Welche Stromaufnahme hat eine Motorsteuerung?

Thema:

Wie gross ist die Strom- oder Leistungsaufnahme einer Motorsteuerung?

Lösung:

Die Leistungsaufnahme eines Reglers setzt sich zusammen aus der Strom- bzw. Leistungsaufnahme ...

• ... seiner internen Elektronik
  z.B. Prozessor, Speicher, DC/DC-Wandler, Logiksteuerung, ...
• ... der eventuell angeschlossenen Peripherie
  z.B. Geber, Hallsensoren, Sensoren, Aktoren, Bremsen, ...
• ... durch die Stromaufnahme des Motors in seinem Arbeitspunkt.

Die Stromaufnahme der internen Elektronik einer Motorsteuerung einschließlich der typischerweise angeschlossenen Sensoren liegt häufig im Bereich von 100 ... 200 mA, d.h. beträgt nur wenige Watt. Diese Strom- bzw. Leistungsaufnahme kann in den meisten Fällen vernachlässigt werden, wenn der Motor aktiv ist und eine Last bewegt.

Die Endstufe einer Motorsteuerung arbeitet wie ein Leistungswandler mit einem hohen Wirkungsgrad von typisch 95 ... 98%. Der Eingangsstrom der Motorsteuerung, welcher durch den Motorbetrieb verursacht wird, lässt sich grob aus dem Arbeitspunkt des Motors (= Drehzahl und Drehmoment) und der Versorgungsspannung der Steuerung berechnen, wie in den folgenden öffentlichen Support Center Dokumenten beschrieben:

• Motorsteuerung: Eingangsstrom, Motorstrom, Leistungswandler 
• EPOS4 / IDX: Berechnung der elektrischen Motorleistung

Spezifische Aspekte bei einem batteriebetriebenen Gerät:

Im Falle eines batteriebetriebenen Geräts ist die Stromaufnahme der Motorsteuerung und angeschlossener Peripherie-Komponenten im "Disable"-Zustand von größerer Bedeutung. Diese Stromaufnahme hängt letztlich von der internen Elektronik der Steuerung und den effektiv angeschlossenen und aktiven Encodern, Sensoren und dem Zustand der Aktoren ab. Auch der Betriebszustand der Motorsteuerung kann einen geringen Einfluss haben. Daher ist es nicht möglich, einen verbindlichen Wert anzugeben, ohne die konkrete Systemumgebung und den Systemzustand zu kennen. Selbst dann ist recht anspruchsvoll und zeitaufwändig die Stromaufnahme auf der Grundlage vieler Datenblätter und des Zustands von Sensoren und Aktoren zu berechnen. Effizienter und empfehlenswerter ist es stattdessen die Stromaufnahme der Motorsteuerung mit allen angeschlossenen Sensoren und Aktoren durch eine Messung zu überprüfen. Letztendlich ist eine solche sehr einfache Messung des Eingangsstroms der Motorsteuerung mit einem Multimeter immer der beste Weg, um einen zuverlässigen Kennwert für eine Systemumgebung und einen konkreten Betriebszustand zu erhalten.

Ergänzende Anmerkung:

Die spezifizierten Motordaten und wahrscheinlich auch die Stromaufnahme leistungsfähigerer Aktoren (z.B. einer Bremse) haben Toleranzen von typ. ±10%. Das bedeutet, dass die tatsächliche Stromaufnahme auch bei definierter Drehmomentabgabe des Motors später je nach konkretem (identischem) Motor oder Aktuator (z.B. Bremse) aus einer Produktionsserie ebenfalls um +/-10% variieren kann. Bei leistungsstarken Antrieben ist diese Schwankung der Stromaufnahme des Motors oder Aktuators oft höher als die Stromaufnahme der internen Elektronik des Reglers oder der externen peripheren Sensoren.

Querverweis:

• Wie wird die Leistungsaufnahme einer Bremse berechnet?