Wicklungswiderstand des Motors – so messen Sie ihn

 

Von Lauren Nagel

„Wicklungswiderstand“ ist ein Wert, den Sie wahrscheinlich schon einmal in einem Datenblatt für Elektromotoren gesehen haben. Er ist vielleicht nicht das Erste, wonach Sie suchen, kann aber nützlich sein.

In diesem Artikel erklären wir, was dieser Wert aussagt und wie Sie ihn für Ihr Projekt nutzen können.

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist der Wicklungswiderstand eines Motors
2. Wicklungswiderstand und Motorleistung
3. Messung des Motorwicklungswiderstands – mit einem Ohmmeter
4. Wie Sie den Motorwicklungswiderstand in Ihrem Projekt nutzen

1. Was ist der Motorwicklungswiderstand

Der Motorwicklungswiderstand ist eine grundlegende Eigenschaft der Drahtspulen, aus denen Stator und Rotor eines Elektromotors bestehen. Er gibt an, wie stark die Drahtspulen den elektrischen Stromfluss behindern.

Der Widerstand des Drahtes führt dazu, dass ein Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt wird, was mit einem geringeren Wirkungsgrad des Motors einhergeht. Darüber hinaus kann dieser Motor durch die Wärme überhitzen und schließlich ausfallen, weshalb es unerlässlich ist, sicherzustellen, dass der Wicklungswiderstand in einem sicheren Bereich liegt.

Der Wicklungswiderstand ist eine Funktion der Länge, der Querschnittsfläche (Drahtstärke) und des spezifischen Widerstands des in den Spulen verwendeten Drahtes sowie der Windungszahl der Spule. Er wird auch von der Temperatur des Motors beeinflusst, wobei höhere Temperaturen aufgrund der erhöhten Schwingungs- und Kollisionsrate der Metallionen zu einem höheren Widerstand führen.

Weiterführende Literatur: Wie bürstenlose Motoren funktionieren & wie man sie testet

2. Wicklungswiderstand und Motorleistung

Der Wicklungswiderstand eines Elektromotors spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung seiner Leistungseigenschaften. Ein höherer Wicklungswiderstand führt beispielsweise zu einer geringeren Leistungsabgabe, einem niedrigeren Wirkungsgrad und höheren Wärmeverlusten. 

Umgekehrt kann ein niedrigerer Wicklungswiderstand zu einer übermäßigen Stromaufnahme führen, die den Motor und die damit verbundene Ausrüstung beschädigen kann. Daher ist es sinnvoll, den Wicklungswiderstand von Elektromotoren zu messen und zu überwachen, um eine optimale Leistung sicherzustellen und Schäden zu vermeiden.

Der Wicklungswiderstand wird in der Regel durch Messung der Spannung und des Stroms im Motor bestimmt. Der Widerstand wird anschließend mithilfe des Ohmschen Gesetzes berechnet, das besagt, dass der Widerstand der Spannung geteilt durch den Strom entspricht.

Diese Messung kann verwendet werden, um Fehler in der Spule, wie Kurzschlüsse oder Kabelbrüche, zu erkennen, und auch zur Diagnose anderer Probleme im Motor, wie Problemen mit den Lagern oder der Ansteuerschaltung.

Weiterführende Literatur: Wie man den Wirkungsgrad eines bürstenlosen Motors misst

3. Messung des Motorwicklungswiderstands

Eine einfache Möglichkeit, den Motorwicklungswiderstand zu messen, ist die Verwendung eines Ohmmeters/Multimeters. So geht's.

So verwenden Sie ein Multimeter zur Messung des Motorwicklungswiderstands:

1. Schalten Sie die Stromversorgung Ihres Motors ab.
2. Kommen Sie an die Motorwicklung heran: Möglicherweise müssen Sie eine Abdeckung entfernen oder den Motor zerlegen, um an die Wicklung zu gelangen.
3. Identifizieren Sie die Wicklungsterminals: Suchen Sie nach dem Schaltplan des Motors oder Markierungen an den Terminals, um den Anfangs- und Endpunkt der Wicklung zu identifizieren.
4. Schalten Sie das Ohmmeter/Multimeter ein: Wenn Sie ein Multimeter verwenden, wählen Sie die Ohmmeter-Funktion. Wählen Sie den geeigneten Bereich für den erwarteten Widerstandswert der Motorwicklung. Wenn Sie sich nicht sicher sind, beginnen Sie mit dem höchsten Bereich und arbeiten Sie sich nach unten.
5. Verbinden Sie die Messspitzen: Verbinden Sie die Messspitzen des Messgeräts mit den Wicklungsterminals. Stellen Sie sicher, dass die Messspitzen guten Kontakt haben und dass keine Kurzschlüsse vorliegen.
6. Leiten Sie einen Prüfstrom durch den Draht: Der Wert des Prüfstroms sollte entsprechend dem Nenndauerstrom der Wicklung ausgewählt werden. Der Prüfstrom sollte 10 % des Nenndauerstroms der Wicklung nicht überschreiten.
7. Lesen Sie den Widerstand ab: Notieren Sie den auf dem Messgerät angezeigten Widerstandswert. Wenn der Wert im vom Hersteller empfohlenen Bereich liegt, funktioniert die Wicklung Ihres Motors wahrscheinlich korrekt. Wenn der Wert außerhalb des Bereichs liegt, kann ein Problem mit der Wicklung oder dem Motor vorliegen.
8. Berechnen Sie den Wicklungswiderstand: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um den Wicklungswiderstand zu berechnen. Dazu teilen Sie die an der Wicklung angelegte Spannung durch den daraus resultierenden Strom. Wenn beispielsweise die Spannung an der Wicklung 10 Volt beträgt und der daraus resultierende Strom 1 Ampere ist, beträgt der Wicklungswiderstand 10 Ohm (R = V/I).
9. Wiederholen Sie den Test: Um die Genauigkeit sicherzustellen, ist es ratsam, den Test mehrmals zu wiederholen und den Durchschnitt der Messwerte zu bilden.

Weiterführende Literatur: Leistungs- und Wirkungsanalyse bürstenloser Motoren

4. Wie Sie den Motorwicklungswiderstand in Ihrem Projekt nutzen

Elektromotorenhersteller geben den Wicklungswiderstand eines Motors als Spezifikation an, damit Kunden die elektrischen Eigenschaften und Leistungsmöglichkeiten des Motors besser verstehen können.

 

Hier sind einige Möglichkeiten, wie Sie den Motorwicklungswiderstand in Ihrem Projekt nutzen können:

1. Um ein Modell des Motors zu erstellen: Mit dem Wicklungswiderstand können Sie ein Modell Ihres Motors erstellen, das in der Designphase nützlich sein kann. Um ein geeignetes theoretisches Modell zu erstellen, müssen Sie außerdem wissen, welche Art von Wicklung Ihr Motor hat (Stern oder Dreieck). In der Praxis haben wir festgestellt, dass es oft erhebliche Unterschiede zwischen den experimentellen und theoretischen Modellen gibt (>30 % Fehler bei bestimmten Messungen), daher empfehlen wir auch, Ihre Motoren mit einem Schubstand zu testen, um die Leistung abzuschätzen.
2. Überprüfung des Motordesigns: Kunden können überprüfen, ob ihr Motor den vom Hersteller angegebenen Design- und Leistungsspezifikationen entspricht. Durch Messung des Wicklungswiderstands können Kunden prüfen, ob die Drahtstärke, die Windungszahl und andere Designparameter des Motors mit den zugesicherten Angaben übereinstimmen.
3. Optimierung der Motorleistung: der Wicklungswiderstand kann Kunden dabei helfen, die geeignete Ansteuerschaltung und die Lastcharakteristik für die beste Leistung auszuwählen. Ein höherer Wicklungswiderstand kann beispielsweise zu erhöhter Erwärmung und geringerem Wirkungsgrad führen, während ein niedrigerer Widerstand zu einer übermäßigen Stromaufnahme und Schäden am Motor führen kann.
4. Diagnose von Motorfehlern: eine erhebliche Abweichung vom vom Hersteller angegebenen Widerstandswert kann auf einen Fehler hinweisen, wie z. B. eine defekte oder kurzgeschlossene Wicklung.
5. Auswahl einer idealen Motor-Propeller-Kombination: Motoren mit höherem Wicklungswiderstand haben in der Regel ein geringeres Drehmoment, können aber mit kleineren Propellern schneller drehen, während Motoren mit niedrigerem Widerstand ein höheres Drehmoment haben und besser für größere Propeller geeignet sind.
6. Berechnung des Motorwirkungsgrads: Durch Messung der Stromaufnahme und der Spannung am Motor kann der Drohnenbauer die vom Motor verbrauchte Leistung berechnen. Der Wicklungswiderstand kann verwendet werden, um die als Wärme dissipierte Leistung zu berechnen. Durch den Vergleich der verbrauchten Leistung mit der dissipierten Leistung kann der Benutzer den Wirkungsgrad des Motors abschätzen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Motorwicklungswiderstand ein nützlicher Wert für Ihr Projekt sein kann und sich mit einem Multimeter leicht messen lässt.

Er kann Ihnen helfen, die geeignete Motor-Propeller-Kombination auszuwählen, die Motoransteuerschaltung zu entwerfen, Fehler im Motor zu erkennen und den Motorwirkungsgrad zu berechnen. 

Durch Berücksichtigung des Wicklungswiderstands zusammen mit anderen elektrischen Eigenschaften können Drohnenbauer die Leistung ihrer Drohne optimieren und einen zuverlässigen Betrieb fördern.

Wenn Sie damit beginnen möchten, Ihre Elektromotoren zu charakterisieren, sehen Sie sich unsere Motortest-Tools an: 

• Series 1585 - misst bis zu 5 kgf Schub / 2 Nm Drehmoment
• Flight Stand 15 - misst bis zu 15 kgf Schub / 8 Nm Drehmoment
• Flight Stand 50 - misst bis zu 50 kgf Schub / 30 Nm Drehmoment
• Flight Stand 150 - misst bis zu 150 kgf Schub / 150 Nm Drehmoment
• Flight Stand 500 - misst bis zu 500 kgf Schub / 1500 Nm Drehmoment