{"id":26173,"date":"2026-10-26T10:53:04","date_gmt":"2026-10-26T02:53:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/?p=26173"},"modified":"2026-10-29T16:52:41","modified_gmt":"2026-10-29T08:52:41","slug":"12-v-vs-24-v-bldc-motorwicklungen-was-aendert-sich-wenn-die-wellenleistung-gleich-bleibt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/12-v-vs-24-v-bldc-motorwicklungen-was-aendert-sich-wenn-die-wellenleistung-gleich-bleibt\/","title":{"rendered":"12-V- vs. 24-V-BLDC-Motorwicklungen: Was \u00e4ndert sich, wenn die Wellenleistung gleich bleibt?"},"content":{"rendered":"

Zwei BLDC-Motoren k\u00f6nnen bei unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten die gleiche Wellenleistung liefern. Ein aussagekr\u00e4ftiger Vergleich zwischen 12 V und 24 V beginnt daher mit einem klar definierten Betriebspunkt.<\/p>\n

Aufeinander abgestimmte Wicklungskonstruktionen ver\u00e4ndern die Motorkonstanten und die Anforderungen an den Phasenstrom. Die Anlegung einer h\u00f6heren Gleichstrom-Busspannung an eine unver\u00e4nderte Wicklung ist ein Sonderfall, der andere Steuerungs- und thermische \u00dcberpr\u00fcfungen erfordert.<\/p>\n

<\/span>Was bedeutet gleiche Wellenleistung f\u00fcr 12-V- und 24-V-BLDC-Motoren?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Wellenleistung, Drehzahl und Drehmoment<\/span><\/h3>\n

Die mechanische Ausgangsleistung h\u00e4ngt vom Drehmoment der rotierenden Welle und ihrer Winkelgeschwindigkeit ab. Die Versorgungsspannung allein bestimmt keine dieser Gr\u00f6\u00dfen.<\/p>\n

F\u00fcr eine rotierende Welle gilt die Beziehung P_shaft = T \u00d7 omega, wobei P_shaft die Leistung in Watt, T das Drehmoment in N\u00b7m und omega die Winkelgeschwindigkeit in rad\/s ist.<\/p>\n

Um die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute in die Winkelgeschwindigkeit umzurechnen, verwenden Sie \u03c9 = 2 \u00d7 \u03c0 \u00d7 U\/min \/ 60. Diese Umrechnung erm\u00f6glicht einen einheitlichen Vergleich der Anforderungen an Drehmoment und Drehzahl.<\/p>\n

Betrachten wir als Beispiel eine Wellenlast von 60 W. Bei 3.000 U\/min betr\u00e4gt das erforderliche Drehmoment etwa 0,191 N\u00b7m. Bei 1.500 U\/min steigt es auf etwa 0,382 N\u00b7m an.<\/p>\n

Beide Betriebspunkte liefern die gleiche mechanische Leistung, stellen jedoch unterschiedliche Anforderungen an Drehmoment und Strom. Eine gleiche Wellenleistung bedeutet daher nicht zwangsl\u00e4ufig eine gleichwertige elektromagnetische Belastung.<\/p>\n

Beim Vergleich verschiedener Wicklungsspannungsoptionen sollten Ingenieure kl\u00e4ren, ob nur die Ausgangsleistung konstant bleibt oder ob auch die Wellendrehzahl und das Drehmoment unver\u00e4ndert bleiben m\u00fcssen.<\/p>\n

<\/span>Einen fairen Vergleich erstellen<\/span><\/h3>\n

Ein kontrollierter Vergleich sollte nach M\u00f6glichkeit identische Zieldrehzahl, Drehmoment, Einschaltdauer, Motorgeometrie und K\u00fchlbedingungen verwenden. Diese Anforderungen helfen dabei, wicklungsbedingte Unterschiede zu isolieren.<\/p>\n

Auch die mechanische Messgrenze spielt eine Rolle. Die Motorwellenleistung und die Getriebeausgangsleistung sind unterschiedliche Gr\u00f6\u00dfen, wenn zwischen den beiden Stellen \u00dcbertragungsverluste auftreten.<\/p>\n

Die elektrische Eingangsleistung muss gesondert betrachtet werden, da Motoren mit identischer Wellenleistung unterschiedliche Wirkungsgrade aufweisen k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzliche Verluste in der Wicklung oder der Steuerung erh\u00f6hen die erforderliche Eingangsleistung.<\/p>\n

Ingenieure sollten zudem zwischen der Nennspannung des Motors und der tats\u00e4chlichen Gleichstrom-Sammelschienenspannung unterscheiden. Bei einem System mit einer Nennspannung von 24 V k\u00f6nnen w\u00e4hrend des Anlaufs, der Beschleunigung und des regenerativen Betriebs Schwankungen in der Versorgungsspannung auftreten.<\/p>\n

F\u00fcr Wicklungsvergleiche ist ein spezifizierter mechanischer Betriebspunkt, der durch einen definierten elektrischen Versorgungsbereich und eine definierte thermische Umgebung gest\u00fctzt wird, die n\u00fctzlichste Referenz.<\/p>\n

<\/span>Wie verhalten sich Gleichstrom-Sammelschienenstrom und Phasenstrom bei 12 V und 24 V im Vergleich?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Gleichstrom-Eingangsleistung und Versorgungsstrom<\/span><\/h3>\n

Bei einer festen elektrischen Eingangsleistung verringert eine Erh\u00f6hung der Gleichstromversorgungsspannung den durchschnittlichen Strombedarf aus einer Quelle mit nahezu konstanter Spannung. Dieser Zusammenhang wirkt sich auf die externe Stromverteilung aus.<\/p>\n

Bei einer ann\u00e4hernd konstanten Sammelschienenspannung und stabilen Betriebsbedingungen l\u00e4sst sich die Eingangsleistung mit P_in = V_bus \u00d7 I_bus absch\u00e4tzen, wobei die Spannung in Volt und der Strom in Ampere angegeben werden.<\/p>\n

Schwanken jedoch Bus-Spannung und -Strom, entspricht die tats\u00e4chliche durchschnittliche Eingangsleistung dem zeitlichen Mittelwert ihres momentanen Produkts v_bus(t) \u00d7 i_bus(t).<\/p>\n

Bei synchronisierten, gleichm\u00e4\u00dfig verteilten Messwerten l\u00e4sst sich die durchschnittliche Eingangsleistung \u00fcber das gew\u00e4hlte Messintervall durch P_in = Summe(v_k \u00d7 i_k) \/ N n\u00e4herungsweise bestimmen.<\/p>\n

Das separate Multiplizieren von gemittelten Spannungs- und Stromwerten f\u00fchrt im Allgemeinen nicht zum korrekten Ergebnis, wenn deren Schwankungen miteinander korrelieren. Daher sind die Messbandbreite und die Abtastausrichtung von Bedeutung.<\/p>\n

Betrachten wir als Beispiel einen Antrieb, der bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 80 % vom Gleichstromeingang des Reglers bis zur Welle eine Wellenleistung von 60 W liefert. Die erforderliche Gleichstrom-Eingangsleistung betr\u00e4gt 75 W.<\/p>\n

Bei einer konstanten Versorgungsspannung von 12 V betr\u00e4gt der berechnete Eingangsstrom 6,25 A. Bei einer konstanten Versorgungsspannung von 24 V betr\u00e4gt er 3,125 A.<\/p>\n

Diese Werte gehen von gleichem Wirkungsgrad und station\u00e4ren Betriebsbedingungen aus. Sie veranschaulichen eher die elektrischen Zusammenh\u00e4nge, als dass sie die Leistung eines bestimmten Motors spezifizieren.<\/p>\n

Ein niedrigerer Gleichstrom-Eingangsstrom kann die Erw\u00e4rmung der Kabel und den Spannungsabfall verringern. Die Verbesserung h\u00e4ngt jedoch vom Leiterwiderstand, den tats\u00e4chlichen Stromverl\u00e4ufen und der Installation ab.<\/p>\n

<\/span>Zusammenhang zwischen Phasenstrom und Motordrehmoment<\/span><\/h3>\n

Ein BLDC-Motortreiber nutzt elektronische Schaltung, um die von der Gleichstrombusleitung an die Motorphasen gelieferten Str\u00f6me zu regeln. Der durch eine Motorwicklung flie\u00dfende Strom entspricht im Allgemeinen nicht dem Durchschnittsstrom, der in den Treiber eintritt.<\/p>\n

Durch PWM-Schaltung entstehen Intervalle mit angelegter Spannung und Stromr\u00fcckf\u00fchrung. Infolgedessen k\u00f6nnen die Phasenstr\u00f6me auch dann noch betr\u00e4chtlich sein, wenn der momentane Gleichstromversorgungsstrom relativ gering ist.<\/p>\n

Die Anforderungen an den Phasenstrom h\u00e4ngen in erster Linie von der Drehmomentkonstante des Motors und dem erforderlichen elektromagnetischen Drehmoment ab. Die Sammelschienen-Spannung beeinflusst die F\u00e4higkeit des Treibers, diese Str\u00f6me aufzubauen und zu regeln.<\/p>\n

Bei einer ordnungsgem\u00e4\u00df geregelten, unver\u00e4nderten Wicklung f\u00fchrt eine Verdopplung der Sammelschienen-Spannung nicht automatisch zu einer Halbierung des Phasenstroms, der zur Erzeugung des gleichen Wellendrehmoments erforderlich ist.<\/p>\n

Eine angepasste Neukonstruktion der Wicklung kann den erforderlichen Phasenstrom reduzieren, da sich deren Drehmomentkonstante \u00e4ndert. Dieser Effekt muss von der Verringerung des Gleichstrom-Eingangsstroms unterschieden werden.<\/p>\n

Ingenieure sollten kl\u00e4ren, ob sich die Spezifikationen des Treibers auf den Phasen-Effektivstrom, den Phasen-Spitzenstrom, den Dauerstrom oder den Gleichstrom-Versorgungsstrom beziehen. Diese Messgr\u00f6\u00dfen sind nicht austauschbar.<\/p>\n

<\/span>Messanforderungen f\u00fcr zuverl\u00e4ssige Vergleiche<\/span><\/h3>\n

Bei Gleichstrom-Leistungsmessungen sollten Spannung und Strom gleichzeitig an einer definierten elektrischen Grenze erfasst werden. Das Messintervall sollte den vorgesehenen Betriebszustand widerspiegeln.<\/p>\n

F\u00fcr den Phasenstrom sind eine geeignete Messmethode und Bandbreite erforderlich, wobei die Effektivwerte \u00fcber repr\u00e4sentative elektrische Zyklen berechnet werden. Spitzenwerte sollten, sofern relevant, separat erfasst werden.<\/p>\n

Die Definitionen der Stromgr\u00f6\u00dfen h\u00e4ngen zudem von der Motoranschlussart und der Steuerungsmethode ab. Sinusf\u00f6rmige Kommutierung und Sechs-Schritt-Kommutierung k\u00f6nnen unter vergleichbaren Lasten unterschiedliche Stromwellenformen erzeugen.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Parameter<\/strong><\/td>\nMessort<\/strong><\/td>\nTechnische Bedeutung<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Gleichstrom-Sammelschienenspannung<\/td>\nDefinierte Gleichstrom-Eingangsanschl\u00fcsse des Reglers<\/td>\nErmittelt die tats\u00e4chlich verf\u00fcgbare Versorgungsspannung und deren Schwankungen.<\/td>\n<\/tr>\n
Durchschnittlicher Gleichstrom-Eingangsstrom<\/td>\nGleichstromversorgungsanschluss<\/td>\nZeigt den durchschnittlichen Versorgungsbedarf an; verwenden Sie den effektiven Effektivwert des Stroms und Transienten, wenn Sie die Erw\u00e4rmung der Leiter und den Schutz pr\u00fcfen.<\/td>\n<\/tr>\n
Durchschnittliche elektrische Eingangsleistung<\/td>\nSynchronisierte Messungen von Bus-Spannung und -Strom<\/td>\nUnterst\u00fctzt Wirkungsgradberechnungen unter Verwendung der durchschnittlichen Momentanleistung.<\/td>\n<\/tr>\n
Phasen-Effektivstrom<\/td>\nVorggebene Motorphasenleiter<\/td>\nUnterst\u00fctzt Berechnungen der Wicklungserw\u00e4rmung und die kontinuierliche Auswertung des Treiber-Stroms.<\/td>\n<\/tr>\n
Phasen-Spitzenstrom<\/td>\nMotorphasenleiter<\/td>\nUnterst\u00fctzt die \u00dcberpr\u00fcfung von transienten Drehmomenten und Strombegrenzungen.<\/td>\n<\/tr>\n
Motorwellenleistung<\/td>\nMotor-Abtriebswelle<\/td>\nLegt die mechanische Leistung f\u00fcr Effizienz- und Lastvergleiche fest.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/span>Wie unterscheidet sich eine angepasste 24-V-Wicklung von einer 12-V-Wicklung?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Wicklungswindungen, Gegen-EMK und Drehzahlkonstante<\/span><\/h3>\n

Eine Neugestaltung der angepassten Wicklung ver\u00e4ndert das elektromagnetische Verh\u00e4ltnis zwischen angelegter Spannung, Wellendrehzahl und Phasenstrom, wobei der beabsichtigte mechanische Betriebspunkt beibehalten wird.<\/p>\n

Eine Erh\u00f6hung der effektiven Anzahl der Reihenschliffe erh\u00f6ht die bei einer gegebenen Drehzahl erzeugte Gegen-EMK, vorausgesetzt, die magnetische Geometrie und die Flussbedingungen bleiben vergleichbar.<\/p>\n

Die Gegen-EMK-Konstante Ke steigt daher unter idealen Bedingungen in etwa mit der Anzahl der Wicklungswindungen an. Die Drehzahlkonstante Kv, ausgedr\u00fcckt unter Verwendung einer einheitlichen Spannungskonvention, \u00e4ndert sich umgekehrt.<\/p>\n

Eine beispielhafte 24-V-Wicklung kann etwa doppelt so viele Reihenschaltungen aufweisen wie ihr 12-V-Pendant. Bei idealer Skalierung verdoppelt sich Ke, w\u00e4hrend Kv sich auf etwa die H\u00e4lfte verringert.<\/p>\n

Diese Anordnung erm\u00f6glicht es dem neu konstruierten Motor, bei etwa doppelt so hohem Spannungsbedarf die gleiche Drehzahl anzustreben. Dies bedeutet jedoch nicht, dass jede praktische Konstruktion einer exakt proportionalen Skalierung folgt.<\/p>\n

Die tats\u00e4chlichen Wicklungskonfigurationen h\u00e4ngen von der Schlitzgeometrie, dem Magnetfluss, den Anschlussanordnungen, der Leiteranordnung und dem erforderlichen Drehzahl-Drehmoment-Bereich ab.<\/p>\n

<\/span>Drehmomentkonstante und erforderlicher Phasenstrom<\/span><\/h3>\n

Die Drehmomentkonstante Kt setzt die Erzeugung des elektromagnetischen Drehmoments in Beziehung zum Strom unter einer festgelegten Messkonvention. Bei vergleichbaren magnetischen Bedingungen steigt Kt in etwa mit der Anzahl der effektiven Reihenspulenwindungen.<\/p>\n

Bei einer ideal abgestimmten Skalierung der Wicklung verdoppelt sich Kt bei Verdopplung der Wicklungswindungen. Der f\u00fcr ein gegebenes elektromagnetisches Drehmoment erforderliche Strom sinkt dann auf etwa die H\u00e4lfte.<\/p>\n

Zur Veranschaulichung: Nehmen wir an, eine urspr\u00fcngliche Wicklung ben\u00f6tigt bei einem bestimmten Drehmoment 4 A Phasen-Effektivstrom unter Verwendung einer definierten sinusf\u00f6rmigen Regelungskonvention.<\/p>\n

Eine angepasste Neukonstruktion mit doppelter Drehmomentkonstante k\u00f6nnte theoretisch das gleiche elektromagnetische Drehmoment bei etwa 2 A erzeugen, vorausgesetzt, die magnetischen Bedingungen und Regelungsdefinitionen sind gleichwertig.<\/p>\n

Das tats\u00e4chliche Wellendrehmoment h\u00e4ngt zudem von mechanischen Verlusten, der Stromwellenform, der magnetischen S\u00e4ttigung und der Temperatur ab. Diese Einfl\u00fcsse m\u00fcssen ber\u00fccksichtigt werden, bevor ideale Verh\u00e4ltnisse auf die Hardware \u00fcbertragen werden.<\/p>\n

Bei der Spezifizierung kundenspezifischer BLDC-Motorkonfigurationen<\/a> von Gian Transmission sollten Ingenieure neben der vorgesehenen Drehzahl, dem Drehmoment und den Steuerungsbedingungen auch die erforderlichen Wicklungskonstanten angeben.<\/p>\n

<\/span>Wicklungswiderstand, Induktivit\u00e4t und Kupferausf\u00fcllung<\/span><\/h3>\n

\"BLDC<\/p>\n

Die einzelnen Spulen veranschaulichen den Kompromiss zwischen Windungszahl und Drahtst\u00e4rke. Sie stellen weder gemessene interne Wicklungen noch eine verifizierte Spannungsumrechnung des abgebildeten Motors dar.<\/p>\n

Eine Erh\u00f6hung der Windungszahl erfordert zus\u00e4tzliche Leiterl\u00e4nge. Bei einer festen Schlitzfl\u00e4che erfordert die Unterbringung weiterer Windungen in der Regel eine Verringerung des Querschnitts der einzelnen Leiter oder eine \u00c4nderung der Wicklungsanordnung.<\/p>\n

Unter der idealen Annahme eines gleichm\u00e4\u00dfigen Kupferf\u00fcllgrads verdoppelt sich bei einer Verdopplung der Windungszahl die Leiterl\u00e4nge in etwa, w\u00e4hrend sich der Leiterquerschnitt halbiert. Unter diesen idealen Wicklungsannahmen betr\u00e4gt der resultierende elektrische Widerstand etwa das Vierfache seines urspr\u00fcnglichen Werts.<\/p>\n

Der Wicklungswiderstand l\u00e4sst sich anhand der Formel R = \u03c1 \u00d7 L \/ A absch\u00e4tzen, wobei \u03c1 den spezifischen Widerstand des Leiters, L die Leiterl\u00e4nge und A den Leiterquerschnitt darstellt.<\/p>\n

Dieses Modell geht von vergleichbarer mittlerer Windungsl\u00e4nge, Leitermaterial, Wicklungstemperatur und effektiver Kupferausnutzung aus. Praktische Unterschiede in der Isolationsdicke und der Geometrie der Endwindungen ver\u00e4ndern das Ergebnis.<\/p>\n

Auch die Wicklungsinduktivit\u00e4t \u00e4ndert sich. Bei unver\u00e4nderter magnetischer Geometrie und ann\u00e4hernd linearen magnetischen Bedingungen skaliert die Induktivit\u00e4t im Allgemeinen mit dem Quadrat der effektiven Windungszahl.<\/p>\n

Eine Verdopplung der Windungszahl kann daher zu einer etwa vierfachen Induktivit\u00e4t f\u00fchren. S\u00e4ttigung, Streufluss, Wicklungsverteilung und gegenseitige Kopplung k\u00f6nnen dazu f\u00fchren, dass die tats\u00e4chlichen Werte davon abweichen.<\/p>\n

Der Widerstand beeinflusst den station\u00e4ren Spannungsabfall und die Erw\u00e4rmung des Kupfers. Die Induktivit\u00e4t beeinflusst die Stromwelligkeit und die Geschwindigkeit, mit der sich der Strom unter einer angelegten Spannung \u00e4ndern kann.<\/p>\n

Ingenieure sollten angeben, ob sich die Werte f\u00fcr Widerstand und Induktivit\u00e4t auf einzelne Phasen oder auf die Phasenanschl\u00fcsse beziehen. Auch die Messtemperatur, die Frequenz und die Rotorposition k\u00f6nnen eine Rolle spielen.<\/p>\n

<\/span>Sch\u00e4tzung der Kupferverluste bei einer ideal angepassten Neuwicklung<\/span><\/h3>\n

Die ohmsche Erw\u00e4rmung in Motorwicklungen wird durch deren elektrischen Widerstand und den durch sie flie\u00dfenden Effektivstrom bestimmt. Bei drei identischen Phasen betr\u00e4gt der gesamte Kupferverlust P_cu = 3 \u00d7 I_phase_rms\u00b2 \u00d7 R_phase.<\/p>\n

Diese Formel geht davon aus, dass R_phase jede vollst\u00e4ndige Phasenwicklung bei ihrer Betriebstemperatur darstellt, w\u00e4hrend I_phase_rms den tats\u00e4chlichen Effektivstrom in dieser Wicklung angibt.<\/p>\n

Betrachten wir als Beispiel einen dreiphasigen, sterngeschalteten Motor mit einem Phasenwiderstand von 0,20 Ohm und einem Phasen-Effektivstrom von 4 A.<\/p>\n

Sein berechneter Kupferverlust betr\u00e4gt 3 \u00d7 4\u00b2 \u00d7 0,20 = 9,6 W. Diese angenommenen Werte dienen als Berechnungsbeispiel und stellen keine Produktspezifikation dar.<\/p>\n

Wenn eine angepasste Wicklung ihre Windungszahl verdoppelt, betr\u00e4gt der ideale Widerstand 0,80 Ohm, w\u00e4hrend der erforderliche Phasen-Effektivstrom auf 2 A sinkt.<\/p>\n

Der entsprechende Verlust betr\u00e4gt 3 \u00d7 2\u00b2 \u00d7 0,80 = 9,6 W. Somit f\u00fchrt eine ideale Spannungsskalierung nicht zwangsl\u00e4ufig zu einer Verringerung der Kupferverluste in der Wicklung.<\/p>\n

Die praktischen Ergebnisse k\u00f6nnen abweichen, da sich der Wicklungswiderstand mit der Temperatur \u00e4ndert und die Leiteranordnung, die Stromwelligkeit, der Kupferf\u00fcllgrad sowie die magnetische Belastung m\u00f6glicherweise nicht gleichbleibend sind.<\/p>\n

<\/span>Was passiert, wenn eine vorhandene 12-V-BLDC-Wicklung mit 24 V betrieben wird?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Elektrische Parameter bleiben unver\u00e4ndert<\/span><\/h3>\n

Der Anschluss einer bestehenden Wicklung an einen Gleichstrom-Bus mit h\u00f6herer Spannung ver\u00e4ndert weder ihre Windungszahl noch ihre magnetische Geometrie oder ihre grundlegenden Wicklungskonstanten.<\/p>\n

Ihr Kv, Kt, Widerstand und ihre Induktivit\u00e4t bleiben bei vergleichbaren Temperaturen und magnetischen Bedingungen ann\u00e4hernd unver\u00e4ndert. Der verf\u00fcgbare elektrische Spannungsspielraum nimmt jedoch zu.<\/p>\n

Bei h\u00f6heren Drehzahlen steigt die Gegen-EMK des Motors. Durch die zus\u00e4tzliche Bus-Spannung kann der Treiber m\u00f6glicherweise die Phasenstromregelung aufrechterhalten, wo eine Versorgung mit niedrigerer Spannung bereits an ihre Grenzen sto\u00dfen w\u00fcrde.<\/p>\n

Dies kann unter geeigneter Steuerung den erreichbaren Drehzahlbereich erweitern, bedeutet jedoch nicht, dass der Motor mechanisch oder thermisch f\u00fcr den Betrieb bei h\u00f6heren Drehzahlen zugelassen ist.<\/p>\n

Ein ungeregelter oder falsch konfigurierter Antrieb kann den Motor \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Drehzahlen oder Str\u00f6men aussetzen. Die Spannungskompatibilit\u00e4t muss daher Betriebsgrenzen und das Schutzverhalten ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n

<\/span>Stromregelung und Betriebsgrenzen<\/span><\/h3>\n

Ein geeigneter Motortreiber kann den Phasenstrom mittels PWM regeln, wodurch eine unver\u00e4nderte Wicklung trotz eines h\u00f6heren Gleichstrom-Busses mit ihrer urspr\u00fcnglichen Drehzahl und ihrem urspr\u00fcnglichen Drehmoment betrieben werden kann.<\/p>\n

Bei gleichem elektromagnetischem Drehmoment und unver\u00e4ndertem Kt bleibt der erforderliche Phasenstromwert in etwa gleich. Die h\u00f6here Busspannung f\u00fchrt nicht automatisch zu einer Verringerung der Wicklungserw\u00e4rmung.<\/p>\n

Die Nennspannungen des Reglers, die Komponenten der Leistungsstufe, die Strommessung, die Isolation und die Schutzschwellen m\u00fcssen den tats\u00e4chlichen Versorgungsbedingungen, einschlie\u00dflich Transienten und R\u00fcckspeisung, gerecht werden.<\/p>\n

Eine h\u00f6here Bus-Spannung kann sich auch auf Stromwelligkeit, Schaltverluste und elektromagnetische St\u00f6rungen auswirken. Reglereinstellungen, die bei 12 V angemessen sind, m\u00fcssen vor dem Betrieb mit 24 V m\u00f6glicherweise \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n

Die an einer Wicklung verf\u00fcgbare Spannung muss die Gegen-EMK, den ohmschen Spannungsabfall und den induktiven Spannungsbedarf \u00fcberwinden. Die Modulationsf\u00e4higkeit des Wechselrichters schr\u00e4nkt die nutzbare Spannung zus\u00e4tzlich ein.<\/p>\n

Diese Faktoren bestimmen, wie schnell der Strom w\u00e4hrend der Beschleunigung oder bei Lastst\u00f6rungen ansteigen kann. Zus\u00e4tzlicher Spannungsspielraum kann das dynamische Ansprechverhalten verbessern, sofern der Regler dies zul\u00e4sst.<\/p>\n

Ingenieure sollten nicht davon ausgehen, dass ein f\u00fcr den 12-V-Betrieb ausgelegter Motor einen 24-V-Bus sicher nutzen kann, ohne dass die Kompatibilit\u00e4t dokumentiert und repr\u00e4sentative Tests durchgef\u00fchrt wurden.<\/p>\n

<\/span>Inwiefern unterscheidet sich dies von einer angepassten Neuwicklung?<\/span><\/h3>\n

Bei einer angepassten 24-V-Neuwicklung werden die Windungszahl, die Drehmomentkonstante, die Gegen-EMK-Konstante, der Phasenwiderstand und die Induktivit\u00e4t ge\u00e4ndert, um eine andere elektrische Betriebskonfiguration zu unterst\u00fctzen.<\/p>\n

Eine unver\u00e4nderte, mit 24 V betriebene Wicklung beh\u00e4lt ihr urspr\u00fcngliches Verh\u00e4ltnis von Strom zu Drehmoment bei. Der Treiber regelt stattdessen die erh\u00f6hte verf\u00fcgbare Spannung \u00fcber seine Regelungsstrategie.<\/p>\n

Beide Konfigurationen liefern zwar m\u00f6glicherweise die gleiche Wellenleistung, doch ihre Phasenstrombedarfe, elektrischen Verluste, Spannungsreserven und Anforderungen an den Regler m\u00fcssen nicht \u00fcbereinstimmen.<\/p>\n

<\/span>Wie wirken sich 12-V- und 24-V-Wicklungen auf Verluste, Temperatur und Anforderungen an den Treiber aus?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Motorverluste und thermisches Verhalten<\/span><\/h3>\n

\"BLDC<\/p>\n

Diese Abbildung zeigt eine Temperaturmessung an einem station\u00e4ren Befestigungspunkt. Ein solcher Messwert dient als thermische Referenz; die Temperatur an den Hotspots der Wicklung erfordert eine validierte Messung oder Korrelation.<\/p>\n

Berechnungen mit ideal angepassten Wicklungen sagen bei gleichem elektromagnetischem Drehmoment nahezu unver\u00e4nderte Kupferverluste voraus. Der tats\u00e4chliche Wirkungsgrad des Motors h\u00e4ngt zudem von magnetischen, mechanischen und schaltbezogenen Effekten ab.<\/p>\n

Kernverluste werden durch Drehzahl, Magnetflussschwankungen und Materialeigenschaften beeinflusst. Ihre Werte lassen sich nicht allein anhand der Nennspannung der Wicklung bestimmen.<\/p>\n

Durch PWM verursachte Stromwelligkeit kann den Effektivstrom erh\u00f6hen und zus\u00e4tzliche frequenzabh\u00e4ngige Verluste verursachen. Die Anordnung der Leiter und die Reglereinstellungen beeinflussen diese Effekte.<\/p>\n

Die Wicklungstemperatur wirkt sich auf den Widerstand aus, da der spezifische Widerstand von Kupfer mit steigender Temperatur zunimmt. Bei Vergleichen sollte daher zwischen elektrischen Messungen im kalten Zustand und stabilisierten Betriebsbedingungen unterschieden werden.<\/p>\n

Die thermische Leistung h\u00e4ngt zudem von der W\u00e4rmeleitung des Geh\u00e4uses, dem Luftstrom, den Befestigungsstellen und der Betriebsdauer ab. Zwei elektrisch \u00e4hnliche Wicklungen k\u00f6nnen in unterschiedlichen Installationen unterschiedliche Temperaturen entwickeln.<\/p>\n

Bei Dauerlasttests sollten neben dem Drehmoment, der Drehzahl und dem Strom auch Wicklungs- oder entsprechend korrelierte Temperaturmessungen aufgezeichnet werden. Die Abnahmegrenzwerte m\u00fcssen die zugelassenen Isolations- und Anwendungsanforderungen widerspiegeln.<\/p>\n

<\/span>Anforderungen an Spannung und Strom des Antriebs<\/span><\/h3>\n

Bei der Auswahl des Motorantriebs m\u00fcssen sowohl die verf\u00fcgbare Gleichstrom-Sammelschienenspannung als auch der erforderliche Motorphasenstrom ber\u00fccksichtigt werden. Diese Nennwerte beschreiben unterschiedliche elektrische Belastungen innerhalb des Systems.<\/p>\n

Bei einer angepassten 24-V-Wicklung kann ein reduzierter Phasenstrombedarf andere Optionen bei der Strommessung und der Leistungsstufe erm\u00f6glichen. Eine h\u00f6here Spannung stellt jedoch entsprechende Anforderungen an die Schaltkomponenten.<\/p>\n

Der Regler muss den gesamten Sammelschienen-Spannungsbereich tolerieren, einschlie\u00dflich Versorgungstoleranz, Anlaufst\u00f6rungen und durch regenerative Energie verursachter Spannungsanstiege.<\/p>\n

PWM-Frequenz, Stromregelkreisabstimmung und Aufl\u00f6sung der Strommessung sollten im Hinblick auf Wicklungswiderstand und Induktivit\u00e4t bewertet werden. Ge\u00e4nderte Wicklungskonstanten k\u00f6nnen andere Regelparameter erfordern.<\/p>\n

Eine h\u00f6here Bus-Spannung kann den verf\u00fcgbaren Spielraum f\u00fcr das Stromverhalten verbessern, unter bestimmten Betriebsbedingungen jedoch auch die Schaltbeanspruchung oder die Stromwelligkeit erh\u00f6hen.<\/p>\n

Ingenieure, die Optionen<\/a> f\u00fcr BLDC-Motortreiber<\/a> von Gian Transmission pr\u00fcfen, sollten die elektrische Kompatibilit\u00e4t mit der ausgew\u00e4hlten Wicklung und dem vorgesehenen Regelungsverfahren sicherstellen.<\/p>\n

<\/span>Hall-sensorbasierte und sensorlose Steuerung<\/span><\/h3>\n

Beim hall-sensorbasierten Betrieb werden Rotorpositionssignale zur Unterst\u00fctzung der Kommutierung verwendet. Die Sensorversorgung, die Signalpegel, die Verdrahtung und die Anforderungen an die elektrische Isolation m\u00fcssen mit dem Regler kompatibel sein.<\/p>\n

Die sensorlose Steuerung st\u00fctzt sich in der Regel auf elektrische Messungen und Informationen zum Motormodell. Gegen-EMK-Charakteristiken, Wicklungsparameter, Drehzahl und Belastung k\u00f6nnen die Sch\u00e4tzleistung beeinflussen.<\/p>\n

Bei niedrigen Drehzahlen kann eine begrenzte Gegen-EMK die Sch\u00e4tzung der Rotorposition erschweren. Das Anlaufverhalten sollte daher unter den erforderlichen Last- und Versorgungsbedingungen \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n

Eine Neugestaltung der Wicklung kann die von einem sensorlosen Algorithmus verwendeten elektrischen Parameter ver\u00e4ndern. Bei der Inbetriebnahme des Reglers sollten diese \u00c4nderungen ber\u00fccksichtigt werden, anstatt Einstellungen ohne \u00dcberpr\u00fcfung wiederzuverwenden.<\/p>\n

<\/span>Verkabelung und Stromverteilung<\/span><\/h3>\n

Ein niedrigerer Gleichstromversorgungsstrom kann die ohmschen Verluste in der externen Verkabelung reduzieren. Bei gleichem Leiterwiderstand halbiert eine Halbierung des Stroms die I\u00b2R-Erw\u00e4rmung auf etwa ein Viertel.<\/p>\n

Dieser Vorteil gilt f\u00fcr den jeweiligen Gleichstromverteilungspfad, nicht automatisch f\u00fcr die Motorphasenleiter. Die Erw\u00e4rmung der Phasenleiter h\u00e4ngt von ihren tats\u00e4chlichen Effektivstr\u00f6men und Widerst\u00e4nden ab.<\/p>\n

Kabell\u00e4nge, Steckverbinderwiderstand, Versorgungstoleranz und zul\u00e4ssiger Spannungsabfall sollten gemeinsam \u00fcberpr\u00fcft werden. Eine Architektur mit h\u00f6herer Spannung kann die Verteilungseffizienz verbessern, ohne den Wirkungsgrad des Motors zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Auch Schutzvorrichtungen und Isolierung m\u00fcssen f\u00fcr das gesamte System geeignet sein. Ein niedrigerer Strom allein gew\u00e4hrleistet noch keine Kompatibilit\u00e4t mit einer h\u00f6heren Betriebsspannung.<\/p>\n

<\/span>Wie sollten Ingenieure 12-V- oder 24-V-BLDC-Wicklungen ausw\u00e4hlen und validieren?<\/span><\/h2>\n

<\/span>Anpassung der Wicklung an die Anwendung<\/span><\/h3>\n

Die Auswahl sollte mit den erforderlichen mechanischen Betriebsgrenzen beginnen. Ingenieure ben\u00f6tigen Informationen zu Dauerdrehmoment, Spitzendrehmoment, Wellendrehzahl, Beschleunigung und Einschaltdauer und nicht nur zur Leistung.<\/p>\n

Ein System, das haupts\u00e4chlich mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird, erfordert m\u00f6glicherweise eine andere Optimierung der Wicklung als eine Anwendung, die h\u00e4ufige Beschleunigungen und einen breiten Drehzahlbereich erfordert.<\/p>\n

Auch die verf\u00fcgbare Gleichstromversorgungsspannung spielt eine Rolle. Die ausgew\u00e4hlte Wicklung muss \u00fcber den zul\u00e4ssigen Busbereich hinweg betrieben werden k\u00f6nnen und dabei bei anspruchsvollen Drehzahl-Drehmoment-Kombinationen eine ausreichende Spannungsreserve aufweisen.<\/p>\n

Motordimensionen, Wicklungsraum, Befestigungsm\u00f6glichkeiten und K\u00fchlbedingungen schr\u00e4nken die Auslegung ein. Eine h\u00f6here Nennspannung beseitigt diese mechanischen und thermischen \u00dcberlegungen nicht.<\/p>\n

Der Vergleich sollte die Anforderungen an den Antrieb, Kabelverluste, Steckverbinder und Schutzkomponenten ber\u00fccksichtigen. Eine Konfiguration mit niedrigerem Strom kann zwar Verteilungsverluste reduzieren, f\u00fchrt jedoch zu anderen Integrationskosten.<\/p>\n

<\/span>Leistung an \u00e4quivalenten Betriebspunkten \u00fcberpr\u00fcfen<\/span><\/h3>\n

Bei den Tests sollten f\u00fcr beide Wicklungsoptionen dieselben mechanischen Betriebspunkte reproduziert werden. Das Wellendrehmoment und die Drehzahl m\u00fcssen gemessen und d\u00fcrfen nicht ausschlie\u00dflich aus den elektrischen Eingangsgr\u00f6\u00dfen abgeleitet werden.<\/p>\n

Gleichspannung und -strom sollten synchron aufgezeichnet werden, damit die durchschnittliche elektrische Momentanleistung \u00fcber dasselbe Betriebsintervall berechnet werden kann.<\/p>\n

W\u00e4hrend des transienten Betriebs k\u00f6nnen \u00c4nderungen der gespeicherten mechanischen und elektrischen Energie das gemessene Eingangs-Ausgangs-Verh\u00e4ltnis beeinflussen. Der Wirkungsgrad im station\u00e4ren Betrieb sollte nicht aus einem nicht \u00fcbereinstimmenden Beschleunigungsintervall abgeleitet werden.<\/p>\n

Wenn eine Energier\u00fcckgewinnung stattfindet, sollte die zur\u00fcckgef\u00fchrte Energie unter Verwendung einer einheitlichen Vorzeichenkonvention f\u00fcr die Leistung identifiziert werden. Positive Antriebsenergie und zur\u00fcckgewonnene Energie m\u00fcssen m\u00f6glicherweise separat ausgewiesen werden.<\/p>\n

Der Phasen-Effektivstrom, der Spitzenstrom, die Wicklungstemperatur und die Temperatur des Antriebs sollten an repr\u00e4sentativen Betriebspunkten \u00fcberwacht werden. Diese Messungen decken Grenzen auf, die bei Vergleichen mit Nennspannungen verborgen bleiben.<\/p>\n

Anlauf, Lastst\u00f6rungen, Beschleunigung, Verz\u00f6gerung und Dauerbetrieb sollten, sofern relevant, einbezogen werden. Die Pr\u00fcfungen m\u00fcssen innerhalb der vom Lieferanten genehmigten elektrischen und mechanischen Grenzwerte bleiben.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Technische Anforderung<\/strong><\/td>\nMessung oder Nachweis<\/strong><\/td>\nAbnahmekriterien<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Mechanische Leistung<\/td>\nGemessene Wellendrehzahl, Drehmoment und berechnete Leistung<\/td>\nErforderliche Betriebspunkte innerhalb der anwendungsspezifischen Toleranzen erreicht<\/td>\n<\/tr>\n
Elektrische Eingangsgr\u00f6\u00dfen<\/td>\nSynchronisierte Aufzeichnungen von Gleichstrom-Sammelschienen-Spannung und -Strom<\/td>\nEingangsleistung und Wirkungsgrad, bewertet \u00fcber entsprechende Betriebsintervalle<\/td>\n<\/tr>\n
Wicklungseigenschaften<\/td>\nWiderstand, Induktivit\u00e4t, Ke und Kt unter dokumentierten Bedingungen<\/td>\n\u00dcbereinstimmung mit der genehmigten Wicklungsauslegung und den Messkonventionen<\/td>\n<\/tr>\n
Strombelastbarkeit<\/td>\nMessungen des phasenbezogenen Effektivwerts und des Spitzenstroms<\/td>\nEinhaltung der genehmigten Betriebsgrenzen f\u00fcr Motor und Treiber<\/td>\n<\/tr>\n
Thermisches Verhalten<\/td>\nTemperaturprotokolle von Motor und Treiber unter repr\u00e4sentativen Betriebsbedingungen<\/td>\nEinhaltung anwendungsspezifischer Temperaturgrenzwerte<\/td>\n<\/tr>\n
Dynamischer Betrieb<\/td>\nAufzeichnungen zu Anlauf, Beschleunigung, Lastwechsel und Verz\u00f6gerung<\/td>\nErforderliches Ansprechverhalten ohne unzul\u00e4ssige Strombegrenzung oder Kontrollverlust erreicht<\/td>\n<\/tr>\n
Spannungskompatibilit\u00e4t<\/td>\nPr\u00fcfung \u00fcber den gesamten spezifizierten Gleichstrom-Sammelschienen-Betriebsbereich<\/td>\nStabiler Betrieb und angemessenes Schutzverhalten \u00fcber den gesamten zugelassenen Bereich<\/td>\n<\/tr>\n
Steuerungskompatibilit\u00e4t<\/td>\nBetriebsdaten mit Hall-Sensoren oder sensorlos<\/td>\n\u00dcberpr\u00fcfung der erforderlichen Leistung bei Anlauf, Kommutierung und Drehzahlregelung<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/span>Welche Informationen sollten Ingenieure Gian Transmission zur Verf\u00fcgung stellen?<\/span><\/h3>\n

Eine aussagekr\u00e4ftige Anpassungsanfrage sollte den vorgesehenen Drehzahl-Drehmoment-Bereich, den Einschaltzyklus, den verf\u00fcgbaren Versorgungsspannungsbereich sowie die erforderlichen Dauer- und Transientenbetriebsbedingungen definieren.<\/p>\n

Die Spezifikation sollte au\u00dferdem die Motorabmessungen, Befestigungsschnittstellen, Anforderungen an die Welle, K\u00fchlungsma\u00dfnahmen sowie etwaige Einschr\u00e4nkungen hinsichtlich des Wicklungsraums oder der externen Verkabelung enthalten.<\/p>\n

Die Angaben zum Antrieb sollten den zul\u00e4ssigen Phasenstrom, den Betriebsbereich des Gleichstrombusses, das Kommutierungsverfahren, die Anforderungen an die Stromregelung sowie die bevorzugte Ausf\u00fchrung (mit Hall-Sensoren oder sensorlos) umfassen.<\/p>\n

Die angeforderten elektrischen Daten sollten den Wicklungswiderstand, die Induktivit\u00e4t, die Gegen-EMK-Konstante, die Drehmomentkonstante und deren Messbedingungen angeben. Phasen- und Leitungs-zu-Leitungs-Konventionen m\u00fcssen eindeutig festgelegt sein.<\/p>\n

Die Abnahmeanforderungen sollten zwischen der Leistung bei angepasster Wicklung und der Kompatibilit\u00e4t mit h\u00f6heren Spannungen bei unver\u00e4nderter Wicklung unterscheiden. F\u00fcr jeden Fall sind geeignete elektrische Grenzwerte, Betriebsbedingungen und \u00dcberpr\u00fcfungsverfahren erforderlich.<\/p>\n

Die endg\u00fcltige technische Freigabe sollte durch kontrollierte Wicklungszeichnungen, Aufzeichnungen der elektrischen Parameter, genehmigte Treiber-Einstellungen, gemessene Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien, synchronisierte Leistungsdaten, thermische Testergebnisse und dokumentierte Abnahmeentscheidungen untermauert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Vergleichen Sie 12-V- und 24-V-BLDC-Wicklungen bei gleicher Wellenleistung. Machen Sie sich mit den Unterschieden zwischen Gleichstrom und Phasenstrom, der idealen Skalierung bei der Neuwicklung, Kupferverlusten, der Kompatibilit\u00e4t der Treiber sowie den vor der Zulassung erforderlichen Pr\u00fcfungen vertraut.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":25697,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[133],"tags":[],"class_list":["post-26173","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-unkategorisiert"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26173","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=26173"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26173\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":26175,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26173\/revisions\/26175"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/25697"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=26173"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=26173"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=26173"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}