Overhit raken / doorbranden elektromotortje

Anoniem

Zomaar even een hersenspinsel van mij.

Als je 2 (kleine) DC elektromotortjes hebt, eentje met koolborstels en eentje zonder.
Klopt het dan dat borstelloze veel minder snel door zou branden wanneer je het mechanisme blokkeert?
Want bij degene met borstels sluit je een of meerdere spoel kort, en bij de borstelloze wordt er volgens mij door het regelcircuit telkens een andere spoel onder spanning gezet, ook al is het mechanisme geblokkeerd.
Kan een borstelloze motor dan eigenlijk wel doorbranden??

GJ_

Moderator

Een borstelloze motor zal over het algemeen door een speciale controller aangestuurd worden. Ik mag toch aannemen dat daar ook een thermische beveiliging voor de motor in zit. Dat maakt doorbranden voor er een storingsmelding komt onwaarschijnlijk.

benleentje

Golden Member

en bij de borstelloze wordt er volgens mij door het regelcircuit telkens een andere spoel onder spanning gezet, ook al is het mechanisme geblokkeerd.

Nee volgens mij niet. De controller kijkt naar de beweging van de motor. Dan kan zijn door hall sensoren of door de spanning van de spoel te meten die om dat moment niet word aangestuurt. Als de motor dan beweegt is daar een piek te zien.
Als de motor dus compleet stil blijft staan dan zal de elektronica ook geen andere spoelen gaan aansturen maar gewoon de motor niet meer aansturen.

Dus ergens klopt het wel de een borstelloze motor minder snel verbrand maar dat komt puur door de elektronica.

Ter vergelijking een een 400V 3 fase motor is ook een borstelloze motor en die verbrand ook als je die mechanisch blokkeert en je was zo stom om er geen motor beveiligingsschakelaar ervoor te zetten.

Borstelloze motor verbranden dus even makkelijk als borstel motoren als je 2 type neemt zonder elektronica

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
Lambiek

Special Member

Met een goede motor regelaar brand een borstel motor ook niet door. Daar wordt ook de stroom gemeten en eventueel uitgeschakeld of de stroom begrenst door de software.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Een goede niet
Maar de gemiddelde hobby esc is al een stuk beter dan de gemiddelde chinese DC regelaar, wat meestal niet veel meer is dan een PWM spanningsbron

benleentje

Golden Member

Op 17 september 2023 16:49:00 schreef Lambiek:
Met een goede motor regelaar brand een borstel motor ook niet door.

Een 400V 3 fase motor is ook een borstelloze motor en als die blokkeert zal die ook gewoon verbranden. In de basis kan gewoon elke motor verbranden als de stroom door de wikkelingen langdurig te hoog is daarin is elke elektromotor gelijk. Daarom moet je eigenlijk geen motor zonder elektronica gaan vergelijken met een motor die dat wel heeft. Want de elektronica zorgt ervoor dat de motor dan een stuk beter beschermt is.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
Anoniem

Het viel me namelijk op dat de stroom die ik mat nagenoeg hetzelfde bleef wanneer ik een fannetje van een 3D printer met mijn vinger stil hield.
Deze is borstelloos, dus vandaar mijn vraag.

Maar zo te lezen komt dat dus door de elektronica die in deze fan zit?

Maar zit er dan echt geen verschil tussen? Voor mijn gevoel, als er telkens een andere spoel aangestuurd wordt, heeft de spoel tijd om af te koelen. Bij een borstelmotor blijft er gewoon spanning op dezelfde spoel staan en dus stroom door lopen.
Hoe komt het dan dat er geen verschil tussen zit als de borstelloze motor geen beveiliging in het circuit zou hebben?

Lambiek

Special Member

Op 17 september 2023 17:55:36 schreef Lucas91:
Voor mijn gevoel, als er telkens een andere spoel aangestuurd wordt, heeft de spoel tijd om af te koelen. Bij een borstelmotor blijft er gewoon spanning op dezelfde spoel staan en dus stroom door lopen.

Nou tijd om af te koelen is er niet bij.

Misschien moet je dit eens door lezen, hier staan verschillende type motoren beschreven met een regeling erbij.

https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/53

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Anoniem

Op 17 september 2023 18:36:48 schreef Lambiek:
[...]
Nou tijd om af te koelen is er niet bij.

Maar zou (bij een niet beveiligd circuit) de motor verbranden omdat hij niet gekoeld meer wordt, of wordt de stroom ook echt hoger? Wordt het magnetisch veld groter omdat het mechanisme tegen gehouden wordt?

Lambiek

Special Member

Op 17 september 2023 19:01:53 schreef Lucas91:
Maar zou (bij een niet beveiligd circuit) de motor verbranden omdat hij niet gekoeld meer wordt, of wordt de stroom ook echt hoger?

De stroom loopt op, de motor raakt oververhit en brand door. Als hij gekoeld zou worden duurt het misschien iets langer, maar doorbranden doet hij.

Of het magnetisch veld toeneemt heb ik nog nooit gemeten, maar denk eigenlijk van niet.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 17 september 2023 19:08:03 schreef Lambiek:
Of het magnetisch veld toeneemt heb ik nog nooit gemeten, maar denk eigenlijk van niet.

Ik denk eigenlijk van wel.
Bij een hogere stroom hoort uiteraard een sterker magnetisch veld. Het koppel wordt immers ook hoger. De magnetische veldsterkte hoeft niet lineair op te lopen met de stroom. In de niet-verzadigde toestand van het ijzer neemt de veldsterkte sterker toe bij toenemende stroom dan bij verzadigde toestand van het ijzer.

benleentje

Golden Member

Op 17 september 2023 17:55:36 schreef Lucas91:
Het viel me namelijk op dat de stroom die ik mat nagenoeg hetzelfde bleef wanneer ik een fannetje van een 3D printer met mijn vinger stil hield.

Een ventilator uit een 3d printer is geen motor. Dat is een combinatie van een motorbesturing, motor regelaar en motor. IN zo een ventilator zit een regeling die de stroom limiteert en dat is net iets boven de normale motorstroom.

Hoe komt het dan dat er geen verschil tussen zit als de borstelloze motor geen beveiliging in het circuit zou hebben?

Dat is een heel lastig verhaal om goed uit te legen maar het heeft te maken dat een draaiende motor een tegen emk opwekt waardoor de stroom in de motor laag blijft. In een stilstaande motor is geen tegen emk en dan is de stroom maximaal en te groot als dat te lang duurt.
En dat is erg universeel voor elke motor dus geen enkel elektro motor kan er tegen als die geblokeerd word. En als dat lang duurt zal elke elektromotor verbranden.

Als je van de borstelloze motor uit een ventilator de elektronica zou verwijderen en je direct bij de draden naar de spoel kan en je zou op zo een spoel een spanning zetten dan denk ik dan al na 1 of 2 seconde de motor doorbrand. Het is een gecompliceerde motor met een aansturing en er is altijd iets nodig om de stroom te begrenzen en dat gebeurt met pwm. Er kan eigen nooit voor lange tijd 12V op een spoel staan want dan is de stroom altijd te hoog. Ook als de motor draait.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
Anoniem

Een ventilator uit een 3d printer is geen motor. Dat is een combinatie van een motorbesturing, motor regelaar en motor. IN zo een ventilator zit een regeling die de stroom limiteert en dat is net iets boven de normale motorstroom.

Ik wist dat dit meer was dan alleen een motor, want er zitten maar 2 draadjes aan en hij is brushless, dus het regelcircuit moet erin zitten. Ik wist alleen niet dat de stroom ook begrensd werd.

Dat is een heel lastig verhaal om goed uit te legen maar het heeft te maken dat een draaiende motor een tegen emk opwekt waardoor de stroom in de motor laag blijft. In een stilstaande motor is geen tegen emk en dan is de stroom maximaal en te groot als dat te lang duurt.
En dat is erg universeel voor elke motor dus geen enkel elektro motor kan er tegen als die geblokeerd word. En als dat lang duurt zal elke elektromotor verbranden.

Ik heb gegoogled op tegen EMK, en ik denk dat het ongeveer wel duidelijk is. De motor functioneerd tegelijk als een dynamo, er wordt dus een tegenspanning opgewekt. Wanneer de motor belast wordt zakt de tegenspanning en gaat er dus meer stroom lopen.

Wat me nu eigenlijk op de volgende vraag brengt:
Als je op een aggregaat een belasting aansluit dan hoor je dat de verbrandingsmotor motor het zwaarder krijgt. Vandaar dat ik dacht dat het magnetisch veld sterker werd.
Maar werkt het bij een dynamo dan ook met tegen EMK? Hoe komt het dat de verbrandingsmotor het zwaarder krijgt wanneer er meer stroom afgenomen wordt van de dynamo?

benleentje

Golden Member

IN een motor maar ook een dynamo is de EMK recht evenredig met het toerental, dus 2x meer toerental 2x meer spanning van EMK.
Als je een motor zwaarder gaat belasten dan gaat zijn toerental iets inzakken, waardoor de EMK iets lager word en er dus iets meer stroom gaat lopen.

Voor een DC motor geld dan U = I x R(koperdraad) + Uemk

Bij de dynamo gebeurt eigenlijk hetzelfde als de dynamo ineens meer stroom moet leveren werkt dat als een rem voorde dynamo en het toerental zak iets in. Aangezien de dynamo rechtstreeks aan de verbrandingsmotor zit gekoppeld zakt het toerental van die motor ook iets in. De regeling merkt dat en zal dan wat meer gas geven waardoor het toerental weer herstelt.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Op 17 september 2023 13:24:50 schreef GJ_:
Een borstelloze motor zal over het algemeen door een speciale controller aangestuurd worden. Ik mag toch aannemen dat daar ook een thermische beveiliging voor de motor in zit.

Dat hangt er sterk van af hoe groot die motor en/of controller is. Je kan voor minder dan een tientje een "brushless ESC" kopen die dan niet zo grote brushless motoren kan aansturen (600W is kennelijk "niet zo groot") maar die hebben in ieder geval geen aansluiting voor een temperatuursensor.

Maar als het goed is hebben ze wel een stroombegrenzing. In dit voorbeeld zou dat ongeveer 40A mogen zijn, das als je motor past bij de ESC dan zou het goed moeten gaan.

Over de borstelloze fan: Ik denk niet dat ze in een goedkoop 40mm fannetje wat je op een 3D printer vindt, een stroomregeling zult vinden. Ik denk eerder dat de spoelweerstand zo hoog is dat de stroom nauwelijks hoger wordt bij stilstand dan bij vol draaien.

Anderzijds, bij 80-120mm fans hebben ze tegenwoordig wel microcontroller sturing: Die stoppen met proberen te draaien als je ze tegenhoudt en proberen dan voorzichtig eens in de paar seconden weer op gang te komen. (i.e. als je hem loslaat duurt het (soms) even voordat ie weer gaat draaien).

Op 18 september 2023 08:57:22 schreef Lucas91:
Ik heb gegoogled op tegen EMK, en ik denk dat het ongeveer wel duidelijk is. De motor functioneerd tegelijk als een dynamo, er wordt dus een tegenspanning opgewekt. Wanneer de motor belast wordt zakt de tegenspanning en gaat er dus meer stroom lopen.

Even een voorbeeld voor een relatief extreme (borstelloze) motor die ik een keer had.

Nominale spanning: 50V. Nominale stroom: 20A.
Spoel weerstand: 0.05 ohm. RPM/V: 160.

Sluit je deze motor (via controller) onbelast aan op 50V dan gaat er ongeveer 1A lopen. Dit om verliezen in de motor op te heffen. De motor draait nu 160 RPM/V * 50V = 8000 RPM. De tegen-EMK is dan iets van 49.95V zodat er die 1A gaat lopen.

Ga je hem nu zodanig belasten dat er 500W nodig is, dan neemt de stroom toe naar ongeveer 11A, en dan zakt de tegen-EM dus naar 49.49V en het toerental moet dan ongeveer 7920 RPM zijn.

Belast je hem nu zodanig dat de stroom 30A zou worden (3x hoger koppel dan nodig voor 500W), dan zou de motorsturing dus in moeten grijpen op 20A en de motor niet meer geven dan de toegestane 20A. Het gevulg is dat het toerental veel verder afzakt. Hopelijk is de belasting zo dat het benodigde koppel ook afneemt met het toerental. (dat is met een prop, ventilator of "fiets" allemaal het geval). Als het goed is ontstaat er dan weer een evenwicht.

Zou je de motor zonder stroombegrenzing aansluiten op 50V dan gaat er rond de 1000A lopen (voor zover je voeding dat kan leveren) en is het heel snel afgelopen.

Wat me nu eigenlijk op de volgende vraag brengt:
Als je op een aggregaat een belasting aansluit dan hoor je dat de verbrandingsmotor motor het zwaarder krijgt. Vandaar dat ik dacht dat het magnetisch veld sterker werd.
Maar werkt het bij een dynamo dan ook met tegen EMK? Hoe komt het dat de verbrandingsmotor het zwaarder krijgt wanneer er meer stroom afgenomen wordt van de dynamo?

Ik heb pas weer de brainwave gehad waardoor ik snap hoe dat komt.

De kracht die een elektrische draad uit kan oefenen is recht evenredig met de stroom.

Belast je de dynamo niet, loopt er geen stroom, is de elektromagnetische kracht niets.

Ga je de dynamo WEL belasten, dan gaat er een stroom lopen en voelt de motor dus een tegenhoudende kracht!

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Anoniem

Bedankt Rew voor je uitgebreide antwoord.
Zoals ik begrijp kun je dus de tegen emk berekenen door: bronspanning - (weerstand van de spoel × stroom op dat moment) ?

En over die 50V en 1000A...
Begrijp ik hier uit dat bij de motor de stroom begrensd wordt tijdens het opstarten?
En dan als deze begrenzing er niet was hij zou verbranden?
Of bedoel je dat hij zou verbranden wanneer de motor geblokkeerd wordt en er geen stroombegrenzing is?

Want ik begrijp dat 50V ÷ 0,05 Ohm = 1000A. Dus deze stroom loopt er ook zodra de motor gestart wordt?

benleentje

Golden Member

Want ik begrijp dat 50V ÷ 0,05 Ohm = 1000A. Dus deze stroom loopt er ook zodra de motor gestart wordt?

Als er geen inductie = spoelen zou bestaan dan wel.
Inductie kan je zien als een condensator waar de spanning langzaam opbouwt, maar dan voor stroom. Inductie zorgt ervoor dat de stroom in een bepaalt tempo opgebouwd kan worden. Hoe groter de inductie hoe langzamer dat tempo. Geld ook voor de afbouw van de stroom.
In zo een motor zal de inductie wel klein zijn.
Dat betekent dat ipv de stroom gelijk 1000A is dat pas na 1mS dat pas geval is en dat na 0,1mS de stroom 100A is.
Als je dan met PWM de motor gaat aansturen en je eerste puls is ca 0,01mS dan zal er max 10A kunnen lopen.
Er is dus niet een echte stroom begrenzing maar je stuurt de motor zo kort aan dat de stroom niet te hoog kan worden. Als eenmaal de motor in beweging komt kan je die pulsen langer maken.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Meestal wordt er gewerkt met een PWM frequentie van 16kHz. De puls PERIODE is dan 60 µs oftewel 0.06ms . De kortste puls is dan nog eens 256x kleiner! Die kortste puls kan dan best wel eens orde-van-grootte TE klein zijn om daadwerkelijk iets te doen. Maar het is de stapgrootte.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/