Forum

Hallo Zusammen,

Ich habe eine Frage zur elektrischen Verlustleistung in einem Elektromotor im Rekuperationsbetrieb.

Frage: Kann man die Verlustleistung (die im Motor in Wärme umgewandelt wird) alleine aus der gemessenen Spannung am Motor und dem fließenden Strom berechnen?
Ich glaube so einfach ist das nicht möglich.

Hintergrund: ich betreibe einen bürstenlosen Elektromotor und möchte die mögliche Erwärmung des Motors im Rekuperationsbetrieb berechnen. Die vom Motor erzeugte Energie wird in Powersinks verbraten. Der Motor spannt in meinem Versuch eine Feder und entspannt sie wieder, mehrmals pro Sekunde.

Grüße
Franz

Beispiel:

Der Motor wird mit einer Spannungsquelle verbunden und der Motor spannt eine Feder für eine Sekunde. U_Motor = 12 V, I = 10 A (gemittelt)

Der Motor wird von der Spannungsquelle getrennt und über einen niederohmigen Widerstand kurzgeschlossen. Die Feder entspannt für eine Sekunde. U_Motor = 14 V, I = -7 A (gemittelt)

Welche Energie wurde im Motor in Wärme umgesetzt?

Kann man das mit diesen Angaben überhaupt berechnen? Ist es evtl. notwendig zu wissen, welcher Prozentsatz an elektrischer Energie in Arbeit umgewandelt wurde?

» Beispiel:
»
» Der Motor wird mit einer Spannungsquelle verbunden und der Motor spannt
» eine Feder für eine Sekunde. U_Motor = 12 V, I = 10 A (gemittelt)
»
» Der Motor wird von der Spannungsquelle getrennt und über einen
» niederohmigen Widerstand kurzgeschlossen. Die Feder entspannt für eine
» Sekunde. U_Motor = 14 V, I = -7 A (gemittelt)
»
» Welche Energie wurde im Motor in Wärme umgesetzt?
»
» Kann man das mit diesen Angaben überhaupt berechnen? Ist es evtl. notwendig
» zu wissen, welcher Prozentsatz an elektrischer Energie in Arbeit
» umgewandelt wurde?

Hallo,
ein Tip:
Berechne die Arbeit, welche zum Spannen bzw. beim Entspannen der Feder verrichtet wird.
Diese Arbeit wird von der Motorschaltung aufgenommen (wo sollte sie auch sonst hin?).
Wenn die Zeit bekannt ist, kann die Leistung berechnet
werden.
Wenn der Strom und der niederohmige Widerstand bekannt
ist, dann kann die dort auftretende Arbeit / Leistung
berechnet werden.
Der Rest bleibt für den Motor übrig.

Grüße
Altgeselle

» » Beispiel:
» »
» » Der Motor wird mit einer Spannungsquelle verbunden und der Motor spannt
» » eine Feder für eine Sekunde. U_Motor = 12 V, I = 10 A (gemittelt)
» »
» » Der Motor wird von der Spannungsquelle getrennt und über einen
» » niederohmigen Widerstand kurzgeschlossen. Die Feder entspannt für eine
» » Sekunde. U_Motor = 14 V, I = -7 A (gemittelt)
» »
» » Welche Energie wurde im Motor in Wärme umgesetzt?
» »
» » Kann man das mit diesen Angaben überhaupt berechnen? Ist es evtl.
» notwendig
» » zu wissen, welcher Prozentsatz an elektrischer Energie in Arbeit
» » umgewandelt wurde?
»
» Hallo,
» ein Tip:
» Berechne die Arbeit, welche zum Spannen bzw. beim Entspannen der Feder
» verrichtet wird.
» Diese Arbeit wird von der Motorschaltung aufgenommen (wo sollte sie auch
» sonst hin?).
» Wenn die Zeit bekannt ist, kann die Leistung berechnet
» werden.
» Wenn der Strom und der niederohmige Widerstand bekannt
» ist, dann kann die dort auftretende Arbeit / Leistung
» berechnet werden.
» Der Rest bleibt für den Motor übrig.
»
» Grüße
» Altgeselle

Hallo,
danke für den Tip. Ich glaube es geht auch ohne Berechnung der Arbeit zum Spannen der Feder.

Die Energie, die aus der Federspannung frei wird, teilt sich auf:
Ein kleiner Teil wird in der Feder in Wärme umgewandelt, ein Teil wird im Motor in Wärme umgewandelt (Reibung und elektrischer Widerstand) und ein großer Teil geht in den niederohmigen Widerstand der an den Motor angeschlossen wird.

Wenn man die Wärme der Feder vernachlässigt und wenn man die im Widerstand verbratene Energie berechnet, dann ist die restliche Energie, die, die im Motor bleibt.

Beispielrechnung:
die elektrische Energie zum Spannen der Feder = 120Ws
die elektrische Energie beim Entspannen der Feder = 100 Ws
20Ws bleiben im Motor, wobei wohl etwa 10Ws beim Spannen und 10Ws beim Entspannen entstehen. D.h. der Motor hat in etwa einen Wirkungsgrad von 90%

Richtig?

Hi Franz_N,
Hi Altgeselle,

Der Rechenaufwand ist richtig, wenn auch nicht ganz vollständig. Irgendwo müsste in der Rechnung noch der Wirkungsgrad auftauchen um errechnen zu können, ob ein Teil der Leistung im Motor oder im Parallelwiderstand in Wärme umgesetzt wird.

Es gäbe eine andere, ähnlich genaue Methode. Franz_N, miss einfach den Strom als Mittelwert über eine Zeit. Dann hast du durch das Messgerät sowohl den Strom zum Motor und auch den Strom vom Motor vermittelt und du hast dann mit der Spannung die durchschnittliche Leistung, die der Motor aufnimmt. Wenn man dann den Wirkungsgrad des Motors weiß, kann man schnell beurteilen, welche Leistung vom Motor in Wärme umgewandelt wird. Alternativ könnte man natürlich auch mit dem Wirkungsgrad des Federsystems rechnen, wenn man den Wert hat.

VG,hw-schrauber