Laing DDC310 "leiser" bekommen

[VJoe2max]

Im Wesentlichen führt die Überwindung der Haftreibung und des Trägheitsmoments des Rotors zum erhöhten Einschaltstrom bis zum Erreichen der Enddrehzahl und der Stromspitze beim Start. Die Magnetfelder die nötig sind um den Rotor in Bewegung zu versetzen und zu beschleunigen sind daher recht hoch. Insbesondere die kurze Stromspitze beim Start ist die Folge. Dagegen kannst du nichts machen. Es gibt zwar bei bestimmten Motortypen (z.B. bei simplen Asynchronmotoren) die Möglichkeit mit verhältnismäßig einfachen Mitteln einen sog. Sanftanlauf mit verringerter Startleistung zu realisieren aber bei den meisten anderen Motorbauformen ist das nicht so einfach. Zudem ist die Haftreibung bei den Laings aufgrund des magnetisch vorgespannten flächigen Kalottenlagers recht hoch und das Trägheitsmoment des Rotors ist aufgrund seiner Masse ebenfalls nicht zu verachten, wenn es nicht ewig dauern soll bis die Pumpe auf Touren kommt.

Die Haftreibung die ganz zu Beginn der Beschleunigung zunächst überwunden werden muss, lässt sich kaum reduzieren ohne am Lager etwas zu ändern und führt unweigerlich zu einer kurzen aber eben recht hohen Strom- und damit Leistungsspitze. Das erhöhte Trägheitsmoment während der Beschleunigungsphase ließe sich zwar durch einen reduzierte Winkelbeschleunigung des Rotors verringern aber nicht auf Null bringen, wenn du die Nenndrehzahl in endlicher Zeit erreichen willst. Mit einem elektronisch kommutierten Synchronmotor wie er bei den Pumpen zum Einsatz kommt, ist so ein verlangsamtes Anlaufverhalten zudem nur mit verhältnismäßig viel elektronischem Steuerungsaufwand zu realisieren, was in keinem Verhältnis zum Nutzen steht (sofern man das überhaupt Nutzen nennen kann). Selbst wenn man das aber realisiert hätte, wäre die Strom- bzw. Leistungsspitze direkt beim Start zur Überwindung der Haftreibung eh nicht vermeidbar und die Stromaufnahme und damit die Leistung bis zum erreichen der Nenndrehzahl wäre nach wie vor höher als bei Nenndrehzahl. Das ist simple Physik. Wenn du etwas beschleunigst musst du mehr Kraft aufbringen als wenn du nur eine konstante Geschwindigkeit halten willst. Die Kraft für Letzteres hängt im Falle der Pumpe von der verrichteten Arbeit und von der Reibung ab. Sobald der hydrodynamische Schmierfilm im Lagerspalt aufgebaut ist und vollständig trägt, ist Letztere aber sehr gering. Der hydrodynamische Schmierfilm im Lagerspalt trägt, je nach Viskosität des Mediums, aber erst ab einer bestimmten Relativgeschwindigkeit zwischen Stator und Rotor vollständig. Nach Überwindung der Haftreibung durchläuft das Lager zunächst noch eine Phase in der Mischreibung auftritt, bevor der Schmierfilm schlussendlich Stator und Rotor vollständig trennt, so dass nur noch Flüssigkeitsreibung in Lager und Spiralgehäuse auftritt. Der Verlauf der bremsenden Reibkraft im Lager folgt dabei der sog. "Stribeck-Kurve" - sie ist also auch nicht konstant, sondern drehzahlabhängig. Bei Haftreibung im Stillstand ist sie jedoch am höchsten (bestimmte Sonderfälle die in einer keinen Wakü-Pumpe zum Tragen kommen können mal außen vor gelassen). Aber das führt jetzt vllt. schon ein bisschen weit...
Wichtig zu verstehen ist zunächst einmal, dass sich eine Strom- und damit eine Leistungsspitze die über die Nennleistung hinaus geht aus o. g. physikalischen Gründen prinzipiell nicht vermeiden lässt.

Das Beispiel von Spattel mit dem stehenden und bereits rollenden Auto war eigentlich sehr anschaulich - das ist genau das gleiche Phänomen. Egal ob du nun selbst schiebst oder der Motor das Auto bewegt, musst du zunächst die Haftreibung überwinden (beim Auto ist das im Verhältnis zur Trägheit bei angemessener Beschleunigung eher wenig und kommt mehr von den Reifen als von den Radlagern - nur wenn die Bremsen festgerostet sind ist etwas mehr ). Anschließend muss noch die Masse des Autos samt Insassen bis zur Zielgeschwindigkeit beschleunigt werden. Das erfordert mehr Kraftaufwand als wenn du deine Zielgeschwindigkeit bereits erreicht hast (bei der Pumpe die Zieldrehzahl), bei der nur noch eine vergleichsweise geringe Kraft aufgebracht werden muss, um diese Geschwindigkeit gegen die Reibung und im Fall des Autos gegen den Luftwiderstand zu halten. Wäre das nicht so bräuchte man z. B. keine Gangschaltung. Da aber selbst relativ starke Verbrennungsmotoren in der Regel bei niedrigen Drehzahlen zu wenig Drehmoment aufbringen, um das Auto ohne Untersetzung in Bewegung zu setzen, ist das nötig, oder die Kupplung würde schlapp machen, wenn der Motor es schaffen würde. Bei einem Elektromotor ändert sich die nötige Stromstärke und damit die Leistung genau wie der Kraftaufwand von der Phase des in Bewegung setzens, über die Beschleunigungsphase bis zum Betrieb bei konstanter Drehzahl.

 

[SpatteL]

Der Autovergleich kam nicht von mir.
Mal wieder sehr umfassend erklärt, danke Joe.

MFG

 

[Herbboy]

Das Beispiel von Spattel mit dem stehenden und bereits rollenden Auto war eigentlich sehr anschaulich - das ist genau das gleiche Phänomen. Egal ob du nun selbst schiebst oder der Motor das Auto bewegt, musst zunächst die Haftreibung überwinden (beim Auto ist das im Verhältnis zur Trägheit bei angemessener Beschleunigung eher wenig und kommt mehr von den Reifen als von den Radlagern - nur die Bremsen festgerostet sind ist etwas mehr ). Anschließend muss noch die Masse des Autos samt Insassen bis zur Zielgeschwindigkeit beschleunigt werden. Das erfordert mehr Kraftaufwand als wenn du deine Zielgeschwindigkeit bereits erreicht hast (bei der Pumpe die Zieldrehzahl), bei der nur noch eine vergleichsweise geringe Kraft aufgebracht werden muss, um diese Geschwindigkeit gegen die Reibung und im Fall des Autos gegen den Luftwiderstand zu halten.

das ist mir alles klar, ich dachte nur, dass bei einer solchen Pumpe einer Wakü die nötige Kraft zum Überwinden "bis die Pumpe anläuft" extrem gering ist, u.a. auch weil ja Wasser aus dem AGB von oben "drückt". Da wäre der Autovergleich dann eher, dass das Auto auf einem leichten Gefälle steht - DA muss man ja dann nicht mehr groß anschieben Ich dachte halt, dass eventuell eine Kraft von zb umgerechnet 10W reicht, damit die Pumpe mit Hilfe des Wasserdrucks langsam anfängt zu drehen und dann mit weiterhin konstanten 10W immer schneller dreht, bis eine Grenze erreicht wird, bei denen die 10W eine bestimmte Mischung aus Drehzahl und Widerstands-Überwindung ermöglichen. Oder anders gesagt: dass zB 10W reichen, um die Pumpe anzustupsen, aber 10W nach ein paar Augenblicken oder Sekunden ebenfalls für zb 2000 U/Min sorgen, wenn die Pumpe dann mal läuft. Mir war nicht klar, dass der Startstrom da ggf. DEUTLICH höher sein muss.

Bei einem Lüfter ist es wiederum viel einleuchtender, dass der eine gewisse Leistung braucht, die größer als die spätere Betriebsleistung ist, weil da keine Luft von alleine nach(d)rückt, die den Start erleichert. Auf der anderen Seite kann es sein, dass ich vlt übersehen hab, dass ja "hinter" der Pumpe auch Wasser ist, was ja erst WEGgedrückt werden muss, damit das Wasser aus dem AGB nachrücken kann...


Was wir immer noch nicht geklärt haben ist, ob die DDC 310 nun wirklich mehr als 7V braucht oder nicht - bisher hab ich hier keine verlässliche Quelle dazu entdeckt ^^ die bisherigen Links waren ja zur DDC T 1. Oder sind die vom Innenleben her absolut identisch? Wo würde man DAS dann wiederum erfahren können?

 

[SpatteL]

Laut dem von mir verlinkten Wiki-Artikel lässt sich der Einschaltstrom eines Gleichstrommotors(etwas idealisiert) mit der Spannung und den Widerstand der Spule berechnen.
I=U/R
Der Widerstand der Spule ist ein fixer Wert, an dem lässt sich nix ändern.
Wenn der Motor läuft wird in der Spule eine Spannung induziert, die der anliegenden Spannung entgegen wirkt.
I=(U1-U2)/R
Dadurch wird der Strom kleiner.

Ein Beispiel mit völlig aus der Luft gegriffenen Werten(mit denen es sich einfach rechnen lässt):
I=Strom
U1=anliegende Spannung
U2=induzierte Spannung
R=Widerstand der Spule

I=U/R
I=12V/1Ohm
I=12A <- Einschaltstrom

I=(U1-U2)/R
I=(12V-10V)/1Ohm
I=2A <-Strom wenn der Motor läuft

MfG

 

[VJoe2max]

@SpatteL: Sorry, dass ich dir da was in den Mund gelegt hatte, was du gar nicht gesagt hattest.

@Herbboy: Ich fürchte du hast nicht ganz verstanden wie eine Kreiselpumpe funktioniert, und vor allem nicht wie sich das Wasser in einem geschlossen Kreislauf verhält, sonst würdest du nicht auf die Idee kommen, dass sich das Wasser von selbst bewegen würde und den Rotor der Pumpe anschieben könnte .
Die Wassersäule über dem Einlass spielt für den Anlauf einer Pumpe keine Rolle, da der hydrostatische Druck des Wassers im geschlossen Kreislauf an der Auslassseite grundsätzlich genauso hoch wie an der der Einlassseite. Von allein bewegt sich das Wasser im geschlossen Kreislauf nicht - sonst bräuchtet du auch gar keine Pumpe um das Wasser zu bewegen . lediglich beim befüllen fließt es zunächst mal der Schwerkraft folgend nach unten. Ist die Wakü befüllt bewegt es sich nicht mehr, solange die Pumpe nicht läuft.

Da es sich bei der Laing, genau wie bei wie bei allen anderen Waküpumpen, um eine Kreiselpumpe handelt, würde der Rotor aber ohne Antrieb auch nicht anfangen zu drehen, wenn tatsächlich Wasser durch die Pumpe fließen würde (z. B. durch eine weitere Pumpe angetrieben). Der Rotor hat dafür gar keine Veranlassung. Im Gegensatz zu einem Fließanzeiger oder einem DFM wird er bei einer Kreiselpumpe nicht tangential angeströmt, sondern radial und damit symmetrisch. Deshalb baut sich kein Drehmoment auf, welches den Rotor ohne eigenen Antrieb in Bewegung versetzen könnte.
Kreiselpumpen sind Strömungspumpen. Der Druckaufbau im Betrieb erfolgt dynamisch durch Radialbeschleunigung des Wassers, wenn der Rotor angetrieben wird. Wird der Rotor nicht angetrieben, entsteht aufgrund der Symmetrie des Rotors kein Drehmoment, sondern das Wasser strömt mittig ein und fließt radial nach außen. Auch dynamische Kräfte bei geschwundenen Flügeln bauen sich dabei kein Drehmoment auf, das ausreichen würde die Haftreibung des Lagers zu überwinden, sofern du keinen Hochdruckreiniger an de Einlass hältst . Dafür ist die Haftreibung des Lagers viel zu hoch. Der Rotor bleibt in der Position in der er ist und dreht sich nicht. Bei Kreiselpumpen mit achsensymmetrischem Pumpengehäuse und Rotor (bzw. Oszillatoren), wie z. B. bei den Eheim 1046er und deren Derviaten, könnte man den Rotor im Übrigen sogar nicht mal mit Hochdruck in Bewegung versetzen. Allerdings dreht er bei denen auch im Betrieb nicht kontinuierlich sondern oszilliert nur hin und her.

Eine nicht angetriebene Kreiselpumpe stellt jedenfalls nur einen gewissen Strömungswiderstand im Kreislauf dar, welcher sich durch die Umlenkungen und Querschnittveränderungen in Pumpengehäuse und Flügelrad ergibt. Ein Drehmoment welches ausreichen würde um den Rotor in Drehung versetzen wird nicht erzeugt, wenn Wasser mit moderatem Druck durch die stillstehende Pumpe hindurch strömt. Allerdings ist die Betrachtung im geschlossen Kreislauf wie gesagt ohnehin akademisch, das sich das Wasser nun mal nicht von allein bewegt. Im Übrigen erzeugt ein Meter Wassersäule nur einen Druck von ca. 0,1bar. Selbst bei einem System mit freiem Auslauf und einem meterhohen AB über dem an den Wasserhahn aufdreht würde, wäre der Druck nicht ansatzweise ausreichend um durch die minimalen fluiddynamischen Kräfte bei der Anströmung der gekrümmten Flügel eines DDC-Rotors, selbigen in Bewegung zu versetzten.

Der Strömungswiderstand von Waküpumpen ist im Übrigen deutlich geringer als der eines ordentlichen Kühlers. Deshalb kannst du auch bedenkenlos zwei Pumpen (z. B. eine aktive und eine als Backup) in einen Kreislauf hängen und nur eine davon einschalten. Das Wasser fließt dann durch den stillstehenden Rotor der Backup-Pumpe wie durch einen Anschluss oder einen wenig restriktiven Kühler.

Abgesehen davon, dass sich das Wasser im geschlossenen Kreislauf eben wie gesagt nicht von allein bewegt, könnte man mit strömendem Wasser nur eine Verdrängerpumpe in Bewegung versetzen (also z. B. bei eine Drehschieberpumpe oder einer Zahnradpumpe). Mit einer Kreiselpumpe geht das nicht. Aber auch auch das gäbe es im geschlossen Kreislauf keine selbstständige Wasserbewegung und der Druck muss hoch genug sein um die Haftreibung zu überwinden .

Bei einem Axiallüfter wie man sie z. B als Gehäuse- oder Radi-Lüfter einsetzt wäre das übrigens ein wenig anders als bei der üblichen Rotorbauweise von Wakü-Pumpe. Um einen Axiallüfter durch Luftbewegung in Drehung zu versetzen genügt bekanntlich schon relativ wenig Luftbwegeung. Da liegt zum einen daran, dass die Lagerreibung hier sehr gering ist und eigentlich nur das Rastmoment des Motors überwunden werden muss, und zum anderen daran, dass die die Umlenkung des Luftstroms an den Lüfterblätter schon bei verhältnismäßig geringen Luftgeschwindigkeiten ein ausreichendes Drehmoment erzeugt Aber wie das Wasser im im geschlossen Kreislauf, bewegt sich eben auch Luft nicht von selbst .
Wenn man eine Analogie zu Lüftern herstellen will, entspricht eine Kreiselpumpe Pumpe vom Aufbau her einem Radiallüfter wie er z. B. oft bei den Referenzkühlern von Grafikkarten oder in Notebooks zum Einsatz kommt. Wenn du da exakt mittig drauf pustet passiert ebenfalls nichts (es ist aber schwer einen gezielten Luftstrom exakt mittig auftreffen zu lassen und wegen der geringen Lagerreibung ist so ein Lüfter viel leichter anzudrehen als ein DDC-Rotor).

 

[Herbboy]

@Herbboy: Ich fürchte du hast nicht ganz verstanden wie eine Kreiselpumpe funktioniert, und vor allem nicht wie sich das Wasser in einem geschlossen Kreislauf verhält, sonst würdest du nicht auf die Idee kommen, dass sich das Wasser von selbst bewegen würde und den Rotor der Pumpe anschieben könnte .
Die Wassersäule über dem Einlass spielt für den Anlauf einer Pumpe keine Rolle, da der hydrostatische Druck des Wassers im geschlossen Kreislauf an der Auslassseite grundsätzlich genauso hoch wie an der der Einlassseite. Von allein bewegt sich das Wasser im geschlossen Kreislauf nicht - sonst bräuchtet du auch gar keine Pumpe um das Wasser zu bewegen . lediglich beim befüllen fließt es zunächst mal der Schwerkraft folgend nach unten. Ist die Wakü befüllt bewegt es sich nicht mehr, solange die Pumpe nicht läuft.

Ich hab nie behauptet, dass das Wasser die Pumpe "von alleine" bewegen würde, sondern nur, dass der Druck vlt etwas nachhilft. Aber ich hab ja auch geschrieben "Auf der anderen Seite kann es sein, dass ich vlt übersehen hab, dass ja "hinter" der Pumpe auch Wasser ist, was ja erst WEGgedrückt werden muss, damit das Wasser aus dem AGB nachrücken kann... " => ich hab also einfach auch nicht daran gedacht, dass auch nach der Pumpe ein Wasserdruck vorhanden ist und nicht nur der Druck des Wassers "von oben" ich hab mir ja schließlich nicht schon seit Jahren überlegt und rumgegrübelt, wie denn eine Pumpe wohl genau funktionieren mag...

 

[VJoe2max]

@Herbboy: Aus deinem Lüftervergleich war zu schließen, dass du glaubtest, dass das Wasser von allein fließen würde . Der hydrostatische Druck hat keinen Einfluss auf die Pumpe.
Um zu verstehen wie eine Pumpe funktioniert muss man eigentlich nicht jahrelang nachgrübeln, sondern sie sich nur anschauen . Selbst wenn man nie etwas über Pumpentechnik gelernt hätte, erklärt sich die Funktionsweise einer normalen Kreiselpumpe imho eigentlich von selbst.

Aber ich denke wir driften hier ab -> Vorschlag: btt

Wichtig ist letztlich, dass man es beim Drosseln der Pumpe vermeidet, dass die Spannung beim Start nur gerade so reicht, um den Rotor in Bewegung zu setzen. Die Haftreibung des Lagers ist nicht bei jedem Start absolut identisch, da sich hier Faktoren wie Temperaturunterschiede und die Zusammensetzung des Kühlmittels so auswirken können, so dass es einmal mit dem Start kappt aber das nächste mal u. U. nicht, wenn die Spannung gerade so an der individuellen Grenze ist. Überwindet der Motor nach Anlegen der Spannung nicht innerhalb kurzer Zeit die Haftreibung und läuft los bzw. bleibt zu lange stehen, fließt der hohe Startstrom u. U. so lange bis ein Teil der Motortreiberschaltung durchbrennt oder zumindest so lange, dass die Schaltung thermisch stark belastet wird, so dass sie nicht lange hält.

Wenn man also keine Steuerung hat mit der man einen Startboost verwenden kann, der sicherstellt, dass die Pumpe stets mit höherer Spannung startet und erst herunter geregelt wird wenn sie bereits läuft, sollte man sich an die minimale Startspannung schrittweise heran tasten und dann dauerhaft mit einer etwas höheren Spannung arbeiten, um sicher zu sein, dass die Pumpe stets zuverlässig anspringt. Nur so ist der sichere Anlauf gewährleistet.

Eine Aussage wie "die DDC310 startet mit 7V" kann man einfach nicht treffen, denn bezüglich der Startspannung gibt es wie gesagt immer eine gewisse Streuung, die im wesentlichen von der Haftreibung abhängt. Wo die minimale Startspannung liegt hängt neben äußeren Faktoren auch von der unvermeidlichen Serienstreuung ab. Deshalb ist es nicht besonders empfehlenswert eine DDC dauerhaft mit irgendwelchen 7V-Adaptern zu versorgen, sofern man nicht vorher explizit ausgetestet hat, ob die Pumpe auch noch mit etwas weniger Spannung anläuft. Sonst kann es passieren, dass man mit den 7V gerade die Grenze getroffen hat, bei der sie zwar häufig schon anläuft aber eben nicht immer. Dann ist man recht schnell um eine DDC ärmer, wie Lios Nudins Erfahrungsbericht ja schön zeigt. Leider fallen die 7V, um die sich die Minimale Startspannung bei DDC in der Regel bewegt, mit der Spannung zusammen die man leicht per Potential-Mod aus der 5V und der 12V-Leitung zusammen schustern kann. Weil es damit relativ oft klappt eine DDC zuverlässig zu starten hat sich diese ominöse Spannungsgrenze in der Szene etwas verselbstständigt, aber es kann keine Rede davon sein, das es damit immer klappt.

Ein zuverlässiger Start mit 7V war aber bei DDCs - egal welchen Typs - noch nie sicher gewährleistet. Schon bei den ersten Revisionen der DDCs war bekannt, dass es zwar meistens mit 7V klappt aber eben nicht bei jeder. Bei meinen eigenen DDCs hatte ich bislang z. B. immer Glück und alle starten schon mit weniger als 7V, aber das ist keine Selbstverständlichkeit. Manche Exemplare starten durchaus zuverlässig mit 7V, weil ihre minimale Startspannung noch ein Quäntchen niedriger liegt, andere starten mit 7V nicht immer aber meistens (sehr riskant) und wieder andere laufen mit 7V gar nicht an sondern z.B. erst mit 8V.
Mit 9V ist ein sicherer Start dagegen eigentlich immer gewährleistet, sofern der Rotor nicht blockiert ist (z.B. durch einen schlecht tolerierten oder zu fest geschraubten Deckel). Auch mit 8,7V, die man sich recht einfach über einen anderen Potential-Mod aus der 3,3V und der 12V Leitung des Netzteils herstellen kann, läuft eine DDC in der Regel absolut sicher an. Trotzdem würde ich weder die 7V-Methode noch die 8,7V-Methode speziell bei der DDC310 mit dem Metallgehäuse empfehlen, weil hier die Gefahr eines Masseschlusses noch höher ist als wenn nur eine Leitung über dem Massepotential liegt.

Ein Stepdown-Wandler mit Voltmeter ist da schon vorteilhafter, weil man sich hier in kleinen Schritten (z. B. 0,2V) von oben an die Mindest-Startspannung heran tasten kann. Hat man die Spannung so weit gesenkt, dass die Pumpe nicht mehr innerhalb von spätesten 2 Sekunden anläuft (eigener Erfahrungswert), trennt man und sie sofort wieder und stellt dann z. B. ein Volt mehr ein. Nun kann man recht sicher sein, dass die Pumpe zukünftig immer sauber anläuft. Zwar kann man so nicht wie bei einer Steuerung mit Startboost die niedrigste mögliche Betriebsspannung (und damit niedrigste Drehzahl) bei laufender Pumpe nutzen, aber man kommt sehr günstig zu einer zuverlässig startenden und dennoch stark gedrosselt arbeitenden DDC.

 

[Eddy@Aquatuning]

Also nochmal, die DDC310 hat einen Regelbereich von 6-13V und eine Startspannung von 9V. Das sind die offiziellen Angaben. Natürlich kann die Pumpe auch mit 7V starten, aber auch nicht jede und auch nicht immer. Es gibt immer eine Serienstreuung. Ähnlich ist es ja auch mit Lüftern.

Die DDC310 ist eine abgewandelte und für Alphacool angepasste Version der DDC, daher unterscheiden sich die Angaben der DDC310 ein wenig von den normalen DDC Pumpen direkt von Laign.

Die Problematik mit der höheren Stromaufnahme beim Start ist ja bei allen elektronischen Geräten so. Das man ein Board damit bruzelt ist mir noch nie zu Ohren gekommen. Boards haben in der Regel (bitte richtig informieren) 1A pro Anschluss und damit eben 12W Leistung. Wenn die Pumpe hier für einen kurzen Moment eben mehr Saft zieht, ist das ken Beinbruch. Auch Lüfter ziehen beim Start etwas mehr Strom. Dann dürfte man auch keine Lüfter anhängen die z.B. 10-12W benötigen was nonsens ist.

Die DDC 310 kann man problemlos an einen Port am Board betreiben, sofern hier eben 1A am Anschluss zur Verfügung stehen. Da muss man sich nicht verrückt machen.

 

[SpatteL]

@Joe:
Wegen dir bzw. deinen langen Beiträgen, komme ich immer zu spät auf Arbeit.
Wenn ich früh noch mal fix ins Forum schaue und da wieder so ein Roman steht, den ich lesen "muss".

MfG

 

[Nachty]

So meine DDC PWM hat leider Wasser gesehn, eine DDC310 hatte ich noch in der Grabbelkiste schnell noch ne PowerAdjust 3 bestellt , und nu kann man die richtig gut Regeln alle Kabel sind natürlich dabei, Super