Frage von marssaturn, 23

Warum kann ich bei Verwendung des PWM Verfahrens (pulse width modulation) an einer 12V Batterie meinen Minn Kota 50 lbs Außenbordmotor wesentlich länger nutzen?

Wenn ich die PWM-Steuerung weglasse, kann ich nur ca. 1,5 Stunden bei Stufe 3 von 5 fahren. Mit PWM fahre ich über 2,5 Stunden mit der gleichen 56 AH Batterie auf Stufe 3 von 5. Wie kann das sein? In diesem Video kann man den gleichen Effekt beobachten:

https://www.youtube.com/watch?v=PH_NA4MZxpY

Antwort
von Hamburger02, 8

Die Batterie hat eine Spannung von 12V, da kann man nichts machen.

Auf Stufe 3 braucht der Motor aber nur sagen wir mal 9 V. Jetzt ist die Frage, wie kriegt man die Spannung der Batterie runter.

Die einfachste Methode ist ein Vorwiderstand, der selber 3 V "schluckt" und nur 9V bis zum Motor durchlässt. Die überflüssige Spannung wird am Widerstand abgebaut und in Wärme umgewandelt. Der Motor kriegt zwar nur 9 V, aber die Batterie arbeitet weiter auf 12 V. Die merkt das gar nicht, dass weniger Leistung benötigt wird. Das ist eine etwas grobe Darstellung, die aber das Prinzip verdeutlichen soll. 

Bei einer PWM wird die Stromabgabe getaktet. Im obigen Beispiel bliebe der Schalter bei einer Taktung 3/4 der Zeit offen und 1/4 geschlossen. Die über die Zeit gemittelte abgegebene Spannung wäre dann tatsächlich nur 9 V. Durch die hohe Induktivität wird die Taktung aber so stark geglättet, dass der Motor trotzdem rund läuft. Der Spareffekt liegt in den Zeiten, während der der Schalter geschlossen ist und die Batterie überhaupt keinen Strom abgibt.

Zusammengefasst:
Bei der PWM wird die Leistung des Motors dadurch reduziert, dass sie erst gar nicht aus der Batterie gezogen wird. Bei Vorwiderständen wird die Leistung dadurch reduziert, dass die überflüssige Leistung in Wärme umgesetzt wird.

Zum Vergleich die Regelung beim Automotor:

Die Geschwindigkeit wird dadurch reguliert, dass man mehr oder weniger Gas gibt, also direkt die Leistungsabgabe regelt. Das wäre PWM.
Man könnte natürlich auch Dauervollgas fahren und die Geschwindigkeit durch mehr oder weniger Bremsen regeln. Das wäre die Regelung über Vorwiderstände.
Dass die erste Regelung Sprit spart, dürfte auf der Hand liegen.


Kommentar von marssaturn ,

Danke. Was bedeutet hohe Induktivität und warum wird dadurch die Taktung geglättet?

Kommentar von Hamburger02 ,

Hättest du einen rein ohmschen Widerstand, z.B. eine klassische Glühbirne, würde die im Takt flackern. Das Auge würde das zwar nur bei langsamer Taktung sehen, aber es wäre trotzdem so.

Induktivität bedeutet, da spielen Magnetfelder im Motor eine große Rolle. Die haben aber eine gewisse Trägheit beim Auf- und Abbau. Dadurch wird das strenge Ein/Aus glattgeschmiert und direkt am Motor würde man die Taktung mit einem Oszilloskop nur noch in einer an- und abschwellenden Kurve sehen, deren Mittelwert bei 9 V liegt.

Kommentar von Hamburger02 ,

Die Glättung könnte man auch mit dicken Kondensatoren erreichen. Aber wenn man den Motor schon hat, braucht man die nicht. Hat man keine Induktivität, werden Kondensatoren z.B. in Netzgeräten, Verstärkern oder Frequernzumrichtern verwendet, weil die bei gleichem Effekt weniger wiegen und weniger kosten.

Antwort
von polu96, 13

weil die PWM die Spannung (also auch die Leistung) für den Motor Reguliert. Eine PWM ist wie ein Schalter der sich ganz schnell aus und einschaltet. Wenn du die weglässt gibst du einfach immer voll saft auf den Motor. 

(ich hab jetzt keinen plan ob der Motor intern nochmal geregelt ist)

falls ja, hat die interne Regelung einfach nen viel schlechteren Wirkungsgrad als ne PWM (deren Wirkungsgrad mindestens hoch in die 80% geht)

Antwort
von diroda, 1

Wie werden die 5 Fahrstufen realisiert? Wahrscheinlich wird an Vorwiderständen die Betriebsspannung reduziert das bedeutet in Wärme umgewandelt/verheizt. Wenn du die verlustarme PWM-Steuerung zur Fahrtregelung nutzt reduzierst du den Verlust erheblich. Den Motor auf die höchste Stufe stellen, damit kein Vorwiderstand mehr zwischengeschaltet ist, und mit einer reduzierten Spannung versorgen.

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