Synchronmotor takten

Aug 17, 2013 21 Replies

Hallo, gleich das nächste Problem, bei dem ich gerne um Rat fragen möchte. Ich habe hier einen kleinen Synchronmotor in/aus einem Laminiergerät, dessen Drehzahl ich verringern möchte. Die professionelle Methode, einen Versorgungsspannung mit variabler bzw. geringerer Frequenz aufzubauen, ist mir zu aufwendig. Ich dachte eher an eine q&d-Lösung, den Motor für nur z.B. 100ms mit Spannung zu versorgen, gefolgt von z.B. 900ms Pause. Usw. Also den Motor mit einer 1HZ-PWM und einem duty-cycle von 10% anzusteuern. Erste Frage: Ist das funktional überhaupt sinnvoll, kann das funktionieren? Oder ist die Pulszeit zu kurz für diesen Zweck? Ich habe diese relativ kurze Pulszeit gewählt um eine vergleichsweise gleichmäßige Geschwindigkeit zu bewirken. Je länger der Puls destso ruckartiger der Motorlauf. 50ms oder gar 10ms wären mir lieber, aber bei 50Hz Netzfrequenz wird das wohl nicht funktional sein.



Zur Realisierung wollte ich das auf der Platine befindliche 4093 (versorgt mit ca. 12V, gewonnen über Brückengleichrichter mit vorgeschaltetem RC direkt aus der Netzspannung, danach Elko und Z-Diode) mißbrauchen, von dem zwei NAND-ST-Gatter unbenutzt sind. Aus dem ersten Gatter entsteht mit 2u2/1M2 (erste Anhaltswerte, ich weiß, daß die maßgeblichen Parameter je nach Exemplar unterschiedlich sind) ein astabiler MV mit 1 Hz (Ziel). Dessen Ausgang geht über C/R (nach Plus) von 220n/220k (s.o.) an die Eingänge des zweiten Gatters, der somit einen Plus-Puls von ca. 100ms (Ziel) generiert. Soweit ist das nicht weiter prickelnd (auch wenn ich leider keine Angaben zu den Grenzwerten der R/C gefunden habe).



Prickelnd wird für mich aber die direkte Ansteuerung des Motor - da geht es um Netzspannung, da fehlt mir die Erfahrung. Üblicherweise nimmt man für so etwas (bei diesen kurzen Schaltzeiten) wohl einen Optokoppler und einen Triac. Im Netz habe ich dazu - eher durch Zufall - auf

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gestoßen: MOC3023-Optokopler für TRIAC steuert TIC216D (übrigens entspricht dort die "Netzteil"beschaltung zufälligerweise dem meines Geräts). Meint ihr, daß dies auch für den Synchronmotor tauglich ist? Der Bezeichnung "Dimmer" nach scheint das wohl für Lampen gedacht zu sein; müßte das für die Ansteuerung eines kleinen Synchronmotors geändert werden?


was soll das bringen? In den 100ms zieht der Motor furchtbar viel Strom und versucht dabei einzurasten. Entweder packt er es, oder nicht (wahrscheinlich). Wenn nicht kommt es beim nächsten Impuls auf die Phasenlage an. Davon abhängig wird er beschleunigen oder abbremsen. Und in der nächsten Runde beginnt das Spiel von vorne.

Bevor Du mit viel Aufwand einen (lärmenden) PWM erzeugst, kannst Du auch einen zumindest weniger lärmenden, langsameren Synchrontakt erzeugen. Bei q&d muss es ja kein Sinus sein.

Dann wiederum nimmt man ein Getriebe.

Der Triac knallt aber immer bis zum Ende der Halbwelle drauf. Das macht die Ansteuerung noch instabiler, als sie ohnehin schon ist.

Nein. Du reduzierst nicht die Drehzahl, sondern das Drehmoment, Und wenn es nicht mehr reicht, spinnt der Motor halt.

Ja, und zwar wegschmeißen, anders machen.

Marcel

Am Sat, 17 Aug 2013 13:26:01 +0200, meinte Marcel Müller :

Wie ich beschrieben habe: Der Motor dreht nur noch in winzigen Schritten mit entsprechenden Pausen, also auf Dauer betrachtet deutlich langsamer.

Also müßte der Puls länger sein, damit dies funktionieren kann? Wie Du merkst weiß ich nicht, wie so ein Synchronmotor funktioniert - ich dachte einfach, daß er beim Anlegen der Spannung sofort losdreht, und es überrascht mich auch, daß er mehr als 100ms dafür braucht.

Dieser Aufwand ist, wie beschrieben, nicht groß. Lärm spielt keine Rolle, das Teil wird nur gelegentlich für wenige Minuten benutzt.

Naja, ich muß eine AC-Spannungsquelle 230V mit 5 bis 10 Hz bauen, die genügend hunderte von mA für den Motor liefert. _Das_ ist gehöriger Aufwand, viel mehr als die vorhandenen Gatter wie beschrieben zusammenzuschalten und Optokoppler/Triac dranzuklatschen. Aber vielleicht kennst Du ja wirklich eine vergleichbare einfache Schaltung dafür.

?? Ein "Getriebe" ist natürlich vorhanden, aber das muß so bleiben wie es ist, dann ich nicht ändern. Andernfalls käme ich ja nicht auf die Idee, den Motor "langsamer" drehen zu lassen.

Das verstehe ich nicht. Während der angedachten Pulslänge von 100ms erfolgen 5 Phasenwechsel. Warum ist es da von Bedeutung, daß der Triac erst am Ende des 5 Phasenwechsels ausschaltet, also je der Puls vielleicht 10ms länger dauert?

Natürlich dreht der Motor auf diese Weise nicht kontinuierlich langsamer, das ist ja offensichtlich, sondern er dreht mit seiner "normalen" Drehzahl intermittierend. Aber der Effekt wäre für diese Anwendung der gleiche, wenn der Motor eben nur für 100ms drehen und für 900ms nicht drehen würde. Du weißt, wie ein Laminator funktioniert, durch das Getriebe und die Untersetzung drehen sich die Walzen ohnehin langsam, der Vorschub ist vielleicht 1cm/s. So würde er sich auf 1mm/s reduzieren, zwar nicht gleichmäßig sondern ruckartig, aber das wäre für den Zweck nicht weiter schädlich.

Ja, Du denkst an einen 230V-Wechselspannungsgenerator mit 5 Hz. Das kann ich aber nicht. Aber wenn ich meine Idee weiterverfolgen möchte, nur eben mit so langen Pulsen, daß der Motor "Tritt faßt" - wie müßte dann seine Ansteuerung über Optokoppler und Triac aussehen, was müßte ich ändern?

Am Sat, 17 Aug 2013 11:39:02 +0200, meinte M.Dinsch :

Nachtrag: Ungeachtet der erhobenen Bedenken bzw. bei längeren Pulsen scheint es so zu sein, daß ein nulldurchgangssynchrones Schalten des Motors vorteilhaft ist. Dann wären nicht die MOC302x sondern MOC304x einschlägig. In deren Datenblatt

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bzw. der für 240V "sicheren" MOC306x
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findet sich auf S.4 eine Triac-Applikationschaltung, die auch bei
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"Schalten mit Optokopper und Triac" wiedergegeben ist:
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Erst beim mehrfachen Drüberschauen ging mir auf, daß diese Schaltung offenbar erfordert, daß die Schaltung gezielt mit Phase und Null angeschlossen wird, was ja für das praktische Leben einen festen Anschluß ans Strommnetz impliziert und somit den Anschluß an per Steckdose angeschlossenen Geräten ausschließt. Heißt daß, daß Triacs nur bei festem Netzanschluß verwendet werden können und bei Steckdosen-Anschluß mit zwei Thyristoren wie in Bild 9 der Applikationsschaltung gearbeitet werden muß? Kann ich irgendwie nicht glauben ... Da der Motor nur 4W hat, also wirklich wenig Strom braucht: Kann der Motor nicht direkt durch den MOC36x geschaltet werden? Als Alternative dachte ich kurz an ein SSR, etwa S26MD02, aber deren Mindesthaltestrom liegt mit 25mA ja deutlich über der Stromfaufname des 4W-Motörchens ....

Am 17.08.2013 19:29, schrieb M.Dinsch:

Nein.

Geht, aber die Hersteller empfehlen es nicht.

Gruß Dieter

Schnipp

Hallo,

vielleicht ist es einfacher, wenn man den Synchronmotor durch einen Schrittmotor ersetzt. Die Schrittgeschwindigkeit ist dann in relativ weiten Grenzen änderbar.

Aufwand: Arduino plus Motorshield: Kostet so ca. 50Euro. Dazu Programmieraufwand.

Gruß

Manfred

Ein Schrittmotor und ein Syncronmotor ist doch sehr aehnlich. Ich wuerde das als Hinweis darauf nehmen das man man ohne Frequenzumrichter nicht weiter kommt.

Olaf

Am Sat, 17 Aug 2013 23:18:24 +0200, meinte Manfred Kuhn :

Geht nicht.

Am Sat, 17 Aug 2013 20:20:09 +0200, meinte Dieter Wiedmann :

Das höre ich gerne ;-). Warum sind aber die Anschlüsse mit "Hot" und "Null" bezeichnet? Etwa um die richtige Anschlußart mitzuteilen, wenn man sicher sein will, daß nur Phase geschaltet wird, etwa um sicherzustellen, daß im ausgeschalteten Zustand an den Anschlüssen der Last keine Phase anliegt? Erscheint mir aber wenig naheliegend, denn es ist ja offensichtlich, daß man die Schaltung dann genau so anschließt.

Im Datenblatt der MOC finde ich leider keine Angabe zu dem Maximalstrom im Dauerbetrieb, nur die 1A bei (sehr) kurzem Puls. Gibt es Erkenntnisse, wieviel noch "geht", insbesondere auch beim Anschluß von (Synchron)Motoren?

Weiter: Auf einigen Seiten wird zum Schalten eines Motors die Nulldurchgangssynchronisation als wichtig bezeichnet, was zum MOC306x führt, und auf anderen dies wieder als schädlich/untauglich bezeichnet, was zum MOC305X führt. Was ist denn nun richtig? Oder kommt es auch darauf an, ob der MOC den Motor direkt ansteueren soll oder über einen Triac?

Wenn über einen Triac: Welcher Typ wäre hier empfehlenswert? Wegen der geringen Stromaufnahme des Motors kommt ja nur ein Typ mit geringem Haltestrom in Betracht - ich denke an BT134 (oder allenfalls BT136) oder TIC206D. Spielt hier ein "snubberless"-Triac eine Rolle? Sollte die in der Applikation vorgesehene RC-Kombination 39R/10n nicht genügen? Ich habe nämlich noch keinen "snubberless"-Triac mit ausreichend geringem Haltestrom gefunden; 50mA sind ja hier deutlich zu viel.

Am 18.08.2013 14:15, schrieb M.Dinsch:

Was in Deutschland bei Geräten mit Schuko-Steckern komplett sinnlos ist.

Ist nur bei festangeschlossenen Geräten oder mit Cekon/Perilex anwendbar.

Butzo

Am Sat, 17 Aug 2013 20:20:09 +0200, meinte Dieter Wiedmann :

In der dse-faq ist u.a. auf

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verlinkt, da ist diese Applikationsschaltung als allgemeiner 230V-SSS vorgestellt. Mal abgesehen davon, daß anscheinend kaum jemand die Spannungsbeschränkung der MOC304x ernst zu nehmen scheint: Immer ist der Anschlußwiderstand mit 360R (manchmal gar mit 1W) bewertet. Ist das denn wirklich so kritisch, daß nicht gängige 390R oder 330R zulässig sind?

Am Sun, 18 Aug 2013 06:20:49 +0200 schrieb Olaf Kaluza :

Ich weiß grade nicht genau, ob es schon erwähnt wurde, aber mit einem AVR kann man einen Frerqauenzumrichter bauen.

Dreiphasig hat das schon jemand getan:

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Marc

Am Sun, 18 Aug 2013 19:20:42 +0200 schrieb Marc Santhoff :

Huch ... starke Erdstahlen hier, sollte wohl mal die Bedienungsanleitung lesen. Oder Alfred Tetzlaff hat mir die Hand geführt.

Marc

"M.Dinsch" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Hi, der Motor wird dann zu schwach sein. Sein Vorlegegetriebe hat vermutlich eh noch reichlich Satz. Versuch besser die Drehrichtung umzukehren und ein weiteres Zahnrad ins Getriebe zu quetschen. Damit kannst Du sicher die Drehzahl der Förderwalze halbieren. Und die Kraft entsprechend vergrößern.

Wozu aber? Heizt Dein Laminierer nicht genug? Erhöhe besser die Heizleistung. Etwa durch eine Halogenröhre, oder indem Du ableitende Bleche mit einer glatten wärmeisolierenden Folie beschichtest.

mfg, gUnther

Pack einen Thyristor (die gibbet mit viel kleineren Ih) in eine Graetz- Brücke (4x4001..7 oder fertige Brücke) mit Anode an + und Kathode an -, die beiden ~ Anschlüsse spielen dann wie ein Triac. Der zusätzliche Spannungsabfall an den Dioden spielt bei Deiner Low-Current Anwendung keine Geige.

Allerdings ist die Taktung eines Synchronmotors eine Schnapsidee! Mit den Faktor 1:10 der Dir vorschwebt, geht das nie nich ordentlich.

Warum kein Schrittmotor oder ein GS-Motor (mit Permanentmagneten)? GS-Motörchen findest Du u.a. im Modellbau.

Warum einfach, wenns auch umständlich geht?

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Wolfgang Allinger, anerkannter Trollallergiker :) reply Adresse gesetzt! Ich diskutiere zukünftig weniger mit Idioten, denn sie ziehen mich auf ihr Niveau herunter und schlagen mich dort mit ihrer Erfahrung! :p (lt. alter usenet Weisheit) iPod, iPhone, iPad, iTunes, iRak, iDiot

Wolfgang Allinger schrieb:

Eher zwei Thyristoren antiparallel und die Zündung dann irknwie über Kreuz mit dem Optotriacdingsbums. Da hat man dann keinen Ärger mit der Freiwerdezeit und ähnlichen Ärgernissen bei induktiver Last.

ACK

mfg Rolf Bombach

Viel zuviel Aufwand, zu teuer, bei den mickrigen Strömen geht nix über Thyristor im GS-Zweig des Gleichrichters.

In der Brücke isset IIRC egal, irgendeine Diode leitet den Kram immer ab. Kann mich irren, iss 40a her :)

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

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Am 18 Aug 2013 14:22:00 -0400, meinte snipped-for-privacy@spambog.com (Wolfgang Allinger):

:-O Die Schaltung bleibt im übrigen gleich, also Ansteuerung mit MOC3063 und snubber-RC-Kombi? Bleiben die Widerstände am MCO dann bei 360R (sollten da nicht auch 390R gehen?) ?

Finde ich nicht - jedenfalls nicht im Sinne von "Schwachsinn".

Das mag sein, vielleicht sind die 100ms zu kurz, aber je nach dem, wieviele Perioden der Motor braucht um Tritt zu fassen, kann es für diesen Zweck brauchbar sein.

Weil dieser Umbau viel zu aufwendig wird. Andere Motorhalterung, Ritzel, Ansteuerung ... dann lasse ich es lieber und schalte den Motor mit einem Taster manuell entsprechend.

Ich empfinde die angedachte Lösung als einfach. Die Gatter für den AMV und das MF sind bereits vorhanden, deren Beschaltung simpel, böeibt nur die Leistungsstufe.

Am Sun, 18 Aug 2013 21:26:45 +0200, meinte Rolf Bombach :

Im Datasheet zu den MOC

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ist auf S.7 eine Schaltung mit zwei Thyristoren - meinst Du so etwas? Welchen Vorteil haben zwei antiparallel geschaötete Thyristoren gegenüber einem Triac?

Am Sun, 18 Aug 2013 19:45:12 +0200, meinte "gUnther nanonüm" :

Bleibt auszuprobieren.

Satz?

Das würde einen völligen Umbau erfordern und ist daher nicht möglich. Außerdem wäre er dann nicht mehr als richtiger Laminator einsetzbar. Ich weip, ich könnte ja noch einen kaufen, so teuer sind sie ja nicht

- aber _noch_ ein Gerät da herumstehen mag ich nicht ...

Folie? Wie? Das mit mehr Heizen ist so eine Sache. Das ist eine einfache "Regelung", nur ein Bimetallschalter. Ich denke, wenn ich den mit etwas Isolierung montieren würde die Temperatur steigen. Aber die ganze Konstrution ist ja nicht für höhere Temperaturen ausgelegt, ebensowenig die Walzen. Um mehr Wärme auf das Objekt zwischen den Walzen zu bekommen genügt, die Verweildauer zu verlängern.

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