Das Dilemma mit dem Gebläsemotor und dessen Regelung
Der Gebläsemotor hat mehrere Stufen, die mit einem Drehschalter eingestellt werden können.
Sinn der Übung ist, das bei Stufe 1 der Motor sehr langsam (und leise) dreht und bei Stufe 5 der Motor
sehr schnell dreht und viel Luft aus den Düsen pustet. Damit der Motor diese unterschiedlichen
Drehzahlen abliefert wird er mit unterschiedlichen Spannungen versorgt:
1. Stufe 1,1V - 1,8V
2. Stufe 2,0V - 2,6V
3. Stufe 2,8V - 3,2V
4. Stufe 3,6V - 4,2V
5. Stufe 5,0V - 6,0V
So und genau da liegt das Problem: Das Bordnetz liefert 12 Volt während davon beim Motor zw.
1,1 und 6 Volt ankommen sollen. Diese Spannungsverringerung besorgt der sog. Regler für den
Gebläsemotor. Der macht das in einer äusserst primitiven Weise. Er wandelt die überflüssige
Spannung in Hitze um. Je geringer die Spannung sein soll (bei Stufe 1 ca. 1,5 V) desto mehr
Hitze muss erzeugt werden. Diese Hitze wird in einem variablen Widerstand erzeugt und über
ein Kühlblech abgeführt. Je mehr Hitze umso unwohler ist es dem Regler.
Alle die ihren Regler also so weit wie möglich schonen möchte sei geraten das Gebläse immer
auf Stufe 0 oder auf Stufe 5 zu betreiben. Der Reglerverschleiss ist auf Stufe 1 am höchsten,
weil da eben auch die meiste Wärme erzeugt wird.
Die Lösung um den Reglerverschleiss auf 0 zu minimieren ist auch ganz einfach: DC müsste
statt dieses billigen mechanischen Reglers einen elektronischen Regler verbauen (Mehrkosten
pro Auto ca. 9 Euro).
Dieser elektronische Regler erzeugt nämlich gar keine Hitze, denn er schaltet den Motor immer
kurz an und direkt wieder aus. Je höher die Gebläsestufe gewählt wird umso länger sind die
Anschaltzeiten. Dabei vergleicht der Regler immer die Solldrehzahl mit der der tatsächlichen
Drehzahl. Istdrehzahl über Soll = Motor aus. Istdrehzahl unter Soll = Motor an. Das ganze
wird in einer Sekunde ein paar tausendmal verglichen und korrigiert, so dass der Motor immer
mit exakt der richtigen Drehzahl arbeitet.
Im Modellbau wird das seit Jahrzehnten mit Erfolg
betrieben, warum das bei Mercedes nicht angewendet wird ist mir schleierhaft, zumal ja schon die
Innenbeleuchtung elektronisch geschaltet ist, dies jedoch beim Gebläsemotor aus Kostengründen
eingespart wurde.
Wer also etwas Geschick hat, sollte einen elektronischen Regler mal ausprobieren, gibts bei Conrad
so um 20 Euro zu kaufen. Ansonsten ist halt alle paar Jahre mal ein neuer Regler vonnöten.
Und zwar umso häufiger je mehr das Gebläse in Stufe 1 oder 2 betrieben wird. Unglücklicherweise
ist das eigentlich meine Lieblingsstufe, denn der Geräuschpegel ist nicht so hoch und der
Luftdurchsatz sehr angenehm.
14 Antworten
Hallo du Physikprofessor!
Du hast ja gar keine Ahnung was ein Widerstand für ein Bauteil ist. Miß mal den Strom! Da wirst selbst du als absolute Elektroniknull feststellen, das der mit steigender Gebläsestufe ansteigt. Er tut dies, da die Vorwiderstände abnehmen. Die Hitze ist nur ein Bruchteil! der Energie.
für dich:
R=u/I
P=U*I
MfG:
Zahn
erst denken, dann posten
Hi Virtulo,
vielen Dank, für die ausführliche und gute formulierte Erklärung und für die Mühe, die es fast allen Menschen möglich macht, diese `Regelung´ zu verstehen.
Und nun zu unserem Elektrikerlehrling aus dem ersten Lehrjahr, es könnte auch jemand aus Physik-Grundstufe sein.
Die Rede ist vom Herrn Zahn.
Erst einmal meinen herzlichen Glückwunsch.
Du hast das Ohmsche Gesetz in seiner primitivsten Schreibweise richtig zitiert.
Ich möchte dich bitten, kurz schriftlich zu begründen, warum die Ausführungen von Virtulo bezüglich der Schaltstufen nicht richtig sein sollten.
Schon einmal Danke im Voraus.
Gruß, Tempomat
Na da wird ja jemand aussergewöhnlich gewöhnlich. Und das mit Formeln aus der ersten Stunde des Physikunterrichtes, von der die zweite auch noch falsch ist.
Natürlich keine sachliche Äusserung zum Thema von Herrn Zahn. Natürlich wird der Strom mit steigender Gebläsestufe grösser. Nichts anderes habe ich geschrieben.
Aber es zu lesen und sich sachlich mit der Thematik auseinanderzusetzen war ja leider nicht möglich.
Wie schreibst du so schön: Erst denken dann posten. Dann mach das doch auch.
Zitat:
Original geschrieben von Virtulo
Na da wird ja jemand aussergewöhnlich gewöhnlich. Und das mit Formeln aus der ersten Stunde des Physikunterrichtes, von der die zweite auch noch falsch ist.
...
Aha,
da hab ich wohl nicht aufgepasst.
Dann schreibe mir mal bitte, wie du die Leistung, die in Watt angegeben wird berechnest.
Die Einheit ist WATT
Ein Watt ist übrigens 1V*A oder 1J/s.
Du hast sicherlich das verwechselt mit W=P*t. Das ist die Arbeit und für unsere Betrachtung irrelevant.
Ich habe mich nur darüber aufgeregt, das du gesagt hast,
die überflüssige Spannung wird in Hitze umgewandelt.
Das geht nicht. Um Wärme(=Leistung) zu erzeugen benötigt man neben Spannung(liegt an) auch noch Strom(fließt).
Ich gehe davon aus, das du meinst, die Energie wird in Wärme(nicht Hitze) umgewandelt. Das ist natürlich richtig.
Nicht richtig ist, das es sich um überschüssige Energie handelt.
Aus deiner Darstellung habe ich entnommen, das du der Meinung bist, das in niedrigeren Geläsestufen genau diejenige Leistung, die an der vollen Gebläseleistung fehlt in Wärme umgewandelt wird. Und genau das ist flasch, darum nochmal beide Formel zusammengefasst: P=U²/R.
Daraus ist zu entnehmen, das bei steigendem Widerstand die Leistung sinkt (man nennt das in diesem Fall indirekt proportional).
Auch nicht richtig ist, das der Regler einem Verschleiß unterliegt. Ein Widerstand, der nun einmal bei solchen Leistungen ein Kühlblech braucht, ist prinzipiell ein verschleißfreies Bauteil.
So und jetzt bin ich gespannt, nach welcher Formel du die Leistung berechnest.
Bis bald, Zahn
Nachtrag:
Auch der Transistor bei einer elektronischen Leistungsregelung wird warm, ich sags dir vorher, das du dich hinterher nicht so aufregst.
Re: Das Dilemma mit dem Gebläsemotor und dessen Regelung
Zitat:
Original geschrieben von Virtulo
.....
Der Reglerverschleiss ist auf Stufe 1 am höchsten,
weil da eben auch die meiste Wärme erzeugt wird.
Also wenn ein Widerstand kaputgeht, dann doch sich beim höchstem Strom, der in Stufe 4 fließt. Stufe eins bedeutet ja kleinster Strom, weil da die meisten Widerstände in Reihe geschaltet sind.
Zitat:
Original geschrieben von Virtulo
Dieser elektronische Regler erzeugt nämlich gar keine Hitze, denn er schaltet den Motor immer
kurz an und direkt wieder aus. Je höher die Gebläsestufe gewählt wird umso länger sind die
Anschaltzeiten.
Naja, an meinem Computer wird die CPU (viele Transistoren) sehr warm. Ein Transistor dieser Leistungsklasse wird auch heiß!
Nicht zu vergessen, das Elektromotoren einen sehr hohen Einschaltstrom haben. Kein Motor macht sowas lange mit.
Vielen Dank das es auch sachlich und fundiert geht.
Ich bin wirklich kein Physiker oder Elektriker. Tatsache ist aber nunmal, dass die Regler der Gebläsemotoren reihenweise über den Jordan gehen (vgl. die zahlreichen Threads im Mercedes-Forum).
Und DC hat im Rahmen von Mopf auch reagiert und andere Regler mit einem grösseren Kühlkörper verbaut.
Demzufolge habe ich mir das so erklärt wie im 1. Posting zu lesen ist. Da ich früher Elektromodellbau betrieben habe und dort die mechanischen Regler wg. thermischer Überbelastung quasi in Serie abrauchten, sind wir irgendwann auf elektronische Regler umgestiegen.
Die waren etwas teurer, aber sind kaum kaputt zu kriegen und auch feiner zu dosieren.
Wie dem auch sei, es mag sein, das meine Erklärung evtl. unzureichend ist, das ändert aber nichts an der Tatsache das DC hier etwas geschlampt hat. Bei keinem einzigen Auto vorher und sei es noch so alt, habe ich jemals den Regler wechseln müssen. Beim Benz hingegen schon.
Vielen Dank Virtulo
für Deinen Hinweis zu den anfälligen Gebläsemotorvorwiderständen - und daß inzwischen nachgebessert wurde.
Nur darauf kommt es an, das ist die wichtige Botschaft !
Die physikalische Besserwisserei mit Formeln, wann wo wieviel Strom Spannung oder Leistung anliegen könnte, hilft dagegen keinem weiter!
Ob ein modernerer elektronischer Regler zuverlässiger ist, als ein simpler "grober" Widerstand wäre allerdings auch erst zu beweisen...
Diese Elektronik bräuchte ja zur Ansteuerung auch wieder zusätzlichen "anfälligen" Aufwand in Form eines Potis (winzige Ströme...) oder eine Lichtschranke o.ä.
@Virtulo
Hallo, meine erste Antwort war wirklich unter aller S.
Tut mir leid, das ich das Niveau ganz schön nach unten gezogen habe.
Wenn ich dich richtig verstanden habe, willst du einen elktronischen Fahrtregler ins KFZ verpflanzen. Auch diese sind nicht ganz so einfach und m.E. auf keinen Fall zuverlässiger als ein Widerstand.
Anders sieht die Sache bei Wechselstrom aus. (Phasenanschnitt).
@Rambello
Ich habe mit Formeln begründet, was sachlich falsch war. Nämlich das die größte Belastung in der 1.Stufe ist. Tatsächlich ist die größte Belastung für den Regler die vorletzte. Dies verdeutlicht P=U²/R. Wie gesagt, ich hätte es im erstem Posting doch schon genauer erklären müssen.
Schwamm drüber
VlG Zahn
@Zahn
Du hast ja völlig recht, daß der "letzte" und "kleinste" der
Vor-Widerstände, also der für die Stufe 5, den dicksten Strom aushalten muß, eben wenn der Gebläsemotor volle Pulle läuft.
An ihm verkocht am meisten Leistung und er wird (bei gleicher Bauform) am heißesten von allen - und ist daher am anfälligsten.
Noch einen Schwamm drüber :-)
um des rätsel mal aufzuklären:
1. einen mechanischen regler hat gar kein gebläsemotor.
entweder elektrisch (widerstand) oder elektronisch.
2. die elektrischen regler (widerstand) gehen grundsätzlich gar nicht kaputt, weil jeder halbwegs begabte elektriker in der lage ist, den stromfluß und die entstehende ableistung zu berechnen.
3.die vom verfasser beschriebenen "mechanischen" regler die sehr oft ausfallen, sind in wirklichkeit auch ELEKTRONISCHE regler- DC/DC wandler.
prinzipiell die modernste art, leistung zu vernichten.
funktioniert auch sehr gut, vorausgesetzt die ableistung incl. kühlleistung des kühlkörpers ist richtig berechnet!
hier schleicht sich eine unbekannte ein: extremsituationen bei dem die außentemperatur sehr hoch ist, und dadurch die kühlleistung des kühlkörpers nicht mehr ausreicht.
schon iss er hin, der regler.
4. der besagte elektronische regler aus dem bastelladen.
auch fequenzregler genannt.
er zerhackt die gleichspannung in eine wechselspannung, durch die sich ändernde frequenz kann man einen universalmotor sehr schön drehzahlreglen.
hat aber zwei wesentliche nachteile: 4.1: er KANN störfrequenzen entwickeln die dann ins fahrzeugnetz rückwirken und die bordelektronik stören
4.2: er kann genauso wie der DC/DC wandler bei falscher berechnung überhitzen und kaputt gehen.
ferner müssen die bauteile wegen der rückwirkenden induktiven spannung stärker ausgelegt werden.
ach ja: auch bei anderen fahrzeugherstellern gehen gebläse"regler" regelmäßig kaputt:
audi B4: temperatursicherung zu schwach, austausch nur komplett mit vorwiderständen möglich
BMW E36: klimaregler (sieht aus wie ein igel) überhitzt auch.
BEHR gebläseregler für arbeitsmaschinen-klimaanlagen: wird auch zu heiß und geht in rauch auf...
noch fragen?
Ja!
W e l c h e Mercedes-Modelle hatten (haben) diese anfällige Regelung eigentlich drin ?
z.b. der W208
Mal ganz dumm gefragt, warum setzt man nicht einfach einen Zündungsgesteuerten Lüfter auf den Kühlkörper oder tauscht einfach den Kühlkörper gegen einen grösseren aus - wenn es nicht gerade wieder diese vergossene Modularbaukästen sind? Ich weiss nicht wie der Regler aussieht aber wäre das nicht die einfachste Lösung ?