Leistungsaufnahme Schrittmotor_

[as123]

Hallo,
ich bin gerade am bescshaffen von Akkus für einen Robbi und mir ist bei der Stromaufnahme der Schrittmotoren was unklar.
Die Motoren benötigen 2,4V, 2 A und haben 1,32 Ohm und laufen am RN-Motor.
Der geplante Akku soll 18,5 Volt haben (LiPo, 5 Zellen) da ich ca. 19 Volt für ein Mini-ITX-Netzteil benötige und ich die Motoren mitversorgen will.
Es wid ja empfohlen Schrittmoren mit einer höheren Spannung zu versorgen, wäre also in Ordnung.

Aber wie wirkt sich dies aber auf die Akkulaufzeit aus? Normalerweise käme ich ja mit 2,4Vx2Amp x 2Phasen auf ca. 10 Watt. Erhöht sich der Verbrauch bei 18,5 Volt oder bleibt der Bedarf durch die PWM gleich ?

Andreas

[Manf]

Die Motoren erhalten die Leistung die sie brauchen über PWM mit einem Wirkungsgrad von 65%-90%. (Geschätzt, aber die Spanne ist ja groß gewählt)
Manfred

[as123]

Hallo Manfred,

heisst das dann, die brauchen 2,4Vx2Vx2Phasen=9,6Watt, mit RN-Motor durch den Wirkungsgrad maximal ca. 14 Watt und belasten meinen Akku der 18,5V und 8000 mAH liefert nach P=U*I mit ca. 750 mAh ?
Oder ist es bei den Motordaten theoretisch laufzeittechnisch besser statt 18,5Volt 8 Ah die Akkus als Pack mit 3,7V 40Ah zu schalten ?
Ich brauch zwar die 18,5 fürs Mainboad, aber mal zum besseren Verständnis. Falls die Unterschiede extrem wären würde ich dann evtl. auch mit 2 Spannungen fahren.

Gruß Andreas

[Manf]

Nur nebenbei: Strom im A und Kapazitität in Ah (Ampere*hours).
Du brauchst auch den Motor immer nur mit einer Phase gleichzeitig zu betreiben, dafür ist er gebaut. "wave drive" und "two phase on" sind hier auch erwähnt:
http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/2666.pdf

Die höhere Spannung nimmt man zum schnelleren Umschalten des Stroms bei hoher Drehzahl. Das wäre ein entscheidendes Argument zur Wahl der Motor-Spannung.

Ich hoffe es waren nicht zu viele Bemerkungen auf einmal.
Manfred

[as123]

Hallo Manfred,
mir geht es ja um die Kapazität der Akkus in Ah, um den minimierten Stromverbrauch und die Optimierung der Laufzeit des Akkus. Daher waren es nicht zu viele Bemerkungen, eher zu wenige. Als Wirtschaftinformatiker bitte ich um Nachsicht zu meinen E-Technik Grundlagen, ich arbeite dran :)
Gemäß deiner Mail wechseln sich die Phasen bei der Stromaufnahme ab, daher verdoppelt sich der Strombedarf nicht und mein Akku freut sich.
Die höhere Spannung bringt einen besseren Torque und Schrittfolge bei hoher Drehzahl. Das liegt, wie ich nun gelernt habe am schnelleren Umschalten des Stromes.
Unklar bleibt, wie sich das rechnerisch auf die Leistungsaufnahme und Akkulaufzeit auswirkt.

Andreas

[Manf]

Alle Daten die bisher genannt wurden berücksichtigen nicht die Leistungsabgabe. Der Motor verbraucht im wesentlichen nicht aufgrund seiner Spulendaten, sondern aufgrund der Last die er antreibt, die Nutzlast also.

Die steht im Vordergrund, welches mechanische Moment bei welcher Drehzahl soll abgegeben werden? Die Leistung geteilt durch den Wirkungsgrad beteiligter Systemteile ist vom Akku aufzubringen.

Danach kann man auch noch Details optimieren.
Manfred

Vielleicht hilft das bei der Daten-Zusammenstellung: https://www.roboternetz.de/phpBB2/motordrehmoment.php

[as123]

Die Motoren sind aufgrund der Gesamtnutzlast (ca. 8-10 kg geplant ) mit etwas Reserve an ihrer Leistungsgrenze gewählt.
Dazu habe ich Last, Drehzahl, Radgröße im Berechnungsprogramm auf der Motorenseite eingegeben und die Motoren entsprechend mit etwas Reserve gewählt, wobei ich näherungsweise davon augegangen bin, dass das geforderte Drehmoment der Holdingtorque bei Steppern entspricht.
Die aktuell gemessene Stromaufnahme liegt bei 5,2 Ampere mit 2 Motoren. Die Akkulaufzeit ist bei dem Projekt ein wichtiges Detail und muss aufgrund der Gewichtsbeschränkung und der Akkuladezeit leider mit teuren Lipos bezahlt werden. Daher ist mir die Optimierung wichtig.
Zur Optimierung der Akkulaufzeit spielt aber die Nutzlast bei den gegeben Randbedingungen keine Rolle.
Mir bleibt die Frage:


Oder ist es bei den Motordaten theoretisch laufzeittechnisch besser statt 18,5Volt 8 Ah die Akkus als Pack mit 3,7V 40Ah zu schalten ?


Andreas