fall liegst du mit 500ms wesentlich unterhalb der thermischen Zeitkonstante, welche im Minutenbereich liegt, und somit muss die Bremsleistung praktisch als Betriebsleistung berechnet werde. So sind aber handelsübliche Motoren nicht ausgelegt.
Für einen solchen Modus sind eigentlich nur Servomotoren ausgelegt, da besteht der Trick darin eine möglichst kleine bewegt Masse zu haben (praktisch besteht da der Rotor oft nur aus einer selbsttragenden Wicklung).

MfG Peter(TOO)

**Hessibaby** · 20.02.2014, 15:07

Ich sage es mal so, weder mit einem normalem Servomotor oder Drehstrommotor dieser Leistungsklasse wirst Du auf diese Taktrate kommen.
Ob das jetzt mit einem coreless Servomotor (wie von Peter vorgeschlagen) hinhaut kann ich Dir nicht beantworten, aber vom Bauchgefühl her eher nicht, da auch diese Motore eine gewisse Zeit zum Anlaufen, Bremsen, Reversieren brauchen.
Für welche Anwendung ist das denn gedacht?
Macht es unter Umständen Sinn über einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb nachzudenken?
Zumal coreless Servomotore in der Leistungsklasse selbst ohne Getriebe schon höhere vierstellige Beträge kosten.
Und die Trägheit eines Getriebes sollte man auch nicht außer Acht lassen.
Mein Favorit wäre bei einer linearen Anwendung ganz klar Pneumatik