das Wesen der Motore T1

E-Bike, Pedelec, Elektrofahrrad
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doran

das Wesen der Motore T1

Beitrag von doran »

Bei den Motoren muß man etwas über die Ursprungsformen wissen, um die heutigen Fahrmotoren für Pedelecs zu verstehen.

Am Anfang war der Gleichstrommotor mit Kollektor ( Stromrichter ) als Nebenschluß u als Reihenschlußmaschine. Heißt: das Erregerfeld ist parallel zum Anker oder in Reihe geschaltet. Der Nebenschlußläufer behält immer ein gleichmäßiges Erregerfeld da parallelgeschaltet. Er läuft bei Lastschwankungen ziemlich instabil - reagiert bei Lastsprüngen mit Drehzahlsprüngen, begrenzt seine Höchstdrehzahl bei Leerlauf selber. Sein Drehmoment ist ausreichend - gleichbleibend. Der Universalmotor der "ersten Tage" im E-Motorenbau. Beim Reihenschluß-Motor liegt der Anker in Reihe mit der Erregerwicklung. Wird die Last größer - sinkt zunächst die Drehzahl - Die Gegeninduktion der Ankerspannung verringert sich - der Ankerstrom steigt - damit steigt auch der Strom in der Erregerwicklung -das Drehmoment nimmt zu - der Motor wird schneller bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Bezogen auf die Baugröße entwickeln soche Motoren Drehmomente - ähnlich wie großvolumige Diesel bei Traktoren oder LKW. Dies waren die klassischen Straßenbahn u Gleichstromlok - Motoren von Einst. Ohne Last geht der Motor durch - er steigert seine Drehzahl bis die Fliehkräfte den Motor zerstören. Kluge Leute bei Siemens ca.1880..1900 kombinierten beide Grundtypen zum Doppelschlußläufer. Der Motor bekam eine Reihen u eine Parallelfeldwicklung. Je nach Auslegung tendierte der Motor mehr zum Reihenschluß oder Nebenschluß -Motor mit entsprechenden Eigenschaften. Gleichstrommotoren in der ursprünglichen Form gab es als 2 -polige Motoren - rasch wurde wegen mangelnder Gebrauchstüchtigkeit höhere Polzahlen eingeführt. 4 für Spielzeug u Kleinmotoren, 6 - 12 für mittlere Größen - bis 24 u darüber hinaus für Größere u
Spezialmotoren. Mit den Polzahlen verhält es sich ähnlich wie mit der Zyinderanzahl beim Benzin u Dieselmotor. 6..12- Zylindermotore laufen ruhiger als 2..4 zylindrige Motoren. Vielzylindrige Motoren haben gleichmäßigere Drehmomentverläufe, oft sind sie auch in der Bauform größer, verhalten sich in der Gesamtcharakteristik als durchzugsstärker ,sind aber teurer in der Herstellung. So laufen Vielpolmaschinen unter Last besser an, drehen im abgeregelten Betrieb länger rund - bleiben unter Last später stehen - sind aber teurer. Mit 4 bis 8 poligen Motoren kommt man beim Pedelec nicht weit. Als Standard hat sich 16 - 24 polig herauskristallisiert. Die Gleichstrommotoren wurden in den 50er Jahren nach u nach durch Wechselstrom u Drehstrommotoren abgelöst .Da man beim Pedelec durch den Akku Gleichstrom zur Verfügung hat, war man gezwungen auf diese "alten Motore " zurückzugreifen. In den "ersten Tagen" des Pedelec ( etwa 1994-2000 ) verwendete man diese Nebenschlußmotore für billige Nachrüstungen - etwas teurere Ausführungen hatten Doppelschlußmaschinen. Vereinzelt tauchen solche Antriebe als Nachrüstsatz noch im Internet auf. Um erste Gehversuche u Erfahrungen mit der Technik zu machen (für spätere "E.-Schrauberaktivitäten") eine gute Möglichkeit. Laufen u unterstützen tun sie sicherlich. Das Problem ist die Steuerung. Ein gesetzeskonformes u gebrauchstüchtiges Pedelec zu bauen, ist damit praktisch nicht möglich. Man kann den Motor parallel zum Treten mitlaufen lassen, wobei er dann mitschiebt. Kommt man zum Stehen u schaltet den Motor nicht aus, kann er durchbrennen. Wird der Motor so stark gewählt daß man ohne Treten fahren kann - so hat man ein E-Bike ( Mofa ) das wollen viele aus Rechtsgründen nicht. Der Übergang vom nicht mehr "Treten-müssen" zum "Treten-müssen" ist fließend - rechtlich kaum einzuordnen. Einen Tretsensor, der proportional der Tretkraft eine Motorleistung aktiviert, müßte man aufwendig in Analogtechnik bauen. ( elektronisch machbar aber aufwendig) Der Preis stünde in keinem Verhältnis zum Nutzen. Die Industriemotoren alter Tage ( vor 1950 ) wurden über Vorwiderstände zum Erregerfeld gesteuert (in der einfachsten Form), Pedelecmotore müßten mit dieser alten Technik als "fremderregte Doppelschlußmaschinen" mit Felsteller u Anlasser für den Ankerstrom ausgeführt werden. Die "Älteren" unter den Lesern werden sich noch an die "Wasseranlasser" beim Karussel auf der Kirmes erinnern. Das Wasserbad eine Salzlösug, (mit veränderbarer Eintauchtiefe der Kontaktplatten) diente als Vorwiderstand für den Ankerstrom. Die verbratene Steuerleistung erwärmte das Wasserbad bis zum Verdampfen. Dann kippte man im Sommer eine Kanne Wasser hinzu - einfach u für Jeden handhabbar. Für Kinder interessant - das zu beobachten. In der Industrie nahm man bei größeren Leistungen veränderbare induktive Spulen sogenannte "Transduktoren" ( magnetische Vorwiderstände - magnetisch steuerbar, da wurde weniger Steuerleistung verbraten.) Für private Anwendung ist dies alles zu groß - zu schwer - zu teuer - zu ineffizient. Regelbare Vorwiderstände ( Lastpotentiometer ) wurden anfangs bei den Pedelecs ausprobiert - verbrauchten aber zu viel nicht nutzbare Leistung - Leistung die man sinnvoller zum Antrieb des Rades brauchte. So war diese Technik schnell an ihre Grenzen gelangt. Die Folge war daß die Pedelecbewegung stagnierte, bis Antriebe verfügbar wurden, die diese Probleme beherrschten, wie folgt beschrieben - verlustarme proportionale Motorsteuerung - ein möglichst großes u konstantes Drehmoment bei einem Wirkungsgrad besser 80%. Bion-x u Sanyo - Motoren ereichen heute 85 - 87 % mit Tendenz nach 90%. Etwa ab 2000 waren solche Neuentwicklungen zu zivilen Preisen auf dem Markt. Damit konnte die Durchsetzung auf dem Markt in Angriff genommen werden. Eine wohlwollende "EU-Gesetzgebung" hat dann für politischen Rückenwind gesorgt.

Abgeschlossen ist die Entwicklung der Steuerungen u der Motoren nicht. Wie immer, hat jedes System Vor u Nachteile u jeder Hersteller "schwört" auf das Seinige. Es konkurieren mehrere Systeme um die Gunst des Käufers, der Markt entscheidet!

Man braucht nicht alle Einzelheiten zu behalten - es reicht, wenn man sich auf das Wesentliche als "Hintergrundwissen" beschränkt !
In einem folgenden Bericht werde ich die verbreitetsten neuen Bauarten der Pedelecmotore dem interessierten" Forum - Leser " näher bringen - für heute wäre das zu viel ... Gruß Doran
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Sporti
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Re: das Wesen der Motore T1

Beitrag von Sporti »

Natürlich sind wir interessiert.
Habe heute in der Oldtimer Praxis 1/2009 einen Artikel über die Gleichstrom motoren und den neueren Drehstrommotoren gelesen.
Die Drehstrommotoren haben schon bei Leerlaufdrehzahl den vollen Ladestrom, und sind bei gleichen Abmessungen deutlich leistungsstärker, und der Kohlebürstenverschleiß ist geringer.
Während bei er Gleichstrommaschine zue Eigenerregung der Restmagnetismus ausreicht, ist er bei der Drehstrommaschine zu gering.


In dieser Zeitung auch ein schöner Artikel über die Quickly, Motor, Stärken und Schwächen (Hatfast keine Schwächen), so einen müßte es über die Saxonette auch mal geben.


Sporti
Webseite: http://fambalser.wix.com/balser
3D-Saxonetten Druckteile: https://www.thingiverse.com/sportidesign/designs
Sporti's Garage Filme:https://www.youtube.com/channel/UCa9fKgCiEQWCgFEA7RKaXxg?view_as=subscriber
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Dieter-K
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Re: das Wesen der Motore T1

Beitrag von Dieter-K »

Und da verließen sie ihn, den Dieter.
Von Elektromotoren verstehe ich wenig. Von den unterschiedlichen Lichtmaschinentypen und ihrer Beschaltung schon mehr.
Aber der Text von Doran wird ja noch lange im Forum sein. Da kann ich ihn später noch einmal nachlesen.

Grüße - Dieter
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