Motor für Drehspieß

[Meinzelmaenchen]

Hallo,

ich würde gerne einen Drehspieß für meinen Grill bauen. Leider bin ich kein so Elektronik-Held, aber ich habe mal versucht einen Motor auszusuchen. Dabei sind jedoch ein paar Probleme aufgetaucht.

Anforderungen:

Drehspieß für normalen Gasgrill (Länge ca. 70cm)
Fleischgewicht ca. 5kg
Drehzahl regelbar von 1-10 U/min
Dauerbetrieb über mehrere Stunden
Anschluss an Netzspannung 220V


Überlegungen:
Zunächst habe ich das notwendige Drehmoment für den Motor ausgerechnet. Dabei bin ich davon ausgegangen, dass das der Schwerpunkt des Grillguts maximal 5cm aus der Mitte liegt:
M = 5kg*9,81m/s^2*5cm/100 = 2,5Nm

Als Motor habe ich an einen Schweibenwischermotor gedacht, da diese eine niedrige Drehzahl bei einem hohen Moment haben. Außerdem sollten sie ja auch für Dauerbetrieb ausgelegt sein. Letztendlich habe ich den SWF VALEO 404.442 ausgesucht (Datenblatt (http://www.smolka-berlin.de/includes/download_pdf.php?ID=624)).
Die Daten sind:

Betriebsspannung: 12V-24V DC
Leerlaufdrehzahl: 22-44 U/min
Nenndrehmoment: 4-8 Nm


Das Drehmoment sollte also eigentlich ausreichen. Mein Problem ist nun aber, dass die Drehzahl zu hoch ist und ich eigentlich kein zusätzliches Getriebe verwenden möchte. Da die Drehzahl außerdem regelbar sein soll, dachte ich an eine Regelung über PWM. Auf Amazon (http://www.amazon.de/DC6V-90V-Impulsbreite-Motor-Drehzahlregler-Schalter/dp/B00GGAJMXY/ref=sr_1_1?s=garden&ie=UTF8&qid=1434555988&sr=1-1&keywords=pwm+regler) habe ich sehr günstige PWM Regler gefunden. Reicht so ein günstiger PWM Regler aus?

Allerdings ist mir nicht klar, was bei PWM mit dem Drehmoment passiert. Sinkt dieses, wenn die Drehzahl heruntergeregelt wird oder bleibt es gleich? Ist es außerdem sinnvoller den Motor mit 12V oder mit 24V zu betreiben? Bei 24V ist zwar das Drehmoment höher, aber er müsste ja noch viel weiter heruntergeregelt werden.

Wäre super wenn jemand ein bisschen Licht ins Dunkel bringen könnte :)

[Geistesblitz]

Bei DC-Motoren ist es so, dass die Drehzahl von der Spannung und das Drehmoment vom Strom abhängen. Legst du eine Spannung an, so beschleunigt der Motor soweit, bis er auf seine Leerlaufdrehzahl kommt. Dabei liegt so gut wie kein Drehmoment an. Belastet man nun den Motor, zB. durch Festhalten der Welle, so steigt das Drehmoment (die Last) und die Drehzahl sinkt. Ist also alles ein wenig abhängig, die Nennwerte geben so eine grobe Richtung an, wenn man es genau wissen will braucht man aber eine Kennlinie. Da kommt es dann drauf an, wie "hart" der Motor ist, also wie stark die Drehzahl bei Belastung absinkt. Bei deinem Motor heißt es also, dass er sich bei 12V mit 22 U/min dreht, wenn man ihn mit 4Nm belastet. Belastet man ihn weniger, wird er sich schneller drehen. Bei einem sehr unwuchtigen Schwein auf dem Spieß wäre es sogar so, dass sich die Richtung der Last ändert und so der Motor abwechselnd schneller und langsamer wird. So ein Scheibenwischermotor ist da schonmal garkeine so schlechte Wahl, da der eine recht harte Kennlinie hat, vor allem auch durch das Getriebe. Um die Geschwindigkeit anzupassen könntest du den Motor auch einfach mit 5-6V betreiben, zB. mittels PC-Netzteil (kann genug Strom). Der Drehzahlsteller muss den Strom dann allerdings auch abkönnen und bei Scheibenwischermotoren kommt da gerne mal ein bisschen mehr zusammen (laut Datenblatt bis zu 30A), wobei das bei geringerer Spannung entsprechend herunterskaliert werden muss.

[Meinzelmaenchen]

Danke, das macht das ganze verständlicher :)

Wenn ich die Motorkennlinie richtig verstehe, dann braucht er die 30A nur bei einem Drehmoment von 28 Nm. Da ich nur einen normalen Grill habe (ca. 50cm breit), kann der Schwerpunkt vom Fleisch eigentlich nicht soweit wegliegen, dass so ein hohes Drehmoment auftritt.

Das mit dem PC-Netzteil ist gar keine schlechte Idee, das müsste ich noch irgendwo eins haben. Zum Netzteil allgemein hätte ich auch noch Fragen. Wenn das Netzteil überdimensioniert ist, dann zieht der Motor nur so viel Strom wie er braucht. Hat das Netzteil zu wenig Ampere, als der Motor für das Drehmoment benötigt, dann hat er nicht die volle Leistung und kann dieses nicht aufbringen. Versteh ich das richtig?

Bei zu schwachem Netzteil läuft dieses dann ständig unter Volllast bei entsprechendem Moment. Geht das Netzteil dadurch kaputt? Bei einigen Netzteilen liest man auch, dass sie eine Ladestrombegrenzung haben. Würde diese dann verhindern, dass das Netzteil kaputt geht, wenn der Motor zu viel Strom zieht?

[Geistesblitz]

Ladestrombegrenzung gibts nur bei Ladegeräten (ist klar)

Beim Netzteil steht drauf, wieviel Strom jede Schiene liefern kann, da ist es so, dass die Spannung relativ konstant bleibt (sinkt mit steigendem Stromverbrauch nur ganz leicht ab) und wenn man versucht, zu viel Strom aus dem Netzteil zu ziehen, kommt gerne mal eine Notabschaltung oder die interne Sicherung brennt durch. Der Strom, der drauf steht, sollte aber auf jeden Fall gehen. Ich hab hier gerade ein 600W-PC-Netzteil liegen, da steht beispielsweise drauf "+5V & +3.3V total output not exceed 140W" sowie "+5.0V- 24.0A", oder eben "12V max. 43A". Der Strom ist dann immer lastabhängig, die Bezeichnung auf den Netzteilen bezeichnet dann nur die Grenze für sicheren Betrieb. Wenn du ein PC-Netzteil anschließt denk dran, dass du eine Grundlast mit zB. einem Widerstand erzeugst. Das Netzteil, das ich hier gerade hab, geht sonst gleich wieder aus, wenn man es einschaltet. Zum Einschalten einfach einen Schalter zwischen +5VSB (grünes Kabel) und Gnd (schwarzes Kabel) legen, wenn die verbunden werden wird das Netzteil eingeschaltet. Gibt aber auch genug Anleitungen im Netz, wie man solche Netzteile für sich nutzbar macht.

Es gibt ansonsten auch für einzelne Spannungen Netzteile mit vernünftigen Schraubanschlüssen zu kaufen, allerdings ist es häufig günstiger ein PC-Netzteil zu nehmen, wenn man eh eins liegen hat.

[ranke]

Mein Problem ist nun aber, dass die Drehzahl zu hoch ist und ich eigentlich kein zusätzliches Getriebe verwenden möchte.

Häufig sieht man für solche Anwendungen auch Kettengetriebe (Fahrradkette). Das hätte neben der zusätzlichen Übersetzung auch die Möglichkeit, den Motor etwas von der Wärmequelle weg zu bekommen und der zusätzliche finanzielle und mechanische Aufwand dürfte sich in Grenzen halten.