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E-Bike-Bastler05
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Hallo. Ich bin Eric, 17 Jahre alt und habe ein für meine Verhältnisse recht großes Projekt gestartet. Durch Zufall fand ich bei meinem Opa in der Scheune ein altes Fahrrad und einen kleinen Drehstrommotor.
Mit Elektrik habe ich mich im letzten halben Jahr sehr stark beschäftigt und so erstmal ein paar Grundlagen gelernt.
Was ich möchte: Ein 26" Zoll-Rad mit Ritzel vorn einbauen, das Ritzel 3-4 mal durchbohren und mit Schrauben eine Riemenscheibe daran befestigen. Die Schwinge möchte auf beiden Seiten durchbohren und mit Schrauben wieder schräg über dem Vorderrad Stützen anbringen, die ein Blech halten sollen, wo der Motor mit Batterie und Wechselrichter befestigt werden soll.
Der Sinus-Wechselrichter wird bestellt und schafft dauerhaft 1000W und wird mit 85-92% Wirkungsgrad beworben. Ich gehe mal von 85 aus.
Da ich schlecht mit Starkstrom arbeiten kann, muss ich den Motor in Steinmetzschaltung bei 220V betreiben. Das soll die Motorleistung auf 65-70% absenken, ich gehe von 65 aus.
Motortypenschild: 250W bei 220/380V 1,42/0,82A; cos phi= 0,74; 4-polige Asynchronmaschine bei 1370U/min
Die 250W sind Wellenleistung bei 380V.
Bei 65% in Steinmetzschaltung wären das 162,5W Wellenleistung. Der Motor läuft soweit gut, ich habe einen 18MFD-Betriebskondensator angebracht, der bis 400V aushält.
Der Motor wandelt ja ein Teil des Stroms in Wärme um. Liege ich richtig, wenn ich 0,74 als Wirkungsgrad nehme?
Dann hätte er einen Stromverbrauch von 219,6W. An der Batterie würde ich (85% Wechselrichter) 258,3W aus der Batterie verbrauchen.
Am Fahrrad wäre eine Autobatterie wegen des hohen Gewichts (ca. 15kg) unpraktisch, daher sehe ich eine 12V Bleigel-Batterie mit 7Ah und 2kg vor.
Frage: Ich berechne jetzt die Batterielaufzeit bis zur Tiefenentladung. Ist das wirklich nur so kurz?
12V×7Ah=84Wh
84Wh÷258,3W= 0,325h= ca. 19 Minuten
Bischen wenig, wenn man überlegt, dass der knapp 7kg Motor, 3kg Spannungswandler, 2kg Batterie und die Vorrichtung dafür extra Leistung erfordern.
Ich habe ein paar Berechnungen zu Geschwindigkeit und Drehmoment am Rad gemacht, bei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen und Größe der Riemenscheibe, siehe Bilder.
Als wahrscheinlich effektivste Übersetzung habe ich mich für 1:10 entschieden.
Der Motor selbst hat bei 0,25kW und N=1370 ein Nenndrehmoment von, hmm steht nicht auf dem Schild, kurz ausrechnen:
(9550×0,25):1370=1,133 Nm
Wenn meine Scheibe am Rad 10 mal so groß wird, hätte ich durch den Motor 10-faches Drehmoment 11,33 Nm und 0,1-fache Drehzahl 137.
Die entspricht auf den Radumfang vom 26" Rad übertragen einer Geschwindigkeit von 17,1km/h Milchmädchenrechnung ohne Schlupf.
Ich denke das ist gut, weil ich brauche keinen 3km/h Traktor, aber der Motor soll auch ein wenig spürbar noch unterstützen. Normal fahre ich gemütlich so etwa bei 15-20km/h, dort kann mir der Motor helfen.
Ein Problem kann ich ziemlich gut lösen. Asynchronmotoren fungieren am Stromnetz bei höher Drehzahl als Nenndrehzahl als Generator. Würde ich also den Motor hinten haben, wo ich auch selbst durch das treten beschleunige, dann würde ich den Motor mit antreiben und laufe Gefahr, dass er abbremst und Strom zurück in den Wechselrichter speist. Dieser geht sicher dann sofort aus oder kaputt.
Deshalb baue ich den vorn dran, weil sich die Kettenritzel, quasi dann mit Schrauben verbunden meine Riemenscheibe, immer nur so schnell drehen, wie sie angetrieben werden, kann der Motor nicht überdrehen egal wie schnell ich fahre.
Dann muss ich gucken, das der Motor nicht abtourt, ich darf also nicht unter 17km/h kommen, weil dann der Motor heiß wird und viel Strom zieht. Dann wäre ja meine Batterie nach 100m alle.
Er darf auch nicht unter Last anlaufen, da Motoren in Steinmetzschaltung ein sehr schwaches Anlaufmoment haben, daher müsste ich einen Mechanismus bauen, wann der Motor antreibt und wann nicht.
Auf meiner Skizze sollte man meine Idee gut erkennen. Auf der Platform über dem Rad steht ja dann der Motor drauf, wird aber nicht festgeschraubt, sondern die Schrauben am Fuß werden durch eine Führung gesteckt und locker befestigt, sodads man den Motor in der Führung verschieben kann. Über dem Motor will ich noch eine große freidrehende Riemenscheibe mit Metallstangen anbringen und den Riemen direkt am Rad darüber laufen lassen. Der Motor muss dann innerhalb der Riemenlaufbahn sein. Dort kann er lastfrei anlaufen.
Während der Fahrt wäre ein Zugseil praktisch, was den Motor in Richtung fahrer zieht. Damit will ich ihn per Zughebel(Vorderbremse oder sowas) am den Riemen pressen, sodass er dann seine Kraft übertragen kann. Auf der Vorderseite soll er an der Plattform mit starken federn fixiert sein, damit er immer wieder in diese Position kommt. Lass ich los, überträgt er keine Kraft mehr und läuft im Leerlauf. In dieser Postion wird er dann ein/ausgeschaltet.
Theoretisch sollte es möglich sein und mich würde es riesig freuen, wenn das Projekt klappt. Das bauen wird das schwierigste, rechnen kann man viel.
Leider verbrauche ich fast doppelt soviel Leistung, als ich an Kraft am Rad bekomme. Der Motor schluckt 26% Wärme, der Wechselrichter schluckt 15% Wärme, der Riemen überträgt auch nicht 100%ig die Kraft. Naja, sehr ineffizient mein Projekt, was mich auch ein bischen demotiviert.
Ich habe mich hier angemeldet, um euch zu fragen, was ihr davon haltet und ob mir vielleicht bitte Tipps geben könnt, wie ich das effizienter (vor allem kostengünstig, weil ich bin arm als Lehrling) umsetzen kann bzw. auch die Akkulaufzeit erhöhen kann.
Danke, wenn ihr bis hierher gelesen habt. Schaut euch die Bilder an, da seht ihr den Motor, das Typenschild und meine Rechnungen. Eigene Erfahrungen eurerseits wären auch total toll.
Danke schonmal und an alle noch ein frohes neues Jahr!
Mit Elektrik habe ich mich im letzten halben Jahr sehr stark beschäftigt und so erstmal ein paar Grundlagen gelernt.
Was ich möchte: Ein 26" Zoll-Rad mit Ritzel vorn einbauen, das Ritzel 3-4 mal durchbohren und mit Schrauben eine Riemenscheibe daran befestigen. Die Schwinge möchte auf beiden Seiten durchbohren und mit Schrauben wieder schräg über dem Vorderrad Stützen anbringen, die ein Blech halten sollen, wo der Motor mit Batterie und Wechselrichter befestigt werden soll.
Der Sinus-Wechselrichter wird bestellt und schafft dauerhaft 1000W und wird mit 85-92% Wirkungsgrad beworben. Ich gehe mal von 85 aus.
Da ich schlecht mit Starkstrom arbeiten kann, muss ich den Motor in Steinmetzschaltung bei 220V betreiben. Das soll die Motorleistung auf 65-70% absenken, ich gehe von 65 aus.
Motortypenschild: 250W bei 220/380V 1,42/0,82A; cos phi= 0,74; 4-polige Asynchronmaschine bei 1370U/min
Die 250W sind Wellenleistung bei 380V.
Bei 65% in Steinmetzschaltung wären das 162,5W Wellenleistung. Der Motor läuft soweit gut, ich habe einen 18MFD-Betriebskondensator angebracht, der bis 400V aushält.
Der Motor wandelt ja ein Teil des Stroms in Wärme um. Liege ich richtig, wenn ich 0,74 als Wirkungsgrad nehme?
Dann hätte er einen Stromverbrauch von 219,6W. An der Batterie würde ich (85% Wechselrichter) 258,3W aus der Batterie verbrauchen.
Am Fahrrad wäre eine Autobatterie wegen des hohen Gewichts (ca. 15kg) unpraktisch, daher sehe ich eine 12V Bleigel-Batterie mit 7Ah und 2kg vor.
Frage: Ich berechne jetzt die Batterielaufzeit bis zur Tiefenentladung. Ist das wirklich nur so kurz?
12V×7Ah=84Wh
84Wh÷258,3W= 0,325h= ca. 19 Minuten
Bischen wenig, wenn man überlegt, dass der knapp 7kg Motor, 3kg Spannungswandler, 2kg Batterie und die Vorrichtung dafür extra Leistung erfordern.
Ich habe ein paar Berechnungen zu Geschwindigkeit und Drehmoment am Rad gemacht, bei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen und Größe der Riemenscheibe, siehe Bilder.
Als wahrscheinlich effektivste Übersetzung habe ich mich für 1:10 entschieden.
Der Motor selbst hat bei 0,25kW und N=1370 ein Nenndrehmoment von, hmm steht nicht auf dem Schild, kurz ausrechnen:
(9550×0,25):1370=1,133 Nm
Wenn meine Scheibe am Rad 10 mal so groß wird, hätte ich durch den Motor 10-faches Drehmoment 11,33 Nm und 0,1-fache Drehzahl 137.
Die entspricht auf den Radumfang vom 26" Rad übertragen einer Geschwindigkeit von 17,1km/h Milchmädchenrechnung ohne Schlupf.
Ich denke das ist gut, weil ich brauche keinen 3km/h Traktor, aber der Motor soll auch ein wenig spürbar noch unterstützen. Normal fahre ich gemütlich so etwa bei 15-20km/h, dort kann mir der Motor helfen.
Ein Problem kann ich ziemlich gut lösen. Asynchronmotoren fungieren am Stromnetz bei höher Drehzahl als Nenndrehzahl als Generator. Würde ich also den Motor hinten haben, wo ich auch selbst durch das treten beschleunige, dann würde ich den Motor mit antreiben und laufe Gefahr, dass er abbremst und Strom zurück in den Wechselrichter speist. Dieser geht sicher dann sofort aus oder kaputt.
Deshalb baue ich den vorn dran, weil sich die Kettenritzel, quasi dann mit Schrauben verbunden meine Riemenscheibe, immer nur so schnell drehen, wie sie angetrieben werden, kann der Motor nicht überdrehen egal wie schnell ich fahre.
Dann muss ich gucken, das der Motor nicht abtourt, ich darf also nicht unter 17km/h kommen, weil dann der Motor heiß wird und viel Strom zieht. Dann wäre ja meine Batterie nach 100m alle.
Er darf auch nicht unter Last anlaufen, da Motoren in Steinmetzschaltung ein sehr schwaches Anlaufmoment haben, daher müsste ich einen Mechanismus bauen, wann der Motor antreibt und wann nicht.
Auf meiner Skizze sollte man meine Idee gut erkennen. Auf der Platform über dem Rad steht ja dann der Motor drauf, wird aber nicht festgeschraubt, sondern die Schrauben am Fuß werden durch eine Führung gesteckt und locker befestigt, sodads man den Motor in der Führung verschieben kann. Über dem Motor will ich noch eine große freidrehende Riemenscheibe mit Metallstangen anbringen und den Riemen direkt am Rad darüber laufen lassen. Der Motor muss dann innerhalb der Riemenlaufbahn sein. Dort kann er lastfrei anlaufen.
Während der Fahrt wäre ein Zugseil praktisch, was den Motor in Richtung fahrer zieht. Damit will ich ihn per Zughebel(Vorderbremse oder sowas) am den Riemen pressen, sodass er dann seine Kraft übertragen kann. Auf der Vorderseite soll er an der Plattform mit starken federn fixiert sein, damit er immer wieder in diese Position kommt. Lass ich los, überträgt er keine Kraft mehr und läuft im Leerlauf. In dieser Postion wird er dann ein/ausgeschaltet.
Theoretisch sollte es möglich sein und mich würde es riesig freuen, wenn das Projekt klappt. Das bauen wird das schwierigste, rechnen kann man viel.
Leider verbrauche ich fast doppelt soviel Leistung, als ich an Kraft am Rad bekomme. Der Motor schluckt 26% Wärme, der Wechselrichter schluckt 15% Wärme, der Riemen überträgt auch nicht 100%ig die Kraft. Naja, sehr ineffizient mein Projekt, was mich auch ein bischen demotiviert.
Ich habe mich hier angemeldet, um euch zu fragen, was ihr davon haltet und ob mir vielleicht bitte Tipps geben könnt, wie ich das effizienter (vor allem kostengünstig, weil ich bin arm als Lehrling) umsetzen kann bzw. auch die Akkulaufzeit erhöhen kann.
Danke, wenn ihr bis hierher gelesen habt. Schaut euch die Bilder an, da seht ihr den Motor, das Typenschild und meine Rechnungen. Eigene Erfahrungen eurerseits wären auch total toll.
Danke schonmal und an alle noch ein frohes neues Jahr!
