oberallgeier
30.06.2015, 16:48
Hallo Leute,
ich habe keine Ahnung ob mir die Phantasie durchgeht. Im Rahmen einer Projektidee suche ich einen Motortreiber für ne hochgestochene Aufgabe: elektronischer Schalter für >300(400)A/12V/1000Hz.
Hintergrund: ein DC-Motor (z.B. Autoanlasser) soll eine fallende Last simulieren, die durch eine Fangeinrichtung (Fangseil elastisch, mit Stoßdämpfer) abgefangen wird. Beispiel: ein Gewicht, typisch 80 kg, fällt zwei bis vier Meter frei und wird dann abgefangen. Um das Gewicht zu simulieren, will ich mit einem Motor ein Seil dosiert aufspulen (Haspel).
Was geschieht? Die Beschleunigung am Kupplungshaken (sozusagen mein TCP) zwischen Last und Zugseil des diskutierten Motors soll 1 g sein, zumindest im freien Fall. Wenn der variable Freifall zu Ende ist, also wenn die Fangeinrichtung den Fall bremst, soll der Motor mit der dann nötigen Kraft den eingebrachten Impuls simulieren, damit die Fallvorrichtung am TCP das stürzende Gewicht sieht und mit entsprechender Last arbeiten muss. Je nach Wirkung der Fangeinrichtung wird der Motor langsamer/weniger ziehen - bis zum Stillstand.
Meine Schätzung sieht derzeit, dass in ein paar Zehntelsekunden bis zu 10 m/s erreicht werden - entsprechend einer maximalen Freifallstrecke von 4 m. Sobald der freie Fall zu Ende ist, muss der Motor mit seiner Zugkraft der Fangvorrichtung die stürzende Last vorgaugeln. Je nach Bremswirkung der Fangeinrichtung wird der Motor seine Zugkraft verringern. Die Bremswirkung der Fangvorrichtung schätze ich auf drei- bis fünffache Erdbeschleunigung. Eine mitlaufende Wegmessung prüft die aktuelle Fallgeschwindigkeit und rechnet aus der Differenz zwischen der Geschwindigkeit vTCP und der theoretischen Freifallgeschwindigkeit die Wirkung der Bremsvorrichtung aus - damit der Motor auf weniger Last runtergeregelt werden kann. Zum Vorbereiten des Reißtestes muss das Motorseil abgespult werden - das sollte bei stromlosen Motor durch Handkraft möglich sein (noch so ein Weihnachtswunsch).
Übliche Asynchronmotoren (mit Käfigläufer) werden mit den mir bekannten FUs nicht dynamisch genug regeln können (Auskunft weniger Fachleute). Daher denke ich an Anlasser aus dem Umfeld PKW-Diesel, die bekanntlich Ströme von 400+ A aufnehmen können. So bekomme ich mit 12 V und - mal geschätzten 300 A - eine Leistung von satt 3,5 kW. Diese Schätzung ist ein reiner Schreibtischwert, gemessen habe ich noch nichts.
Der Motorbetrieb ist - problementsprechend - reiner Kurzzeitbetrieb. Geschätzte 20 Vorgänge pro Stunde bei einer Motorlaufdauer von allenfalls je ein oder zwei Sekunden.
Eigentliche Frage
Die Regelung des Motors muss sehr schnell sein, ich rechne mit > 100 Hz. Entsprechend muss eine PWM den Motorstrom - mehrere hundert Ampere - dosieren. Die PWM sollte wohl satt die zehnfache Frequenz aufbringen ?
Und nun mein Kernproblem: bekomme ich Schaltelemente die solche Ströme und Frequenzen mitmachen? Und wenns die gibt: sind die bezahlbar?
Natürlich kann die Idee untauglich sein. ABER wenn ich daran denke, dass mittlerweile im Rennsport (F1) EMotoren zusätzliche zig kW (80+?) aufbringen, dann werden das vermutlich a) Gleichstrommotoren sein, die b) auch keine Hundertkilomonster sein können und die b) auch aufs penibelste geregelt werden müssen, damit das Auto nicht schlagartig die Fahrbahn verlässt.
Danke im Voraus für konstruktive Vorschläge - oder aufzeigen der machbaren Grenzen.
ich habe keine Ahnung ob mir die Phantasie durchgeht. Im Rahmen einer Projektidee suche ich einen Motortreiber für ne hochgestochene Aufgabe: elektronischer Schalter für >300(400)A/12V/1000Hz.
Hintergrund: ein DC-Motor (z.B. Autoanlasser) soll eine fallende Last simulieren, die durch eine Fangeinrichtung (Fangseil elastisch, mit Stoßdämpfer) abgefangen wird. Beispiel: ein Gewicht, typisch 80 kg, fällt zwei bis vier Meter frei und wird dann abgefangen. Um das Gewicht zu simulieren, will ich mit einem Motor ein Seil dosiert aufspulen (Haspel).
Was geschieht? Die Beschleunigung am Kupplungshaken (sozusagen mein TCP) zwischen Last und Zugseil des diskutierten Motors soll 1 g sein, zumindest im freien Fall. Wenn der variable Freifall zu Ende ist, also wenn die Fangeinrichtung den Fall bremst, soll der Motor mit der dann nötigen Kraft den eingebrachten Impuls simulieren, damit die Fallvorrichtung am TCP das stürzende Gewicht sieht und mit entsprechender Last arbeiten muss. Je nach Wirkung der Fangeinrichtung wird der Motor langsamer/weniger ziehen - bis zum Stillstand.
Meine Schätzung sieht derzeit, dass in ein paar Zehntelsekunden bis zu 10 m/s erreicht werden - entsprechend einer maximalen Freifallstrecke von 4 m. Sobald der freie Fall zu Ende ist, muss der Motor mit seiner Zugkraft der Fangvorrichtung die stürzende Last vorgaugeln. Je nach Bremswirkung der Fangeinrichtung wird der Motor seine Zugkraft verringern. Die Bremswirkung der Fangvorrichtung schätze ich auf drei- bis fünffache Erdbeschleunigung. Eine mitlaufende Wegmessung prüft die aktuelle Fallgeschwindigkeit und rechnet aus der Differenz zwischen der Geschwindigkeit vTCP und der theoretischen Freifallgeschwindigkeit die Wirkung der Bremsvorrichtung aus - damit der Motor auf weniger Last runtergeregelt werden kann. Zum Vorbereiten des Reißtestes muss das Motorseil abgespult werden - das sollte bei stromlosen Motor durch Handkraft möglich sein (noch so ein Weihnachtswunsch).
Übliche Asynchronmotoren (mit Käfigläufer) werden mit den mir bekannten FUs nicht dynamisch genug regeln können (Auskunft weniger Fachleute). Daher denke ich an Anlasser aus dem Umfeld PKW-Diesel, die bekanntlich Ströme von 400+ A aufnehmen können. So bekomme ich mit 12 V und - mal geschätzten 300 A - eine Leistung von satt 3,5 kW. Diese Schätzung ist ein reiner Schreibtischwert, gemessen habe ich noch nichts.
Der Motorbetrieb ist - problementsprechend - reiner Kurzzeitbetrieb. Geschätzte 20 Vorgänge pro Stunde bei einer Motorlaufdauer von allenfalls je ein oder zwei Sekunden.
Eigentliche Frage
Die Regelung des Motors muss sehr schnell sein, ich rechne mit > 100 Hz. Entsprechend muss eine PWM den Motorstrom - mehrere hundert Ampere - dosieren. Die PWM sollte wohl satt die zehnfache Frequenz aufbringen ?
Und nun mein Kernproblem: bekomme ich Schaltelemente die solche Ströme und Frequenzen mitmachen? Und wenns die gibt: sind die bezahlbar?
Natürlich kann die Idee untauglich sein. ABER wenn ich daran denke, dass mittlerweile im Rennsport (F1) EMotoren zusätzliche zig kW (80+?) aufbringen, dann werden das vermutlich a) Gleichstrommotoren sein, die b) auch keine Hundertkilomonster sein können und die b) auch aufs penibelste geregelt werden müssen, damit das Auto nicht schlagartig die Fahrbahn verlässt.
Danke im Voraus für konstruktive Vorschläge - oder aufzeigen der machbaren Grenzen.