Frage von Maxi290997, 100

Was ist wichtig, Nm oder PS?

Ich würde gerne ein elektrisch angetriebenes Gefährt bauen. Es muss nicht sehr schnell sein aber kraftvoll. Ich weiss nicht welchen Motor ich nehmen soll. Ich tendiere zu zwei Getriebemotoren (links/rechts) mit 48Nm also zusammen 100Nm, ABER nur 50W also Umgerechnet 0,13PS. Das hört sich für mich so an als würde sich da dann fast gar nichts bewegen, andererseits habe ich gehört dass es im Prinzip die Nm sind die ein Fahrzeug bewegen und welche entscheidend sind. Was ist nun richtig? Bzw.: Sind diese Motoren geeignet oder braucht man eindeutig auch mehr Leistung und nicht nur Drehmoment?

Danke für alle Antworten!

Gruß Max

Antwort
von atoemlein, 68

Nm bezeichnet das Drehmoment (die "Kraft" des Motors).
PS bezeichnet die Leistung.

Die Leistung ergibt sich aber erst aus Kraft (Drehmoment) mal (Dreh)Geschwindigkeit.
Ein Motor mit viel Kraft und null Geschwindigkeit leistet also nichts.
Ebensowenig ein schnell drehender Motor ohne Kraft...

Wenn du bei einem Motor oder Fahrrad einen Gang runterschaltest, bleibt die Leistung meist zuerst mal gleich, aber du kannst zum Preis einer höheren Drehzahl in den Bereich von tieferem Kraftaufwand (kleinerem Drehmoment) kommen.

Die Frage ist dann, bei welchen Betriebsbedingungen diese Angaben gelten.
Die Leistung in PS bzw. Watt ist wohl die Maximalleistung.
Das Drehmoment allein sagt nichts aus, weil es selber auch drehzahlabhängig ist; es ist bei Drehzahl null am höchsten!
Vermutlich ist es das Drehmoment bei der Nenn-Drehzahl.

Fazit: Wichtiger sind die PS, den Rest kannst du mit einer Über-/Untersetzung lösen.
Ob dir nun die 50W genügen, hängt davon ab,

  • ob das Gefährt einen Hang hinauffahren können muss
  • wie gross die Rollwiderstandskraft des Gefährts dann ist
  • wie schwer es ist und wie schnell es diese Masse beschleunigen können muss

Überschlagsrechnung:
P = v * F , Leistung ist Geschwindigkeit mal Kraft.
Kraft ist Leistung durch Geschwindigkeit.
Wenn dein Gerät mit 50W  5km/h "schnell" sein soll (1.39 m/s, Schritttempo), dann kann du mit einer Zugkraft rechnen von 36 Newton (50/1.39).
Das ist so, als würde ein hängendes Gewicht von 3,6 Kilogramm an deinem Fahrzeug ziehen.
Das müsse also ein leichtes Gefährt sein mit wenig Rollwidertand.



Kommentar von Maxi290997 ,

Ok, erstmal danke. Das klingt ja logisch. Wenn ich jetzt weiter rechne und sage ich habe ja 100w dann hätte ich eine Kraft von 72N. Da ich wahrscheinlich Räder mit 0,15m Radius nehmen werde wären dass grob 10Nm. Ich habe aber 100Nm also müsste das Gefährt dann dadurch schneller werden oder würde es mehr Gewicht auf 5km/h halten können?

Kommentar von Maxi290997 ,

Außerdem sagt man doch dass Elektromotoren ein nahezu gleichbleibendes Drehmoment haben. Daher werde ich doch in jeder Situation in etwa 100Nm haben oder nicht?

Kommentar von atoemlein ,

Folgendes:
Nein, man hat selten ein gleichbleibendes Drehmoment. Das kommt sehr auf den Motortyp an, es gibt zig Elektromotortypen.

Wenn du einen ungeregelten Permanentmagnet-DC-Getriebemotor hast, so ist das Drehmoment im Stillstand am grössten.

Wie gesagt vermute ich, dass die rund 50Nm (48) das Drehmoment bei der Nenndrehzahl sind. Hast du technische Daten von diesem Motörchen?
Und da es ein Getriebemotor mit massiver Untersetzung ist, hat hier tatsächlich die mechanische Last nur wenig Einfluss auf die Drehzahl.


Und nochmals ein Nein:

Das Drehmoment von 50Nm bedeutet, 50 Newton bei 1m Radius.
Bei 0.15m Radius hast du nicht weniger, sondern mehr Kraft am Radumfang, also 333N.

Aber: Ich denke mal laut:

Leistung ist Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit.
Winkelgeschwindigkeit ist Leistung durch Drehmoment.
Also hast du bei 50W und 50Nm eine Winkelgeschwindigkeit von 1 (Radiant). Das entspricht 0.16 Umdrehungen pro Sekunde oder 9,5 Umdrehungen pro Minute oder 6,3 Sekunden für eine Umdrehung!
Fazit: Das Motörchen ist zwar sehr "kraft"voll, aber wohl viel zu langsam .

Mit einem Rad von 1m Radius hast du eben pro Motor die Kraft von 50N, Welche du auf die Strasse bringst, 6,28 Meter pro Umdrehung, also 6,28 Meter in 6,3 Sekunden, also 1m/s oder 3,6 km/h.
Bei 0.15m Radius hast du zwar 333N Kraft pro Motor, aber nur 0,54 km/h...

Mit dem zweiten Motor verdoppelst du nur die Kraft, nicht die Geschwindigkeit.
Und wenn du bei 50W bleibst, und mit einem andern Getriebe eine weniger starke Untersetzung wählst, gewinnst du zwar Geschwindigkeit, verlierst aber gleichermassen an Kraft.
Die zuvor angenommene Geschwindigkeit von 5km/h und 36 N erreichst du aber nur mit Rädern, die über 2m Durchmesser haben!


Kommentar von Maxi290997 ,

Ok, das war ja sehr ausführlich, ich werde jetzt auch mal etwas ausführlicher. Hier ist erstmal ein Link zum Artikel:

http://www.ebay.de/itm/WG102BD77-1-Getriebemotor-102mm-12V-50W-48Nm-75-45U-min-P...

Wie Du siehst sind die 48Nm das absolute Maximum. Es gibt noch einige Daten mehr, aber ich glaube es ist einfacher wenn Du dir die Tabelle in der Beschreibung ansiehst anstatt dass ich alles hier nochmal durcheinander hinschreibe ;-)

Was mich wundert: Wieso wird in der Beschreibung eine Drehzahl von bis zu 70U/min angegeben?

Ich glaube ich habe gerade die Antwort gefunden. Mit fallendem Drehmoment steigt die Drehzahl. Wie das sein kann weiss ich jetzt nicht aber der Online Rechner sagt bei 50W und 10Nm (Dem Nenndrehmoment) eine Drehzahl von 47 voraus was ja mit den 45 aus der Beschreibung übereinstimmt. 

Alternativ hätte ich noch folgenden Motor mit 350W gefunden: http://www.ebay.de/itm/MY1016-DC-Motor-Bursten-Gleichstrom-250W-350W-24V-36V-0-7...

Der Nachteil bei dem ist ich bräuchte wahrscheinlich ein riesiges Zahnrad am Rad für eine gute Übersetzung und ausreichend Drehmoment... den gibt es auch so ähnlich noch mit 1000W aber da wäre es ja das gleiche Problem. 

Um es mal aufzulösen würde ich gerne eine elektrische Schubkarre bauen, mit einer Steuerung über Arduino und am Besten einer Fernbedienung. Das Gerät soll sich wie ein Panzer bewegen und lenken und soll daher 6 Räder bekommen. Alles in Allem also an sich schon ein sehr schweres Gerät. Plus Zuladung sollten es also so etwa 100-150kg werden. Ich habe im Internet etwas Ähnliches gefunden, was allerdings zu teuer ist, nicht ferngesteuert und vor allem, nicht selbst gebaut;D... (http://www.jansen-versand.de/werkzeuge-und-maschinen/schubkarren-dumper/134/moto...)

Dieses Gerät hat einen 750W Motor, und sogar eine Zuladung von 500kg... so viel brauche ich eigentlich nicht.. Ideal, bzw. etwas übermotorisiert sollten daher doch wahrscheinlich 2 der 350W Motoren mit angeschraubter Untersetzung sein. Diese müsste ich nur irgendwo finden... Was hältst Du von dem Vorschlag?

Kommentar von Maxi290997 ,

Ich habe ein Ritzel mit 80 Zähnen gefunden. Das würde von der Größe her passen und damit hätte ich dann nach meinen Berechnungen 8,87Nm pro Motor. Und eine Drehzahl von 380U/min. Das wäre viel zu schnell aber würde in Realität durch jegliche Widerstände ja auch viel geringer sein oder?

Ich habe mittlerweile das Gefühl dass bei der Frage welcher Motor nur ausprobieren hilft... Oder kann man mithilfe von meinen Angaben was es schaffen muss sagen ich brauche den Motor xy?

Kommentar von atoemlein ,

Du musst nicht zwingend ausprobieren, wenn du genau weisst, was du willst. Du musst

Drehzahl und Leistung kennen, oder
Drehzahl und Drehmoment:

  • Wenn du die gewünschte Geschwindigkeit und die Radgrösse weisst, dann kannst du die richtige Drehzahl des Getriebemotors wählen. Wenn du die Über- bzw. Untersetzung noch selber beeinflussen willst (Ketten, Ritzel), muss du das miteinberechnen.
  • Wenn du die nötige Zugkraft kennst (Eigengewicht, Ladung, Rollwiderstand, Steigung), dann kannst du aus Kraft mal Geschwindigkeit die nötige Leistung bestimmen (plus etwas Reserve einrechnen).
  • (Aus Leistung und und Drehzahl ergibt sich auch das Drehmoment.)

Nochmal die nötigen Formeln:

  • P = F * v
  • P = M * ω
  • ω = 2π * n

n = Drehzahl pro Sekunde
ω=Winkelgeschwindigkeit
P = Leistung
M = Drehmoment
F = Kraft
v = Geschwindigkeit

Antwort
von christi12345, 55

Da sind sich die "Fachleute" im Internet auch nicht sicher.

Die überzeugenste Variante war: 

Im Niedrigen Drehzahlbereich ist das Drehmoment wichtig, im höheren Drehzahlbereich die Leistung. Die Leistung bestimmt auch zum Teil die Höchstgeschwindigkeit.

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