Hallo Zusammen,
ich weiß grade nicht so richtig wie ich was auslegen soll. (Die Arbeit
ist für eine Studienarbeit).
Vorgabe wären 2 Motoren (Lastmaschine & ASM) sollen von zwei FU
gefüttert werden. Dabei haben beide FU's keinen eigenen Zwischenkreis.
Jetzt wollte ich das ganze, in Anbetracht der Lage das es kleine
Leistungen sind, also ASM 120W und die Bremsmaschine auch um die 200W,
beide FU's aus einem Zwischenkreis speisen. Dabei taucht die erste Frage
auf.
- Muss zwischen Netzspannung (also die haushaltsüblichen 230V L/N) und
Zwischenkreis ein Trenntrafo, oder darf der Gleichrichter direkt ans
Netz? Und wenn ja, warum?
- Problem 2: Zwischenkreiskondensator -- habe einen ELKO mit 560uF /
400V ausgewählt (aufgrund niedriger Brummspannung). Jetzt kommt aber das
leidige Thema vom Einschaltstrom. Wenn ich den mit einem NTC oder PTC
begrenze, worauf muss ich auf jeden Fall bei der Auslegung achten?
- Problem 3: Bremschopper -- Wollte im Sinne der Zwischenkreisspannung
eine Überwachung realisieren (wenn Lastmaschine ASM bremst und die ASM
in dem Zwischenkreis die Spannung steigen lässt). Jetzt find ich aber
keine gescheiten Allzwecklösungen. Es wird ja wahrscheinlich nicht eine
enorme Leistung sein die da verbraten werden muss. Allerdings habe ich
da keinerlei Erfahrungen und hätte mir jetzt gedacht wenn ich die über
einen Hallsensor und Arduino messe, könnte ich einen Mosfet oder IGBT in
der Schaltung haben der mir den Bremswiderstand reinschaltet. Würde das
machbar sein, oder steigt die Spannung beim z.B. Abbremsen so schnell an
das der Arduino von seiner Rechenleistung nicht für geeignet ist?
Vielen Vielen Dank schon mal.
Beste Grüße!
Hallo,
die Zwischenkreisspannung bei FUs ist nicht vom Netz getrennt. Die
Netzspannung wird "nur" gleichgerichtet und gepuffert.
Die Umrichter die ich kenne haben einen Netzanschluss und zusätzlich
Zugang zum zwischenkreis. Has Du die die Datenblätter zu den Geräten
angeschaut?
Das Gleiche gilt für den Bremswiderstand. Die Geräte habe eigendlich
einen Anschluss dafür.
Bei einem mechanisch und elektrisch gekoppeltem System bekommst Du nur
Energie zurück wenn du beide Maschienen gleichzeitig bremst.
Gruß Bernd
zu Punkt 2 :
Oft werden Zwischenkreise über Vorladewiderstände geladen. Und erst beim
erreichen von einer bestimmten Spannung der Gleichrichter zugeschaltet.
Typisch Student. Keine Ahnung von dem was er da vor hat und für den
kleinsten Scheiß braucht er 'nen Arduino. Was lernt ihr eigentlich in
den Vorlesungen? Überhaupt noch was oder wird da nur noch ausgepennt?
Für Testzwecke in Deinem Leistungsbereich kannst Du den Gleichriechter
einfach so an's Netz anschließen. Für echte Geräte müßte man eine PFC
verwenden (darf möglicherweise in Industrienetzen weggelassen werden,
weiß ich nicht), aber das ist ein anderes Thema. Trenntrafo ist nur
erforderlich wenn Du eine galvanische Trennung vom Stromnetz brauchst,
die Erdung auftrennen möchtest oder definiert wissen mußt wo beim
Einstecken des Steckers die Phase liegt. Sowas geht mit einem
Trenntrafo, der schützt aber nicht davor, daß Dich die 340Vdc an Deinem
Kondensator beim Anfassen töten können.
Den Kondensator kannst Du direkt über einen NTC aufladen. Widerstand ist
zwecklos. Macht fast jedes normale PC-Netzteil so, mit einer ähnlich
großen Kapazität.
Den Einschaltstrom mit einem PTC zu begrenzen dürfte sehr spannend
werden, dafür müßte man Dich eigentlich sofort aus dem ET-Studiengang
exmatrikulieren. Wenn Du noch nicht mal zwischen NTC und PTC sicher
bist, solltest Du lieber keine Antriebstechnik entwickeln.
Die Spannung im Zwischenkreis sollte nicht ansteigen wenn eine Maschine
antreibt und die andere bremst, da die antreibende Maschine aufgrund der
Verlustleistungen immer mehr Leistung aufnimmt als die bremsende
Maschine zurückspeist. Der Gleichrichter muß dadurch immer die
Verlustleistung aus dem Netz ergänzen. Probleme kann es nur beim
tatsächlichen Abbremsen der drehenden Teile geben, also wenn eine
Maschine bremst ohne daß die andere antreibt. Normalerweise haben die
FUs dagegen einen Schutz und schalten ab wenn die Zwischenkreisspannung
zu weit ansteigt. Da müßtest Du schauen, ob Deine das auch haben. Falls
ja und kein elektrisches Abbremsen zum Stillstand gebraucht wird, kannst
Du Dir den Bremsshunt sparen.
Falls Du wirklich einen Bremsshunt brauchst, würde ich den mit
Widerständen aufbauen, die bei 350..400V so um die 500W aufnehmen. Dafür
eignen sich als Bastellösung z.B. Heizstäbe oder Platten aus einem
Elektroherd, 2x 1,5kW in Reihe oder so. Glühlampen würde ich nicht
nehmen, die haben einen sehr geringen Innenwidestand wenn sie kalt sind,
das erzeugt beim Einschalten unschöne Stromspitzen, mit denen sich der
schaltende Transistor rumplagen müßte.
Die Steuerung dieses Shunts würde ich mit einem Spannungsteiler und
Schmitt-Trigger machen. Sagen wir bei 380V über einen dicken
Transistor/FET einschalten, und bei 370V wieder aus (also etwa 10V
Hysterese). Dadurch ergibt sich dann sowas wie eine PWM-Regelung, die
tatsächlich nur das verheizt was weg muß ohne daß man sich weiter darum
zu kümmern braucht. Die Leistungsaufnahme dieses Shunts muß über der
maximalen Bremsleistung liegen, sonst steigt die Spannung trotz
Bremsshunt weiter an.
Stephan I. schrieb:> Und erst beim erreichen einer bestimmten Spannung
...wird der Gleichrichter direkt ans Netz geschaltet -
scheinst Du gemeint zu haben. Also gegen den (C-) Auflade-Pulsstrom.
Nochmal auf Anfang, bitte:
lazur2006 schrieb:> Dabei haben beide FU's keinen eigenen Zwischenkreis.
Nur mal nebenbei (zum Großteil), kurz zusammengefaßt:
Normalerweise hat jeder Umrichter einen, und zwar eigenen
"Spannungs-Zwischenkreis", mit einem Kondensator (oft ein ELKO,
manchmal aber auch sogenannte "DC-Link"-Folien oder -Keramik-Cs).
Einige Umrichter sehr großer Leistung haben einen Strom-ZK, mit einer
Drossel statt eines ELKOs. (Auch "Current-Fed", "Stromspeisung",
genannt.
Und es gibt sogar welche mit Drossel PLUS Kondensator. Hier aber
die Drossel entweder vor den GR, oder gleich nach diesem, platziert.
Da der C direkt vor der Brücke liegt, handelt es sich also trotzdem
um einen Spannungs-Zwischenkreis.
[Die Drossel ist hier ein Strom-Filter, also gegen Oberschwingungen
(übrigens unterschiedlich wirkend, ob nun vor oder nach dem GR).
Wirkt aber evtl. auch als Einschaltstrombegrenzung - je nach
Dimensionierung.]
lazur2006 schrieb:> Jetzt wollte ich das ganze, in Anbetracht der Lage das es kleine> Leistungen sind, also ASM 120W und die Bremsmaschine auch um die 200W,> beide FU's aus einem Zwischenkreis speisen.
Also zuallererst wäre bei einphasiger Speisung natürlich ein weit
größerer
Siebkondensator nötig - das darf man auf keinen Fall vergessen.
Dann ist "1 ZK für 2 FUs" nicht der "Standardfall" - durchaus Begründet.
Ich bin noch nicht ganz dabei, in welcher Beziehung die beiden Maschine
stehen. Sollen die denn exakt synchron betrieben werden? Also wenn ASM1
kippt, und beginnt, auf Nenndrehzahl zu beschleunigen, soll das auch
ASM2
machen? Und wenn 1 gebremst wird, auch 2? Alles exakt gleichzeitig?
Wenn nämlich nicht (und das vermute ich stark), gibt es da mehreres,
was dagegenspricht. Harmlose(re)s, und auch "Entscheidendes"...!
Entscheidend wäre z.B., daß man bei einem_ ZK nur _einen Bremschopper
"haben kann" - also beide zwingend gleichzeitig gebremst werden müßten.
---> Also bei "asynchronem" Betrieb der beiden ASM, was wohl der
Standardfall wäre, bräuchte man 2 Zwischenkreise, und 2
Bremschopper.
lazur2006 schrieb:> Muss zwischen Netzspannung (also die haushaltsüblichen 230V L/N)
Sind Deine ASM denn dafür überhaupt ausgelegt? Nicht, daß Du da
(freilich
"hypothetische") ASM hast, die eigentlich für 400V~ Stern- und folglich
693V~ in Dreiecks-Schaltung ausgelegt wären... (obwohl ich das nicht
denke,
schon gar nicht bei der Leistung).
> und Zwischenkreis ein Trenntrafo,
Erst: Wohl Zwischenkreis- E ... Des weiteren: Ein "Trenntrafo"
nicht.
a.) Hättest Du gerade genannte 400V~ - ASM, ist das Mittel der Wahl ein
sogenannter "Steuertrafo". Mit diesem könnte man die 230V~ auf 400V~
hoch transformieren.
Übrigens kann man das auch, falls für die Versorgung ein RCD mit
niedrigem Ansprechstrom verbaut ist - der FU / die FUs ha-t/-ben für
gewöhnlich auch einen Netzfilter, und der macht [aber meist nur in hoher
Leistungsklasse] durchaus mal Probleme mit genannten RCDs.
b.) Oder aber - dafür müßte(n) der FU (die FUs) "extra" ausgelegt sein -
via Spannungsverdoppler. Aber Vorsicht: Nicht, daß der Bremschopper (ZK
mit 640VDC (!)) falsch anspricht - man kann also nicht die selbe
Schaltung unmodifiziert sowohl für Trafo/400V~ als auch 230V~/Delon
(>=640VDC) verwenden!
c.) Dritte Möglichkeit wäre eine PFC, um den ZK von gut 320VDC auf die
benötigte ZK-Spannung anzuheben - allerdings denke ich, daß Du deren
"Notwendigkeit" (EMV-Vorschriften am "hypothetischen" Einsatzort,
außerdem
natürlich auch, ob ein "privates Einzelstück", oder Serienproduktion...)
abklären solltest, denn vielleicht BRAUCHST Du sie sowieso.
d.) Obwohl freilich eine "fette" Drossel davor zusätzlich zu einem
Netzfilter (ohne diesen aber kann ein FU nicht wirklich eingesetzt
werden...) AUCH schon einen guten Power Factor bringen könnte. Wenn / wo
/ was halt.
Ansonsten, wenn keines der in a.) genannten Probleme vorliegt, ist also
zuallermindest genannter Netzfilter erforderlich, habe noch nie einen FU
OHNE sowas gesehen.
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Lies also mal durch, und kläre (oder SAG UNS) die Randbedingungen.
Bens Post übersehen.
Ja, bei den Pipifax-Leistungen kann man definitiv auch einen NTC
zur Einschaltstrombegrenzung nehmen, falls eine NF-Drossel nicht
(oder keine dazu ausreichende) mit verbaut wird.
Eventuell landete der eh in der PFC... man weiß ja noch nix.
Guten Morgen Zusammen,
danke für eure vielen Antworten!
jap, ich sag mal so.. Leistungselektronik 3 ganze Tage (und damit war
der Kurs abgeschlossen) und Antriebstechnik geht grad erst los (also
auch eher
keine Referenz) ;) - (Mechatronik 5. Sem)
- So ganz verstehe ich noch nicht, wieso ich die beiden Umrichter nicht
von einem Zwischenkreis aus speisen soll. Was würde denn dagegen
sprechen?
Hier als kleine Unterstützung vielleicht noch ein paar Details:
- Die Wechselrichter sind von Texas Instruments. Grund dafür war -
lassen sich über deren Mikrocontroller mit Simulink programmieren und
auswerten in "Echtzeit" (Drehmoment, Drehzahl, Ströme etc.)
--> http://www.ti.com/tool/TMDXIDDK379D#2
Ein Bild welches den Schaltplan dessen Gleichrichter bzw. Zwischenkreis
abbildet ist angehängt.
- Das fertige FU-Board von Texas hat ja bereits einen Gleichrichter und
Kondensator etc. und ebenfalls einen Ausgang an dem die DC-Spannung
abgegriffen werden kann. Aber von der Idee her, beide FU's in einen
Zwischenkreis zu hängen, denke ich mal wird einer der Zwischenkreise ja
nicht für den Betrieb von zwei Fu's bzw. Motoren ausgelegt worden sein.
-Daher einen eigenen Zwischenkreis der eine höhere Leistung für gleich
beide Motoren bereitstellt. (so war halt auch die Idee von meinem Prof.
& von daher habe ich mich daran auch so ein wenig orientiert muss ich
sagen.. Deshalb würde ich schon gerne wissen, was dagegen spricht :) )
- Nun zu den Maschinen.
ASM (als MUT): 380V Dreieck (0,44A) // 660V Dreieck (0,25A) - 120W
Maschine
cos phi = 0,75 - Siemens 1LA5060-4AB70-Z
SM (als Lastmaschine): B&R Drehstrom-Synchronmotor 8MSA3: 400V - nur
Pmech (190W) bekannt und kein cosPhi - Daher mit Nenndaten (Nennstrom
0,64A)
-- Beide Maschinen sind mechanisch über ein Flex-Kupplung verbunden
(irgend so ein Hartgummi Faserschlauch)
-- Testszenario wäre:
-- (1)SM spannungsfrei; ASM wird mechanisch blockiert; FU der ASM stellt
Spannung so hoch ein, dass Nennstrom
fließt (Kurzschlussmessung)
-- (2)SM spannungsfrei; ASM wird Drehfeld vorgegeben (Winkel wird
geschoben, keine Regelung!) z.B. 50Hz; wenn stationäre Drehzahl erreicht
(Leerlaufdrehzahl - abgesehen von zusätzlicher Last durch angekuppelte
SM)
--(1) & (2) - Spannungen und Ströme werden als Ergebnis geplottet -
daran sollen die Studenten dann die ESB Teile bestimmen
-- (3) Dynamischer Hochlauf; ASM bekommt Drehfeldvorgabe (z.B wieder die
50Hz); SM wird auf Drehmoment geregelt z.B. 0,1 Nm; Während des
Hochlaufs der ASM, konstante Belastung durch SM; Ströme etc werden
aufgezeichnet
-- Das ganze dann später mit Reglung als Erweiterung; in Simulink soll
dann immmer der Abgleich zwischen Modell und real erfolgen.
Hm, 3 Tage Leistungselektronik und schon läßt man euch an 230V~ bzw.
350Vdc Zwischenkreisen herumspielen? Das gibt eine steile Lernkurve
würde ich sagen. Und bald mehr Gerichte vom Grill in der Mensa.
Du kannst beide FUs problemlos aus einem Gleichstrom-Zwischenkreis
speisen.
Du mußt diesen nur so auslegen, daß er die Leistung verträgt. Von dem
für ein Gerät ausgelegten Entwurf, der in den Geräten verbaut ist, kann
man das natürlich nicht erwarten. Das muß man dann schon extern aufbauen
und die beiden FUs über den Gleichspannungseingang versorgen.
> 380V Dreieck (0,44A) // 660V Dreieck (0,25A)
Solche Schusslichkeitsfehler kosten Dich am Ende die Punkte.
Einen Synchronmotor als Bremse zu benutzen kann problematisch sein. Der
FU muß solche Motoren können. Wenn er nur Asynchronmotoren kann, wird
das nicht funktionieren.
Das Drehmoment beim Anlauf einer Asynchronmaschine ist auch nicht
linear.
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