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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3Phasen asyn.Motor sehr langsam drehen lassen


Autor: Matthias Esche (mattes)
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Hallo Leute,
ich möchte einen 3 Phasen asynchron Motor(1PS) sehr langsam drehen 
lassen.
Sehr langsam soll bedeuten zwischen 20 und 40 U/min, wobei es auf 
genauigkeit
nicht besonders ankommt. Die Geschwindigkeit sollte ueber ein Poti 
einstellbar sein.
Ich habe mich im Netz versucht schlau zu machen und bin immer wieder auf 
die PWM gestossen und das V/f Verfahren wobei die Motorfrequenz direkt 
proportional zur Frequenz der Versorgungsspannung ist.
Frage mich allerdings ob dies noch in dem niedrigen Drehzahlbereich 
funktioniert. Hat jemand damit erfahrung und kann mir sagen ob das 
realisierbar ist? Ein geeigneter Controller scheint dr At90PWM3 zu 
sein...
Vorab sei gesagt, dass ich kein Getriebemotor oder anderen Motor 
verwenden will.
Vielen Dank vorab und ein schoenen Wochenende an alle..
Mattes

: Gesperrt durch Moderator
Autor: Micha (Gast)
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Hi, ich hatte ma ne fertige Motorreglung für nen Drehstrommotor. Damit 
konntest du das Ding von null bis 100 drehen lassen, war kein Problem.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja, mit einem Frequenzumrichter sollte das gehen. Allerdings sind <1U/s 
doch ziemlich langsam. Meiner Erfahrung nach, geht das Drehmoment bei so 
niedrigen Frequenzen ziemlich stark zurück.

Autor: Gerd (Gast)
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Richtig, Benedikt.
Die Frequenz kann mit einem FU erreicht werden, aber das Drehmoment ist 
sehr gering. Warum willst du kein Getriebe?

Autor: so nicht (Gast)
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Mit einem 3phasen Variac vornedran geht das schon. Bei Null Volt steht 
er, und obendran dreht er.

Autor: GG (Gast)
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Das Drehmoment ist bei
modernen FUs, auch bei
niedriger Drehzahl,
erstaunlich hoch.
Allerdings muß der Motor
evtl. mit einem zusätzlichen
Lüfter zwangsgekühlt werden.

Autor: Bastler (Gast)
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Moin,
ich habe es praktisch nicht probiert, nur geht aus meinen alten 
Unterlagen zur Vorlesung "Elektrische Antriebe" hervor, dass das 
U/f-Verfahren (konstante Statorflussverkettung) für sehr niedrige 
Drehzahlen nicht geeignet ist. Hierfür eignet sich das Regelverfahren 
der konstanten Rotorflussverkettung, welches aufwändiger ist und ein 
komplettes Maschinenmodell benötigt.
Wenn es dich interessiert, erkläre ich gerne auch warum.

Bastler

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Mattes,
wenn Du ein schnelles Ergebnis haben möchtes, rate ich zu einem fertigen 
Gerät aus der E-Bucht. In der Leistungsklasse ca.100€ zu bekommen.

Ich hoffe, dass auf dem Typenschild deines Motors die Leistung nicht in 
PS angegeben ist. Das würde auf einen sehr alten Motor schließen lassen, 
dieser ist dann nicht Umrichter geeignet. Die Schaltspitzen würden die 
Isolation zerstören.

Wenn der Motor dauernd (länger als 10min) betrieben werden soll, ist 
eine Fremdkühlung notwendig, da der Lüfterflügel bei dieser Drehzahl 
keine nennenswerte Luftmenge bewegt.


Axel

Autor: gast (Gast)
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hi

hmm also mit einen frequenzumrichter geht das

wechselspannung gleichrichten --> dann über brücke mit PWM in in 3 
phasen mit einer definierten frequenz erzeugen

besser einen motor nehmen der schon eine höhere polpaarzahl hat da diese 
generell langsamer drehen
und damit in deinem nutzbereich einhöheres drehmoment hat
zwangsbelüftung sollte dann pflicht sein

Autor: mattes (Gast)
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Morgen an alle,
erstmal danke fuer die Antworten.
Entnehme euren Antworten, dass es grundsaetzlich funktionieren muesste. 
Inwiefern eine zusaetliche Kuehlung dann erforderlich ist, wird mir erst 
Kopfzerbrechen bereiten wenn ich den Motor wirklich nicht anfassen kann. 
Es kommt kein Getriebe in Frage, da diese Schaltung an einen Bekannten 
in Afrika geschickt werdnen soll, der bereits einen Motor hat und froh 
darueber ist ueberhaupt einen bekommen zu haben. Letzendlich soll der 
Motor nur eine Fluessigkeit ruehren, etwa 2000Liter. Der Motor ist nicht 
alt, arbeitet mit 60Hz und 1780 U/min.
Die Schaltung sollte ohne zusaetliche Sensoren auskommen, also nur 
steuern und robust sein. Wie gestagt, die Drehzahl muss nicht sehr genau 
sein.
Vielleicht hat jemand schon ein aehnliches Projekt im Netz gesehen oder 
selbst gemacht, welches ich mir als Vorbild nehmen kann um nicht alles 
neu erfinden zu muessen? Die Projekte die ich bisher gefunden habe sind 
doch alle umfangreicher.
Bin fuer alle Hinweise Dankbar
einen schoenen Start in die Woche
Mattes

Autor: Axel (Gast)
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Hallo Mattes,
bei ih-bäh gibt es zur Zeit 138 Frequenzumrichter zu kaufen. Liegen bei 
ca. 125€ in Deiner Leistungsklasse.

Wahrscheinlich alle für das afrikanische Netz geeignet, gib aber mal die 
Netzdaten und die genauen Motordaten an.


Axel

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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@mattes

Was du da bauen willst ist ein richtiger FU. Das ist nicht mal so eben 
zu realisieren. Bevor du den Betriebssicher am laufen hast must du noch 
einiges an Lehrgeld (sprich durchgeknallte IGBTs) da reinstecken. Denk 
daran das da Spannungen von 560V DC auftreten koennen.


Siehe hierzu auch
Beitrag "Mosfet/IGBT und Treiber für einenMosfet/IGBT"

dort steht einiges zu FUs drin

Gruss Helmi

Autor: mattes (Gast)
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Hallo,
wenn man nur richtig sucht wird man auch schlauer.
Habe in diesem Forum den Artikel von Axel Jeromin 
(Frequenzumrichter)gefunden, ist erheblich mehr als ich erreichen will, 
werde mich mal mit seinem Artikel gut beschaeftigen und sehen wie ich 
das
ganze fuer mich vereinfachen kann.
Muesste doch ohne den Bremsshopperteil auskommen, da mein Motor ja eher
langsam spaziert als als Generator zu arbeiten. Will auch keine Daten 
ausgeben o. ae., nur eine einigermassen stabile Umdrehungszahl 
hinbekommen.
Also, wenn ich denn erfolgreich sein sollte, gibts hier in naher (oder 
ferner) Zukunft bericht.
Und sicher wird es noch zu zahlreichen fragen kommen, aber erstmal 
versuchen das ganze zu projektieren...
Grus

Autor: G. L. (glt)
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mattes wrote:
> Es kommt kein Getriebe in Frage, da diese Schaltung an einen Bekannten
> in Afrika geschickt werdnen soll, der bereits einen Motor hat und froh
> darueber ist ueberhaupt einen bekommen zu haben.
Gerade hinsichtlich dieser Gegebenheiten wäre eine komplexere 
Drehzahlsteuerung und Motorzwangskühlung ein Schritt in die falsche 
Richtung


mattes wrote:
> Die Schaltung sollte ohne zusaetliche Sensoren auskommen, also nur
> steuern und robust sein. Wie gestagt, die Drehzahl muss nicht sehr genau
> sein.

Was gibt es einfacheres, robusteres als eine Übersetzung?

Autor: Patrick Weinberger (seennoob)
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Ok wie Helmi gesagt hat Spiel dich erst mal etwas mit Fet Treibern und 
FET dann steuer die Halbbrücke mal mit irgend so einen Billigen ATMEGA 
an dann mit PWM . Dann ein einfaches Sinussignal.

Danach kannst die Beiträge von der Raumzeigermodulation lesen.

Ich will sagen Schritt für Schritt

MFG Patrick

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

@Patrick

>Ok wie Helmi gesagt hat Spiel dich erst mal etwas mit Fet Treibern und
>FET dann steuer die Halbbrücke mal mit irgend so einen Billigen ATMEGA
>an dann mit PWM . Dann ein einfaches Sinussignal.

Würde ich dir auch erst mal raten. Das was ich in dienem Hardwarethtread 
gesehen habe, ergibt nicht mal ein Prinzipschaltbild, geschweige eine 
funktionsfähige Schaltung. Da wirst du nicht nur bei der 
Raumzeigermodulation an deine Grenzen stossen. Aber lass dir den Spass 
nicht nehmen.

MfG Spess

Autor: Patrick Weinberger (seennoob)
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Ja werd mal das ganze etwas Schlafen legen und mal die Grundlagen für 
Raumzeigermodulation durch machen. Ich glaub es lieht nicht so an der HW 
sondern an dem Wissen der Ansteuerung der HW.

MFG Patrick

Autor: Bernd K. (Gast)
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handelt es sich um einen Schleifring oder Käfigläufer?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Ich glaub es lieht nicht so an der HW sondern an dem Wissen der >Ansteuerung der 
HW.

Ich habe seit fast 10 Jahren mit PWM im kW-Bereich zu tun. Und ich 
weiss, was für Lehrgeld gezahlt wurde. Deshalb halte ich deine 
Raumzeiger für das kleinere Problem.

MfG Spess

Autor: Skippy (Gast)
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Naja ich kenn mich in dem Bereich nen bissl aus

Naja zur Umdrehungszahl müsstde man erstmal die Maße wissen von rührwerk 
und Behälter sowie die art des Rührers.

denn bei nem einfachen kleinen "Propeller" währen dann schon 20U/min 
ziemlich wenig.

Aber ich würde dir empfehlen dennoch mit ner Übersetzung zu Arbeiten
und die lässt sich auch mit den dortigen Mitteln realisieren.

Sei es einfach über 2 Zahnräder(wahlweise zusätzlich mit Kette) oder 
einfach per Keilriemen.
Den könnte er sich z.B. auf nem Schrottplatz aus ner Waschmaschiene 
ausbaun wobei die dortigen Lager für Trommel auch ne gute Quelle sind um 
lager für die Aufnahme des Rührwerks zu haben.

Durch die Übersetzung dreht dann auch motor schneller was den Problemen 
etwas vorbeugen würde

schon bei 1:4 dreht der motor bei 40U/min mit 160U/min

Ansonsten beim Aufbau dran denken das dort Gehäuseteile aus Plaste 
aufgrund der stärkeren Sonneneinstrahlung schneller "altern".

Kühlung größer Dimensionieren als für Deutsche verhältnisse
und ach die Leistungselemente etwas großzügiger Dimensionieren

Autor: Armin D. (waybeach95)
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Hallo,

ich bin schon länger in Afrika tätig (13 J im Sägewerk) und ich 
schliesse mich Sippy an.

Ich würde ein Getriebe vor den Motor montieren. Aber das würde ich vor 
Ort machen lassen. Der Motor dreht mit seiner Nenndrehzahl und wird 
optimal gekühlt.
Elektronik ist in Afrika sehr empfindlich. Allein durch die 
Netzschwankungen, die Power Cuts und die unsymetrische Netzspannung, die 
teilweise mehr als 20% beträgt, bei uns jedenfalls, verkürzt sich die 
Lebensdauer von FU und Stromrichter immens.
Nur ein Auto-Transformer schafft Abhilfe. Wir haben jetzt einen.

mattes wrote :
Inwiefern eine zusaetliche Kuehlung dann erforderlich ist, wird mir erst
Kopfzerbrechen bereiten wenn ich den Motor wirklich nicht anfassen kann.

Mein Rat :
Falsch, es muss Dir vorher Kopfzerbrechen bereiten.
Bastel nicht soviel mit dem Motor rum und lass ihn unnötig über Gebühr 
warm werden, das hat er nicht gerne und dafür ist er nicht konstruiert 
worden. Schick ihn einfach so wie er ist runter und lass vor Ort was 
basteln.
Ohne zu wissen wo dieses Rührwerk drehen soll bin ich mir zu 100% sicher 
das eine Lösung vor Ort gefunden werden kann wenn man will.

Gruss,
beachway95, der Sparky

Autor: mattes (Gast)
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So, nachdem mir nun von meinem Vorhaben soweit abgeraten wurde habe ich 
meinem Bekannten nahegelegt sich eine Uebersetzung zu basteln.
Allerdings werde ich mich mit diesem Thema weiter Beschaeftigen, da ich 
nun Blut geleckt habe.
Haette noch ne Grundsaetzliche Verstaendnisfrage:
Das V/f Gesetz sagt doch aus, dass das verhaeltnis Spannung/Hz konstant 
ist. Soll bedeuten, dass wenn ich nen Motor(Nennumdrehungszahl=1800) mit 
30U/min(0.5Hz) drehen lassen will, ich eine Versorgungsspannung von 
1,66% der Nennspannung noetig. Kommt mir dch etwas arg wenig vor.

Eine andere Formel sagt nun RPM=(120*f)/poles
Koennte ich denn nun die Frequenz einfach reduzieren um den selben 
Effekt
zu erreichen? Bsp: 4Pol Motor->wenn f=1Hz ->30RPM
1Hz ist sicher auch wieder etwas arg heftig!?

Sollte ich diese beiden Verfahren nicht auch verknuepfen koennen? Also 
z.b. f=10Hz und eine Versorgungsspannung von 10% der Nennspannung 
waehlen?
Haette ja auch den Vorteil, dass ich In meinem Gleichspannungsteil nicht 
die volle Netzspannung Gleichrichten muesste, sondern ueber nen kap. 
Spannungsteiler nur z.b. 30% bereitstelle und somit kleinere Mosfets 
nehmen koennte?

Hoffe der Text ist verstaendlich, danke schonmal fuer Eure Infos...

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Soll bedeuten, dass wenn ich nen Motor(Nennumdrehungszahl=1800) mit
>30U/min(0.5Hz) drehen lassen will, ich eine Versorgungsspannung von
>1,66% der Nennspannung noetig. Kommt mir dch etwas arg wenig vor.

Ist aber so.

Dein Motor hat ja eine Induktivitatet. Und je niederiger deine 
Motorfrequenz wird umso kleiner wird der Induktive Widerstand. Damit 
steigt dein Strom durch den Motor. Um diesen Anstieg zu begrenzen must 
du die Spannung reduzieren.

>Haette ja auch den Vorteil, dass ich In meinem Gleichspannungsteil nicht
>die volle Netzspannung Gleichrichten muesste, sondern ueber nen kap.
>Spannungsteiler nur z.b. 30% bereitstelle und somit kleinere Mosfets
>nehmen koennte?

Die reduzierung der Motorspannung macht der FU mittels PWM.
Kap. Spannungsteiler -> wie Gross sollen die Cs da werden ?
Die Mosfets (besser IGBT nehmen die sind da besser geeignet) must du 
schon fuer die hoechsten Auftretenden Spannung auslegen (mit Reserve).

Was du tun koenntes um Transistoren mit kleinerer Spannung zu nehmen ist 
vor der ganzen Sache einen Trafo zu schalten. Wird auch im Prof. Bereich 
so gemacht.

Gruss Helmi

Autor: mattes (Gast)
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Naja, wie gross sollen die Cs beim kap. Spannungsteiler werden?
Vielleicht 30mikroF und 15mikroF und 400V Isolierung? Dann koennte ich 
meine 220V~ schonmal auf ca.75V~ runterteilen und dann Gleichrichten 
->ca.53VDC.
Den Rest dann per PWM, aber die Mosfets(oder IGBT) muessten doch dann 
nur z.B. fuer 120V ausgelegt sein?

Und wie sieht es mit der reduzierung der Spannungsfrequenz aus, um die 
Drehzahl zu reduzieren? Ist eine kombination nicht sinnvoll?

Danke und Gruss

Autor: Axel (Gast)
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Das mit den kapzitiven Spannungsteiler war wohl ironisch gemeint.


Eine Erhöhung der Pole im Drehstrommotor setzt natürlich die Drehzahl 
bei gleichbleibender Frequenz herab. Dies bedeutet aber einen anderen 
Motor, bzw eine andere Motorwicklung, was Du zu Anfang ausgeschlossen 
hattest.


30 Umdrehungen bei einem 1800er Motor (1,6% oder 0,83 Hz) ist wirklich 
sehr langsam und mit unseren Hobbymitteln nicht zu realisieren. Hier 
bist Du weit innerhalb der Schlupffrequenz, da müsste eine 
Vektorregelung her.



Axel

Autor: mattes (Gast)
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@Axel:
wollte keinen anderen Motor nehmen, also die Polzahl nicht erhoehen, 
sondern die Frequenz der Versorgungsspannung runtersetzen, da
RPM=(120*f)/pole
->bei 4Polmotor und 60Hz: 120*60/4=1800RPM
wenn ich nun auf z.B. 10Hz gehe ergibt sich bei gleicher Polzahl:
120*10/4=300RPM...

Oder sehe ich da etwas falsch?
Gruss

PS Auch auf die Gefahr hin mich hier zu blamieren, ironisch war das mit 
dem kap. Spannungsteiler nicht gemeint. Was spricht dagegen?

Autor: mattes (Gast)
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Hallo,
also hab die letzten Tage etwas experimentiert und siehe da, mein
motor dreht sich langsam, mit etwa 30RPM.
Ok, ich gebe zu er ruckelt sehr stark und der Drehmoment ist bescheiden, 
aber ich habe ihn mit einfachsten Mitteln langsam bekommen.
Benutze bisher KEINEN Mikrocontroller, nur einen
-stinknormalen 4017 Zaehler,
-eine Oszillatorschaltung um den 4017 mit einem Takt zu versorgen(2-5Hz)
-einen kap. Spannungsteiler
-6n-Kanal MosFEts(FQPF22N30)
-einige Dioden
-je 3x npn und pnp-transistoren und 3 Kondensatoren um die Highside zu 
schalten
-und ein wenig anderen Kleinkram.

Das Prinzip ist recht simpel:
1. Spannung ueber Brueckengleichrichter richten(wird nicht geglaettet 
bisher), habe eine kap. Spannungsteiler vorgeschaltet um Spannung zu 
begrenzen
2. Mein Zahler zaehlt immer von 0-6(6 wird resetet) und durch 
entsprechende verschaltung der Ausgaenge mit Dioden wird jeweils eine 
High und eine Low-side geschaltet. Es sind also nur 2 Wicklungen 
geschaltet, eine High, die andere Low, bis der Zaehler zur naechsten 
Zahl springt. Es wird auch immer die volle(nicht geglaettete) 
Gleichgerichtete Spannung geschaltet.
Etwa so;)
zaehler    u    v    w
0          +    -
1          +         -
2               +    -
3          -    +
4          -         +
5               -    +
6 zaehler wird resetet

3. fertig, der Motor dreht und laesst sich auch regulieren...

Natuerlich ist das noch nicht mein Ziel, wollte erstmal sehen wie sich 
der Motor verhaelt. Es wurde ja viel geschrieben hier und ich war mir 
nicht sicher inwiefern ich ein befriedigendes Ergebniss bekommen koenne. 
Nun bin ich guter Dinge und nehme an, dass ich durch geziehlte PWM(die 
wahrscheinlich sehr langsam sein kann) der 3 Wicklungen eine Rundere 
Drehung hinbekomme(mit mehr Drehmoment). Vor alle wenn die Spannung 
nicht mehr mit 100Hz anliegt, sondern ein langsamer Sinus vorgegaukelt 
wird.
Bin mir auch nicht sicher inwiefern ich mir sicher sein kann, dass der 
zaehler nie 2 Zustaende gleichzeitig hat?Aber bisher kein kurzschluss;)

Alles klar, das WE werde ich dann mal ans programmieren gehen. Allen 
schoene Tage, Gruss
mattes

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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mattes schrieb:

> Inwiefern eine zusaetliche Kuehlung dann erforderlich ist,

Das ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit so,
ansonsten wird der Motor nicht lange leben.

> Es kommt kein Getriebe in Frage, da diese Schaltung an einen Bekannten
> in Afrika geschickt werdnen soll, die Schaltung sollte robust sein.

Gerade unter solchen Bedingungen sollte man eine robuste Lösung
wählen und die wäre Getriebe statt FU. Ein Getriebe kann man z.B.
mit Riemenscheiben bauen. Sowas, bzw. ähnliche Lösungen funktio-
nieren teilweise schon seit tausend Jahren (siehe Göpel).
Gerade in der Entwicklungshilfe werden oft viel zu komplizierte
Lösungen gewählt, die dann nach kurzer Zeit kaputt sind und vor
Ort nicht repariert werden können.
Gruss
Harald

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Der Thread ist 7 Jahre alt und wurde von einem Spielkind/Spammer wieder 
herausgekramt (sind eigentlich schon wieder Ferien?).

Wer ihn unbedingt entsperrt haben will:
bitte eine PN mit brauchbarem Grund an mich.

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