Schrittmotor als Last für Prüfstand

[gga33]

Hallo,
wir möchten einen Schrittmotor in einem Prüfstand als Last schalten, um
a. kontrolliert Bewegungen eines Motorprüflings zu erfassen (mit gewissem Bremsmoment) und
b. den Prüfling auch hart abzubremsen (Prüfling macht dann bis 70Nm, Schrittmotor soll mech. Anschlag simulieren)

Wer hat dazu Erfahrungen gemacht und kennt ggf. entsprechende Literatur & Schaltungen (kann notfalls auch kommerziell sein)

Danke Euch
Gruß
GGA

[Geistesblitz]

Wie soll das denn gehen? Kann ich mir irgendwie nicht so recht vorstellen. Wollt ihr einfach Widerstände zwischen die Anschlüsse setzten, um ein Widerstandsmoment zu erzeugen? Und wie wollt ihr mit einem Schrittmotor Bewegungen erfassen?

[gga33]

weiß ich ja selbst noch nicht, ich hatte gedacht man steuert mit Strom xy gegen die Bewegungsrichtung und erzeugt so ein Bremsmoment.
Am schwierigsten stelle ich mir das Thema 'Anschlagsimulation' vor, also da wo der Prüfling hart auflaufen soll.
Ich weiß das man für solche Art Lasten eigentlich Wirbelstrombremsen nutzt, das ist man aber schnell 4stellig und hat noch keine Ansteuerung :-(

Erfassung der Pulse kann auch extern erfolgen durch Hallgeber am Ritzel o.ä., muß also der Motor nicht machen

[Geistesblitz]

Ich glaub nicht, dass ein Schrittmotor das ist, was ihr sucht. Ein Schrittmotor hält bei konstantem Strom die Stellung, wenn man versucht, die Stellung zu verändern, wirkt ein stärker werdendes Gegenmoment, das dann irgendwo seinen Scheitelpunkt hat und danach springt die Abtriebswelle dann einen Schritt weiter. Der Trick, einen Schrittmotor anzusteuern liegt dann darin, diese Ruhelage durch die Schaltungstechnik so drehen zu lassen, dass die Motorwelle folgt. Umgedreht, ein konstantes Moment zu erzeugen, egal, wie sich die Welle dreht, sollte mit dem Schrittmotor allerdings sehr umständlich sein. Da wäre es wohl sinnvoller, einen normalen Motor zu nehmen und den im Generatorbetrieb zu betreiben ist auch nicht ganz ohne, aber wenigstens machbar.
Wie soll denn genau das Bremsmoment aussehen und was soll bei einer Anschlagssimulation passieren?

[witkatz]

Dazu müsste mMn der Schrittmotor exakt winkelsynchron zum Prüfling gesteuert und mit einer genauen Lastwinkelregelung die Last simuliert werden. Das stelle ich mir als schwierig vor.

[gga33]

Der Prüfling ist ein 24V-Gleichstrommotor mit angeflanschtem Getriebe, daher 60 U/Min und 70Nm.
Dieser soll bei Normallauf einen Widerstand vorfinden (Leichtlastverhalten) und beim Anschlag eine ideal unendliche Last (mech. Anschlag) - die Elektronik der Motoransteuerung muß dann reversieren und das müssen ir erfassen.
Es geht nicht darum, genau zu messen sondern einen Torlauf zu simulieren.

Der Schrittmotor war zunächst naheliegend, nach den Einwänden oben aber doch eher ungeeignet. Ich will aber weder ein Vermögen für was Fertiges ausgeben noch Manntage in die Entwicklung einer Motorbremse stecken.
Ideal wäre etwas, was im Leerlauf immer ca 1-5Nm Last macht und auf Befehl dann 'blockiert'.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Am einfachsten nimmst du einen DC-Getriebemotor (um das Drehmoment zu erreichen) als Last.

Als primitive Variante kannst du dann das Drehmoment über einen Lastwiderstand einstellen, komfortabel kann man das Per Elektronik sauber regeln.

Den Anschlag simulierst du, indem du den Lastwiderstand mit einem Thyristor, welcher mit einem Impuls gezündet wird, überbrückst. Der Thyristor hat den Vorteil, dass wen sich die Drehrichtung umkehrt auch die Generatorspannung umpolt und somit der Thyristor wider löscht, ganz ohne zusätzliche Elektronik.

MfG Peter(TOO)

[gga33]

Peter,
vielen Dank.
Hast Du eine Idee für einen solchen Getriebemotor?
Normalerweise haben entsprechende Getriebe Selbsthemmung (so wie unsere, haben allerdings Schneckengetriebe).
Wie stark bremst denn sowas wenn kurzgeschlossen?

Was ich so finde ist z.B. http://www.ebay.de/itm/750W-DC-Permanentmagnet-E-Elektro-Motor-36V-Generator-PORTOFREI-/130903136955?_trksid=p2054897.l4276
Allerdings brauchen die Teile 2500 U/Min., also müsste da ein Getriebe vor. Da versagt allerdings die Suche :-(

Im Grunde bräuchte ich einen DC-Getriebemotor (z.B. 1:30) der als Generator betrieben werden kann....
Müsste eingentlich in jedem Windrad drin sein. Nur halt ein wenig größer

Gruß
Gerhard

[nikolaus10]

Schrittmotoren kannst du als Generator betreiben.

(Getriebe koenntest du von den Extruder Schrittmotoren aus 3D Druckern nehmen)

(oder nimm einen (zwei) Fahrraddynamo)

KR

[Geistesblitz]

Also Fahrraddynamos oder die Plastezahnrädchen aus 3d-Druckern dürften nicht das sein, was der TE sucht...

Getriebemotoren sind nicht immer selbsthemmend, ich kenn da jedenfalls nur Schneckengetriebe, die das sind. Wenn es eine Aneinanerreihung von Stirnzahnrädern oder Planetengetrieben ist, dürfte das sogar ganz gut gehen.

[Hessibaby]

Oben steht .....macht dann bis zu 70Nm
Das ist doch mal eine Ansage :p

Geht auf einen Schrottplatz und besorgt Euch den Anlasser aus einem Diesel PKW , der sollte das überleben.
Und als Last Halogenlampen.

[gga33]

Richtig, Drucker etc. dürften bei 70Nm wohl nur im us-Bereich halten...
Hat denn jemand von Euch Erfahrung wo ich ein Getriebe herbekommen könnte?
Generatorfähige Motoren gibt es dank Scooter etc. mittlerweile ja:
http://www.ebay.de/itm/750W-DC-Permanentmagnet-E-Elektro-Motor-36V-Generator-PORTOFREI-/130903136955?pt=DE_Heimwerker_Bio_Wasser_Windenerg ie&hash=item1e7a6f5abb

Und: sind Schrittmotoren generatorfähig? Das wurde anderswo bestritten ...

[Geistesblitz]

Sind sie schon, allerdings hast du dann kein gleichmäßiges Bremsmoment, sondern ein von der Drehzahl abhängiges. Ein völlig konstantes Drehmoment über den interessierenden Drehzahlbereich zu erhalten ist nunmal nicht ganz einfach...da müsste man wohl einen DC-Getriebemotor nehmen und mit Konstantstrom betreiben, allerdings wäre dann das Problem, dass er dann die Achse drehen würde anstelle des eigentlich zu untersuchenden Motors, wenn dieser zu schwach ist.

[Peter(TOO)]

Hallo KR,

(Getriebe koenntest du von den Extruder Schrittmotoren aus 3D Druckern nehmen)
(oder nimm einen (zwei) Fahrraddynamo)
KR

Das ist ein etwas grösseres Tierchen!

60 U/Min und 70Nm ergibt etwas um die 70 Watt.
Ein Fahraddynamo liefert um die 5 Watt.

MfG Peter(TOO)

[nikolaus10]

a.) 24 FahrradDynamos ?

b.) Auto Lichtmaschine an neu verdrahteten Toaster ?

:-)

Wieso kann man das Drehmoment nicht vor dem Getriebe des Prueflings abnehmen ?

(KR steht fuer Kindly Regards)

KR

[Peter(TOO)]

Hallo

b.) Auto Lichtmaschine an neu verdrahteten Toaster ?

Das kommt schon eher hin.


Wieso kann man das Drehmoment nicht vor dem Getriebe des Prueflings abnehmen ?

Vermutlich weil der Torantrieb als Gesamtes geprüft werden soll .....

MfG Peter(TOO)

[witkatz]

60 U/Min und 70Nm ergibt etwas um die 70 Watt
P = M * 2*PI*n also ca. 440Watt, oder?

Damit könnte man vielleicht schon eine Bratwurst grillen.

[ranke]

Ich würde, falls irgendwie sinnvoll möglich, den Lastfall "Blockieren" auch mit einer mechanischen Blockierung realisieren. Z.B. ein Rad mit Bohrung im Umfang, in die ein Stift einrastet und die Drehung blockiert oder eine analoge Konstruktion. Notfalls auch eine schnelle, überdimensionierte Reibungsbremse. In der Praxis werden die angegebenen 70 Nm in der Spitze deutlich überschritten werden, das zusätzliche Moment kommt aus der Winkelbeschleunigung der drehenden Bauteile. Wie hoch diese Spitze ist, hängt stark von der Elastizität des Aufbaus ab, da wird man sich ein paar Gedanken machen müssen, wie man ein halbwegs realistisches worst-case Szenario im Prüfstand nachbildet. Abbremsen mit dem Generator wird fast sicher zu weich sein.
Die Bremse für den Normalbetrieb ist dann eher unkritisch, wie wären denn hier die mechanischen Eckdaten (Moment)?
Denkbar wäre vielleicht ein ähnlicher Getriebemotor wie der Prüfling (eine Nummer größer), mit einstellbarer Federvorspannung um die Antriebsachse pendelnd gelagert, die Ansteuerung des Bremsmotors kann dann über den Pendelauschlag gemacht werden. Damit kann man dann ein an der Feder einstellbares Moment fahren.

[robin]

mechanisch könnte man auch eine Scheibenbremse nutzen.
Konstanter Druck dann über Pneumatik/Hydraulik aufbauen (sollte auch in einer konstanten Kraft resultieren)
Durch ein Ventil könnte man auch recht schnell komplett blokieren.

Nachteile, die ich hier sehe:
- Verschleiß
- Erwärmung der Bremse könnte/wird das Drehmoment verändern

Könnte beides bei Langzeittest zu Problemen führen.


Die Hightech-Lösung wäre allerdings ein Synchronmotor (zB. BLDC) mit Raumzeigermodulation (Vektorsteuerung). Diesen könnte man dann mit Konstantem Drehmoment betreiben.
Ob es sowas aber fertig zu kaufen gibt, weiß ich nicht.

[Ostermann]

Ich habe sowas (mit etwas geringeren Leistungen) für einen Kunden umgesetzt, der in seiner Maschine die verbauten Schrittmotoren testen will. Da habe ich einen BLDC-Motor mit einem entsprechend konfigurierten Motorregler eingesetzt. Grundsätzlich kann man das auch mit einem Schrittmotor machen, wenn man mit dem Rastmoment leben kann. In beiden Fällen stellt man das gewünschte Lastmoment über den Wicklungsstrom ein. Wichtig ist, dass der Motor als Generator arbeitet, die aufgenommene Energie muss irgendwo hin. Man benötigt also meist einen Bremschopper.

Bei den Drehmoment-/Drehzahlverhältnissen ist ein Getriebe sicher sinnvoll. Zu hoch sollte die Übersetzung aber nicht werden, damit das Getriebe nicht selbsthemmend wird. Dann kann man es nämlich nicht mehr "von hinten" antreiben.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Hessibaby]

Das vom Thorsten beschriebene Verfahren nennt man auch Wirbelstrombremse und hat den Vorteil das keine Zerspanung wie bei rein mechanischen Lösungen stattfindet.
In großen LKW und Bussen werden diese unter der Bezeichnung Retarder eingesetzt, allerdings gibt es diese auch als hydropneumatische Version.

http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelstrombremse

[Ostermann]

Nein, eine Wirbelstrombremse bremst nur bei Drehzahlen >0. Ein BLDC-Motor der auf Drehmoment geregelt wird, bringt auch im Stillstand ein Moment auf.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann