Motor austauschen bei Optimum BF16

Der chaotische Hauptfaden

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MatthiasK
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Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

Hallo,

wir haben im Elektronikverein eine Optimum BF16 bekommen, bei der allerdings Motor und Elektronik defekt sind.

Der Motor ist ein normaler 230V DC-Motor mit Permanentmagneten. Der Motor läuft ab etwa 2V an und dreht dann sehr ruckelig. Pro Umdrehung beschleunigt und bremst er je zwei mal kräftig. Laut Vorbesitzer ist die Wicklung defekt - so fühlt es sich acuh an.

Eine Möglichkeit wäre, den Motor zu ersetzen und die Elektronik zu reparieren - wobei wir aber noch nicht wissen, was an der Elektronik defekt ist und ohne Schaltplan macht Fehlersuche nicht so viel Spaß. Problem an der Sache: Der Motor ist gerade überall ausverkauft.

Eine andere Möglichkeit wäre, den Motor durch einen Drehstrommotor mit Frequenzumrichter zu ersetzen. Der alte Motor hatte - soweit ich das Typenschild noch lesen konnte - 500W und drehte maximal 5600/min. Diese Drehzahl wollen wir auf jeden Fall wieder erreichen, gerade bei kleinen Bohrungen. D.h. der Umrichter soll mindestens 100Hz raus spucken können. Leider habe ich von Antriebstechnik nicht so viel Ahnung, was man da braucht. Kann mir mal jemand da etwas helfen?

Mit ein zwei Anpassungen könnte man diesen Motor montieren:
https://www.ebay.de/itm/Drehstrom-Motor ... 2652185615

Dazu brauchen wir dann noch einen Umrichter, passt der hier von den Werten her?
https://www.ebay.de/itm/SEW-MC07-A008-2 ... 3480385510
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Chemnitzsurfer
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Chemnitzsurfer »

Wenn Optimum bei allen Maschinen die gleiche Drehzahlregelung nutzt, dann würde ich dort einen Drehstrommotor mit FU verbauen. (Bei der Optimum Säulenbohrmaschine auf Arbeit stirbt laufend das Poti / die Elektronik , sodass man die Drehzahl nicht mehr regeln kann und das Teil plötzlich auf Vollgas geht)
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MatthiasK
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

Ich nehme an, dass die Drehzahlregelplatinen sich evtl. in der Belastbarkeit unterscheiden, aber sonst sind sie wahrscheinlich gleich. Den Umbau auf FU halte ich auch für die bessere Version, was die Wartung angeht (die Kohlen sind beim alten Motor auch runter, dieses Problem wird die Fräsmaschine danach nie wieder haben). Auch preislich ist ein Drehstrom-Motor günstiger zu fertigen als ein Motor mit Kommutator und ein guter gebrauchter FU kostet bei Ebay weniger als eine originale Drehzahlregelplatine.

Nur welche Motor/FU-Kombi ist die richtige? Auf was muss ich achten?
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Alexander470815
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Alexander470815 »

Naja der FU muss von der Leistung her zum Motor passen.
Ich nehme den FU gerne eins größer, dann hat man noch etwas Reserven wenn es mal hart auf hart kommt.
Sind 400V vorhanden? Wenn ja dann einen 400V Umrichter verwenden, da gibts mehr Auswahl und man kann aus dem Motor noch mehr Leistung rausholen.

Zu dem SEW habe ich auf die schnelle keine Informationen gefunden bis zu welcher Frequenz der geht.
Den Motor kann man allemal bis 100Hz drehen, der macht auch noch mehr mit.
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MatthiasK
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

400V müssten in dem Raum verfügbar sein, aber wir müssten erst eine Leitung legen. Unser offizieller Sicherungskasten ist auf der anderen Seite des Raums, da drin könnte ich mal nachsehen.

In der gleichen Ecke, wo die Fräsmaschine hin soll, hängt außerdem ein genutzter, nicht verplombter HAK. :twisted:
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MatthiasK
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

Es wurde in der Zwischenzeit beschlossen, dass erst mal keine neue Leitung gelegt werden soll. Also habe ich mich auf die Suche nach einem preiswerten gebrauchten Frequenzumrichter für 230V und einem preiswerten halbwegs passenden Motor gemacht und auch beides gefunden. Der Frequenzumrichter liegt bei mir und wurde auch schon etwas getestet, der Motor müsste in den nächsten Tagen eintreffen.

Mit dem Frequenzumrichter gibt es jetzt aber ein kleines Problem: Den Ableitstrom des Netzfilters. Der ist so hoch, dass er den FI schmeißt.

Wie löst man das Problem jetzt am besten? Welche Ideen ist zulässig?
  • Festanschluss ohne FI - braucht eigene Leitung, würden wir gerne vermeiden
  • Lokales IT-Netz mit einer (Spezial-)Steckdose nur für die Fräsmaschine - 1kVA-Trafos sind aber nicht billig
  • Gleichrichter vor Frequenzumrichter, kein Blindstrom mehr durch Kondensatoren
  • Trennung von FE und PE über 4poligen Stecker - braucht eigene Leitung, würden wir gerne vermeiden
  • Der Ableitstrom ist konstant, also könnte man doch auch einfach den gleichen Strom mit 180° Phasenverschiebung in den PE einprägen, schon hätte man das Problem auch gelöst. :twisted:
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Bastelbruder
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Bastelbruder »

Die letzte Idee find ich erste Klasse, bloß daß der Ableitstrom konstant sei, ist ein frommer Glaube.

Die Frage ist bloß, welchen Phasenwinkel der Ableitstrom hat und ob der überhaupt sinusförmig ist. Was passiert bei Stromschwankungen an anderen Anschlüssen, der Filterkondensator versucht die vom Strom provozierten Spannungsdifferenzen N-PE konstant zu halten.

:idea: Man könnte einen aktiv geregelten Kompensator einbauen, Spannung wird ja nicht viel gebraucht. Die Aufgabe sollte ein etwas dickerer OpAmp lösen können.
kpwn
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von kpwn »

Ich verstehe nicht was ihr gegen einen festanschluss habt. Wie groß ist der Raum das ein Kabel ziehen sooo schlimm ist? 5000qm oder noch größer?? Wohl kaum.
Matt
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Matt »

1.) Raum nicht ihre Eigentum und es mit Eigentümer abgestimmt werden müsste.
2.) Nicht ihre Eigentum, keine Einfluss auf Entscheidung.

Trenntrafo ist vernüftige Lösung.
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Chemnitzsurfer
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Chemnitzsurfer »

Es gibt spezielle EMV Filter für Fus, die auch die Ableitströme verringern können
https://epa.de/filter/de/produkte/ablei ... onsfilter/
rene_s39
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von rene_s39 »

Viele FUs bieten die Möglichkeit den internen EMV-Filter abzuschalten.
Doof fürs Radio, gut für den FI.

So haben wir es auf der Arbeit gemacht, bei einer mobilen Anlage -mit Erfolg, der FI fliegt nicht mehr.

Das geht je nach Modell übers Menü, oder mittels Trennen einer Drahtbrücke.

Gruß,
Rene
kpwn
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von kpwn »

Eine aufputz installation ist keine bauliche Veränderung. Der Vermieter entscheidet doch auch nicht welche Lampe du an die Decke schraubst. Das hinterlässt auch Löcher, muss man beim Auszug zumachen (spachteln) und gut.
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tschäikäi
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von tschäikäi »

Also bei dem Aufwand den ihr da gerade treibt..
Hättet vielleicht besser den originalen Motor neu gewickelt oder wickeln lassen,
fürs gute Gewissen noch zwei neue Lager rein und ab dafür.
Abgesehen von den ganzen erwähnten Problemen gibts dann vermutlich auch noch mechanische,
unpassendes Drehmoment untenrum und und.
Wer hat eigentlich beschlossen, dass überall ein Asynchronmotor und ein FU dran gehört?
Das scheint mir eine ähnliche Modeerscheinung wie das Kaufen und Umbauen von Bussen. :)
Gruß Julian
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Alexander470815
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Alexander470815 »

tschäikäi hat geschrieben:Wer hat eigentlich beschlossen, dass überall ein Asynchronmotor und ein FU dran gehört?
Weil der originale Bürstenmotor einfach Mist ist.
Und viel mehr Möglichkeiten gibt es nun mal nicht, ein BLDC Motor oder einen Servo Motor könnte man noch nehmen.
Die Maschine hat kein Getriebe wie eine große Industriemaschine so das eine Motor Drehzahl ausreicht.

Das es bei einem einphasigen FU den RCD schmeisst hatte ich noch nie.
Eine Möglichkeit ist es wohl den EMV Filter abzuschalten oder auszubauen, das ist EMV technisch natürlich nicht so toll.

Genau genommen braucht so ein FU wegen dem erhöhtem Ableitstrom sowieso einen 10mm² Anschluss an die Erde.

Trenntrafo geht wohl, ist eben zusätzlicher Aufwand, braucht dann wieder eine Einschaltstrombegrenzung usw.
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Weisskeinen
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Weisskeinen »

Alexander470815 hat geschrieben:Genau genommen braucht so ein FU wegen dem erhöhtem Ableitstrom sowieso einen 10mm² Anschluss an die Erde.
Wie bitte? :shock: :shock: :shock:
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ferdimh
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von ferdimh »

Weil der originale Bürstenmotor einfach Mist ist.
Nach Betrachtung der Konstruktion behaupte ich, dass der Mist eher die Regelelektronik als der Motor ist. Wie... fast immer.
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tschäikäi
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von tschäikäi »

Alexander: warum ist der originale Motor Mist?
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IQON
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von IQON »

Bei der BF16 Vario ist an der Motorwelle ein Zahnrad aufgesetzt was im eingriff mit einem 2 auf der Zwischenwelle vom 2 stufen Schaltgetriebe ist.

Also wenn man auf Drehstrommotor umbaut muss das Zahnrad wieder auf die genau gleich stelle, was bisschen ätzend ist...
Oder man geht mit nem Zahnriemen direkt auf die Zwischenwelle, sollte von der Lagerung passen und mann hat es einfacher mit der Motorbefestigung.

Viele Grüße IQON
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Alexander470815
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Alexander470815 »

Weisskeinen hat geschrieben:Wie bitte?
Ok gut wenn das ganze fest angeschlossen ist, ganz so schlimm ist es also nicht.

Wenn man sich anschaut wie viel Leistung man aus dem Motor da rausquetscht dann ist das eben einfach nicht gut.
Guckt man sich industrielle Gleichstromantriebe in dieser Leistung an dann sind die bedeutend größer und haben einen Fremdlüfter.
Dann kann man sowas auch durchaus verwenden, die Kühlung ist immer gewährleistet, große Drehmomente bei kleinen Drehzahlen sind möglich.
Das ganze ist einfach zu stark auf Preis optimiert, bei richtiger Auslegung ist gegen diese Art Antrieb nichts einzuwenden.
Ich habe hier einen Siemens Schuckert Motor der hat 500W bei 3000U/min und wiegt 60kg, das halte ich für durchaus Haltbar.
Wie die Elektronik daran schuld sein soll das der Motor defekt ist erschließt sich mir nicht?
Schließlich kann es ja keine "Fehlansteuerung" geben die die Wicklung grillen könnte.

Quält man das ganze bei wenig Drehzahl durch dickes Material raucht der Motor früher oder später auf.
Möchte man einfach einen wartungsärmeren, leiseren Antrieb der bessere Eigenschaften als ein Stromrichter gespeister Bürstenmotor hat dann wählt man eben etwas was bürstenlos ist.
Das naheliegendste ist da eben der Drehstrom Asynchronmotor, das ist gängig und die Umrichter dafür sind auch preiswert.

Ich finde Stromrichter und Gleichstrommaschinen eine tolle Technik, aber das ist einfach überholt.
Außer für low budget Anwendungen setzt das niemand mehr ein und das zurecht.
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ferdimh
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von ferdimh »

Wie die Elektronik daran schuld sein soll das der Motor defekt ist erschließt sich mir nicht?
Schließlich kann es ja keine "Fehlansteuerung" geben die die Wicklung grillen könnte.
Mir schon.
Das DIng ist nen Thyristorsteller, der, wenn ich mich richtig erinnere, soogar einer, der nur eine Halbwelle vom Stromnetz nutzt. Schaltfrequenz also 50 Hz. Selbst wenn es 100 Hz wären, wäre es nicht viel besser.
Wenn ich das Ding jetzt runterdrossele, kommen nur noch kurze Nadeln mit 50 Hz aus dem Steller und die Streuinduktivität vom Anker soll das glätten. Dafür ist sie aber viel zu klein. Selbst bei den großen dreistellig kg wiegenden Motoren von Siemens wird bei dem Betrieb ein Derating gefordert, wenn man nicht L= soundsoviel mH in den Stromkreis hängt.
Wenn jetzt statt Nennstrom 10x Nennstrom in 1/10 der Zeit fließt, bewirkt der in der Zeit, wo er fließt, 100x mehr Erwärmung der Wicklung (der Strom geht quadratisch ein). Wir haben also effektiv die Verlustleistung verzehnfacht.
Vermutlich geht dabei auch noch das Eisen in Sättigung, so dass nur noch der ohmsche WIderstand der Wicklung glättet (und noch mehr heizt).
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Alexander470815
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von Alexander470815 »

Gut und wie hätte man es bauen sollen das es gleich teuer bleibt und besser arbeitet?
Ohne eine große schwere Drossel die dann wieder die Regelbarkeit verlangsamt...
Gleichstrom Zwischenkreis mit höher frequenter PWM, will man jetzt noch rechts und links lauf braucht es schon vier Halbleiter.
Da ist es nur noch eine Halbbrücke entfernt und man kann einen Asynchronmotor damit betreiben.
Wenn man sowas komplett auf Preis optimiert kommt eben nichts gescheites dabei rum.

Ein schaltbares Getriebe kommt schon gar nicht infrage, was soll das kosten.
Und viel mehr Möglichkeiten gibt es nun mal nicht, außer vielleicht einem Drehstrom Nebenschluss Motor oder einem Repulsionsmotor.
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ferdimh
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von ferdimh »

Ohne eine große schwere Drossel die dann wieder die Regelbarkeit verlangsamt...
Es soll Menschen gegeben haben, die dafür die Feldwicklung des Motors nutzen...
Und der Einfluß auf die Regelbarkeit ist bei einem Spindelantrieb albern. Es gibt sogar einen Haufen CNC-Maschinen, die so ihre Servos befeuern.

Eine PWM kann man auch mit einem Transistor und Diode (und Schütz/Schalter zum Umpolen) realisieren.
Der zweite Vorteil einer PWM in den Gleichstrommotor ist, dass man sich die Schaltfrequenz in einem weiteren Bereich aussuchen kann. Wenn man sich doof anstellt, geht die Schaltfrequenz linear in die abgestrahlte Störleistung ein. Wenn man sich geschickt anstellt (und bei niedriger Schaltfrequenz auch die Flanken abflacht) sogar quadratisch. Ebenfalls braucht man dann EINE Glättungsdrossel und nicht 3 (die man dann wegoptimiert und lieber EMV-Normen modifiziert weil eine gescheite Entstörung ja garnicht machbar wäre). Der exakte Wert der Drossel ist auch weniger kritisch.

Natürlich bietet der umrichtergeführte Drehstrommotor Vorteile, aber wenn man den Gleichstromantrieb vorher mit vergleichbarem Aufwand ausgelegt HÄTTE werden sie ziemlich klein. Gerade, wenn es darum geht, einen Spindelantrieb für eine Drehbank zu realisieren, gehen Vorteile verloren: Wenn die Maschine wirklich langsam laufen soll, reicht es eben nicht, die Frequenz zu reduzieren, dann muss noch irgendeine Form der Regelung her.

Zwischen der gegebenen Drecksauthyristorregelung und dem jetzt verbauten Umrichter dürfte preislich locker ein Faktor 100 liegen. Wenn wir jetzt ungefähr gleiche Ressourcen draufwerfen, ergibt sich zumindest in den Fällen, wo das Experiment gemacht wurde, ein Unentschieden (Durchgeführt: Drehbank der 10kW-Spindel-Klasse sowie 400kW Bahnantrieb). Die äußeren Rahmenbedingungen entscheiden, was besser funktioniert, und die drückt man sich automatisch so hin, dass sie das belegen, was man gerade zeigen möchte.
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MatthiasK
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

Der Frequenzumrichter kann U/f und Vektormodus, für konstante Lasten wie Lüfter empfiehlt der Hersteller U/f, sonst Vektormodus. Mit dem geliehenen Motor hatte ich aber im Vektormodus noch etwas Probleme mit Regelschwingern, deswegen habe ich zum Testen den Umrichter erst mal auf U/f gestellt.

Jetzt ist der neue Motor gekommen, ein offensichtlich unbenutzter Motor von SEW, bei dem sich die Welle nicht drehen lässt (erster Verdacht war Bremse zu, wegen der langen Haube hinten). Also habe ich erst mal den Anschluskasten aufgeschraubt und dabei den Lack auf den Schrauben zerkratzt. Im Anschlusskasten waren mehrere Anleitungen, wie der Motor anzuschließen ist. Damit war eindeutig, das der Motor ohne 230V auf der Bremse fest ist und mit einem Temperaturschalter ausgestattet ist.

Für die Größe eher selten ist die 10er Welle, die passt aber gut zum vorhandenen Zahnrad. Jetzt muss ich als nächstes schauen, ob die Wellenlänge und die Bohrungen am Flansch passen und falls nein, ob wir einen Adapter brauchen oder ob das Gehäuse der Fräsmaschine neu gebohrt werden kann/muss.
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MatthiasK
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Re: Motor austauschen bei Optimum BF16

Beitrag von MatthiasK »

Wegen Corona geht es an der Maschine gerade nicht weiter.
Den Motor hatten wir vor Corona noch am Umrichter zum Laufen gebracht. In der Motorwelle war nur ein kleiner Schlitz für einen 2x2mm Keil, den haben wir für einen 4x4 (AFAIR) ausgefräst und das Zahnrad des alten Motors montiert.

Der alte Fahrstuhl in der 4ma hat ein paar Schalter zur Bedienung des umgebauten Fräsantriebs gespendet.

Wenn Corona vorbei ist, werden wir die Maschine komplett zerlegen und reinigen müssen, da in den Vereinsräumen Bauarbeiten stattgefunden haben. Es soll alles komplett eingestaubt gewesen sein. Man hätte auch ankündigen können, dass man da Getriebesand verteilen will. :evil:
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