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Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

bigurbi2
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Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 13.04.2012 - 19:04 Uhr  ·  #1
Hersteller: Elektromotor und

Typenbezeichnung: PWM

kurze Fehlerbeschreibung (2-3 Worte): Überstrom führt zu Abschaltung, aber wieso?

Meine Messgeräte::
Analog/Digital Voltmeter

Schaltbild vorhanden?:
Nein


Hallo Forum,

in unserem Mini ist eine elektrische Lenkhilfepumpe verbaut, die über Pulsweitenmodul angesteuert wird. Seit heute fällt diese sporadisch aus, weil der vom Steuergerät überwachte Betriebsstrom das Limit von 127A gelegentlich (grundlos) für Sekundenbruchteile übersteigt. Nun bin ich auf der Suche nach dem Fehler und würde mich über Unterstützung freuen, da ich nur sehr ungern 600 EUR für eine neue Lenkhilfepumpe ausgeben möchte, wenn wahrscheinlich nur eine Kleinigkeit defekt ist.

Über eine Diagnose-Software kann ich Live-Werte auslesen und sehe dort, dass der Betriebsstrom bei Geradeausfahrt um 8-12A schwankt, bei Kurvenfahrt auf ca. 20A ansteigt und beim Rangieren höhere Werte bis 80A annehmen kann. Der Motorwiderstand bleibt mit 36-38mOhm relativ konstant, eine leichte Erhöhung ist nur bei (provozierter) starker Belastung der Lenkung erkennbar. Aus mir unerklärlichen Gründen schnellt der Strom manchmal für sehr kurze Zeit (<1sec) auf sehr hohe Werte, teilweise 80...100A und gelegentlich auch über das von der Steuerung vorgegebene Limit von 127A, was dann zur Stilllegung der Lenkhilfepumpe bis zum nächsten Motorstart sowie zum Fehlerspeichereintrag führt ("FET Kurzschluss oder offener Stromkreis"). Bei allen anderen Werten kann man in diesem Moment keine wirkliche Änderung feststellen, höchstens bei der Spannung, diese steigt ebenfalls an (aber nicht so drastisch). Der Kennwert "PWM Motor Control" steht bei nicht-Belastung auf relativ konstanten 80%, beim Rangieren oder lenken steigt der Wert bis 100% an.

Wo würdet ihr den Fehler suchen? Mechanischer Defekt am Motor / Wicklung? Kann man erahnen, was da für ein Motor verbaut ist (bürstenlos?)? Wackelkontakt in der Zuleitung? Welche Werte werden wohl vom Steuergerät tatsächlich gemessen (Motorwiderstand und Spannung..?), welche rechnerisch ermittelt (Motorstrom..?)? Fragen über Fragen ;)

Freue mich über jede Unterstützung, auch wenn es sich nicht um direkte Problemlösungen sondern nur um Infos über Elektromotoren mit PWM handelt.

Grüße und vielen Dank
Markus
puntomane
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Re: Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 14.04.2012 - 07:43 Uhr  ·  #2
Hallo Marcus,
Möglichkeiten des Stromanstiegs gibt,s leider mehrere, z.B. kurzzeitige Windungsschlüsse im Motor oder aber auch Spannungseinbrüche durch Kontaktoxidationen oder lockeren kontakt in Steck / Klemmverbindern.
Stelle dich schon mal auf eine längere suche ein.
Hatte einen ähnlich Fall beim neueren Punto, nach wechseln einer def. Abblendglühlampe bekam ich den Motor nicht mehr ausgeschaltet, nach Zeit und Kostenintesiver Suche stellte sich ein intaktes Relais des Kühlerdoppel lüfters als Fehlerursache heraus, auch der wechsel des Relais durch ein Neuteil beseitigte den Fehler nicht, der im Motorsteuergerät zu suchen wäre, dessen Preis aber wie zuvermuten sei,sehr hoch ist, habe dann das betreffende Relais herausgezogen und weil der Punto für den Afrikanischen (warmen) Raum mit Doppel Kühlerlüfter ausgestattet war und wir hier in Deutschland eher gemäigte Temperaturen haben , funktioniert das aber bis heute ohne jede weitere komplikation. Auf die Bezahlung der Teilposition- Nachladung der Fahrzeugbatterie ( die sie beider der Fehlersuche leergespielt haben !!!) wartet die Werkstatt schon seit Jahren, auch sieht sie mich dort nicht wieder.

M.f.G.
harry
bigurbi2
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Re: Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 14.04.2012 - 10:04 Uhr  ·  #3
Moin moin,

den Verdacht mit fehlerhaften Kontakten hatte ich auch schon, aber müssten die dann nicht relativ schnell verbrennen wenn da Ströme von 80A durchfließen? Andere Frage, könnte ein kurzzeitiges Blockieren der Pumpe so einen schnellen Stromanstieg auslösen? Mein Gefühl sagt mir, dass ein Elektromotor zu träge ist um auf ein mechanisches Problem mit einer so zeitlich so scharf begrenzten Stromspitze zu reagieren, ich würde vermuten, dass der Strom dann langsamer abklingt. Bin mir aber nicht sicher ob ich mit diesem Gefühl richtig liege.

Grüße
Markus
siebenschuh
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Re: Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 14.04.2012 - 17:50 Uhr  ·  #4
Was soll das für ein GS-Motor sein, der keine Kohlebürsten hat?
Ich denke hier wurde ein Hauptschlussmotor eingesetzt, der bei sehr niedriger Drehzahl bzw. kurzzeitigem Stillstand der Pumpe die hohen Ströme überhaupt aufnehmen kann.
Hiervon ausgehend würde meine Untersuchungen weiterführen.
Wie wurden die Ströme überhaupt gemessen?
Die Kfz-Sicherungen schalten bestimmt nicht bei kurzzeitiger Überlastung ab. Maßgebend ist das Verhältniss von Strom und Zeit.
Ich denke dabei an die Trägheit der Sicherungen, zu der ich aber keine Aussage treffen kann.
Gruß
Manne
bigurbi2
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Re: Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 14.04.2012 - 22:11 Uhr  ·  #5
Guten Abend,

danke erstmal für deinen Beitrag. Ich dachte es wäre vllt ein EC-Motor verbaut, kenne mich halt nicht sooo arg damit aus. Ich kenne zwar die verschiedenen Motortypen aber nicht wofür man was normalerweise einsetzt.

Jedenfalls habe ich das Ding heute mal ausgebaut, zerlegt und genauer begutachtet. Der Motor hat 4 Kohlebürsten die auch noch ausreichend Material haben. Der Kommutator ist ziemlich verschlissen, sieht aber noch brauchbar aus. Im gesamten Motor war aber extrem viel Abrieb, ich vermute von den Kohlen und dem Kommutator. Eine riesige Menge Staub und Klumpen. Wäre es möglich, dass dieser Dreck gelegentlich zu Kurzschlüssen geführt hat? Jedenfalls habe ich Motor und Pumpe komplett zerlegt, gereinigt und wieder zusammengebaut. Auf der anschließenden Probefahrt trat der bisherige Fehler erstmal nicht auf, auch schien mir die Stromaufnahme des Motors deutlich konstanter als vorher (stabile 12A statt vorher schwandend 9-14A bei Geradeausfahrt). Aber ganz sicher bin ich mir noch nicht...

Zur Strommessung, ich vermute dass der Strom nicht direkt gemessen wird. Die Diagnosesoftware gibt den Wicklungswiderstand und die Motorspannung aus, ich vermute dass aus diesen beiden real gemessenen Werten sowie dem Tastverhältnis der PWM dann der Motorstrom rechnerisch bestimmt wird. Aber das ist nur eine Vermutung, welche Werte wirklich gemessen werden weiß ich auch nicht.

VIele Grüße
Markus

*edit* Es ist übrigens kein Hauptschlussmotor, es befinden sich Permanentmagneten im Gehäuse
siebenschuh
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Re: Elektromotor + PWM: Überstrom führt zu Abschaltung - wieso?

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Gepostet: 15.04.2012 - 10:42 Uhr  ·  #6
Wahrscheinlich habe ich das benötigte Drehmoment für die Pumpe überschätzt.
Mit Permanentmagneten ist kein allzu großes Drehmoment zu erziehlen, da sich die magnetische Feldstärke
des Motorfeldes mit steigender Stromaufnahme nicht erhöht.
Fehler im Anker (z. B. Windungsschluß, verschlissener Kollektor usw.) senken die Drehzahl und führen zu einer größeren Stromaufnahme.
Die Anzeige der Stromaufnahme durch die Software/Hardware der Fahrzeugelektronik ist m. E. recht ungenau.
Letztlich ist sie auch dafür auch nicht ausgelegt.
Ausgehend von der Fehlerbesschreibung denke ich die Ursache war oder ist der Motor/Kollektor.
Gruß
Manne
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