Flott TB14 Nachrüstung Drehzahlregelung

[Manfred22]

Hallo zusammen,

ich möchte gerne meine Tischbohrmaschinen Flott TB14 mit MK1-Aufnahme (geschätzt aus Mitte der 80er Jahre) mit einem Frequenzumrichter und einer Drehzahregelung nachrüsten.

Der aktuelle Drehzahlbereich ist 430/min bis 4500/min. Ich würde gerne den Drehzahlbereich insbesondere nach unten unter Erhaltung des Drehmoments erweitern. Richtungsumkehr per Schalter/Fuß-Taster soll möglich sein, damit ich Gewinde schneiden kann.

Verbaut ist ein Drehstrom-Motor von Adam Baumüller, 230/380 V, 0,55 kW, 1360/min, 2,95/1,7 A, cos Phi: 0,73 (s. Fotos im Anhang). Aktuell in Sternschaltung, 3-phasig 400 V.

1. Welchen Frequenzumrichter würdet Ihr empfehlen? Kann man die China-Umrichter guten Gewissens nehmen (wenn ja, welchen?) oder sollte man dringend ein bekanntes Markenfabrikat verwenden (SEW, Bosch-Rexroth, Danfoss, Hitachi, Siemens etc.)?

2. Würdet Ihr die Maschine weiter in Sternschaltung an 400 V betreiben oder hätte eine Dreieckschaltung an 230 V irgendeinen Vorteil?

3. Falls ich die große (und ordentliche) Lösung mit separatem Schaltschrank plane, was würdet Ihr empfehlen, noch einzubauen (Schütz, dreipoliger Notaus, Sicherungen,...?)

4. Wie kriegt man bei kleinen Drehzahlen den Motor gekühlt? Es gibt nur einen seitlichen Deckel mit Schlitzen, vor dem man einen Lüfter anbringen könnte. Habt Ihr Ideen, welche Lüfterleistung hier erforderlich wäre?

Vielen Dank im Voraus für Eure Hilfe.
Beste Grüße
Manfred

 

[powersupply]

Hallo Manfred

Dein Motor und die Anwendung bietet sich an um den Motor in Dreieck an 400V zu betreiben. Dazu muss der Umrichter "lediglich" passend parametriert werden.
Die Spannungsangabe an der Motorwicklung bezieht sich nämlich auf 50Hz. Hier entsprechend 230V = 50Hz. Bei höherer Frequenz darf dies Effektivspannung gerne auch höher ausfallen. Bei geringerer Frequenz muss diese dagegen ebenfalls niedriger sein. Das Verhältnis zwischen Spannung und Frequenz ist linear weswegen die Motornennfrequenz bei 400V auf ca 89Hz eingestellt werden muss. Dementsprechend verändert sich auch die Drehzahl linear mit der Frequenz.
Als untere Motorfrequenz strebt man ca 5Hz an weil dann das Regelverhalten schlechter wird. Allerdings wird diese sinnvolle untere Frequenz heute geringer sein als früher als die Rechenleistung der Umrichter noch wesentlich geringer war. Ein Umrichter mit Vectorregelung kann im Idealfall fast bis zum Stillstand regeln.
Die oben gemachten Ausführungen zur Drehzahl bedeuten für dich, dass Du mit 400V Dreieck die Einstellung der Riemenräder auf eine geringere Abgangsdrehzahl einstellen kannst, da Du bei 400V und 89Hz die 1,73-Fache Motordrehzahl vorliegen hast und so problemlos bis auf etwa ein 20igstel anstelle ein 10tel bei vollem Drehmoment runterkannst.
Der weitere Vorteil ist der, dass bei 400V Betrieb in Dreieck die Leistung über 50Hz ebenfalls linear zur Drehzahl größer ist und Das Drehmoment erst ab 89Hz( =~2350U/min) nachzulassen beginnt(Feldschwächbereich)
Für lang andauernde Belastung bei geringer Drehzahl sollte dann in jedem Fall ein Lüfter am Motor angebracht werden. Muss dagegen nur ab und an ein großes Loch gebohrt werden reicht die Masse des Motors als Puffer aus um ohne Lüfter auszukommen. Mit ein wenig vernünftigem und umsichtigem Verhalten kann man das auch gut selber beobachten und ggf durch Laufen lassen der Maschine im Leerlauf steuern. So würde ich das jedenfalls machen.

Zur Ausführung, mit oder ohne Schaltschrank lasse ich anderen den Vortritt, da ich eher zur Minimallösung tendiere.

Du solltest aber beachten, dass ein defekter Umrichter bei drei gleichzeitig auftretenden Fehlern das Auslösen eines "normalen" FIs unterbinden kann, da diese meist nicht mit Fehlergleichströmen klarkommen sondern nur teure B-RCDs. Das könnte bedeuten, dass wenn deine Werkstatt über einen einzigen gemeinsamen FI geschützt wird, dieser komplettschutz bei Betrieb der Bohrmaschine unwirksam wird. Das aber wiederum nur bei zwei gleichzeitigen Fehlern des FUs.
Ich würde den einfach ohne anschließen und dafür sorgen, dass der Potentialausgleich auf jeden Fall korrekt angeschlossen ist, Bei Mikrowellengeräten, Induktionsherden, Schweißgeräten und Waschmaschinen mit FU-gesteuertem Motor schreit auch niemand nach einem B-RCD. Aber meine Meinung zählt hier ja nicht...

Eine Empfehlung zu einer bestimmten Marke kann ich nicht aussprechen. Falls es ein Gebrauchter wird, kaufe keinen zu alten und vorzugsweise einen mit Vectorregelung. Bei SEW wäre das die MDX-Serie.
Wie sich hier die mittlerweile sehr billigen chinesischen Umrichter schlagen weis ich mangels Erfahrung nicht.

So, ich denke das war jetzt erstmal ein wenig Input und meine Ansicht zur Thematik.

PS

 

[Manfred22]

Hallo PS,

danke für Deine ausführliche Antwort. Habe auf Deinen Hinweis hin eben gerade mal über 50 Hz Kennlinie vs. 87 Hz Kennlinie, Grundstell- vs. Feldschwächebereich gelesen. Neuland für mich. Danach scheint es viel besser, die Nennfrequenz durch Dreieckschaltung bei 400 V auf 87 Hz anzuheben, weil erst oberhalb dessen das Drehmoment nachlässt. So wie ich es verstanden habe, hebt die Regelung dann bei sehr niedrigen Frequenzen -abweichend vom linearen U-f-Zusammenhang- die Spannung an, um auch dort hohes Drehmoment zu erzeugen.

Das Thema mit dem FI finde ich evtl. schon wichtig. Danke besonders für diesen Hinweis.
Falls ich mich entschließen sollte, doch in einen vierpoligen Allstrom-FI zu investieren und den mit in einen Schaltschrank einzubauen, würdest Du dann zu 300 mA oder zu 30 mA raten?

Beste Grüße
Manfred

 

[powersupply]

So wie ich es verstanden habe, hebt die Regelung dann bei sehr niedrigen Frequenzen -abweichend vom linearen U-f-Zusammenhang- die Spannung an, um auch dort hohes Drehmoment zu erzeugen.

Dafür sind in erster Linie zwei Parameter maßgeblich verantwortlich. Früher hiesen die bei SEW I*R und Boost. Der erste gleicht pauschal den ohmschen Widerstand aus und hebt über den ganzen Stellbereich die Spannung um einen festen Wert, welcher sich mitunter auch am Spannungsabfall des Wicklungswiderstandes orientiert, an. Der Die Boostanhebung nimmt mit zunehmender Ausgangsfrequenz ab und wirkt hauptsächlich in den niederen Frequenzen.
Wenn Du einen FI in den Schaltschrank einsetzt darf davor in der Zuleitung keiner sein der weitere Steckdosen in der Werkstatt schützen soll. Dieser wäre in einem Fehlerfall, bei dem der FU das Netz mit Gleichstromanteilen belastet unwirksam. Ich meine 300mA FIs sind nur noch in ganz besonderen Fällen zulässig. Ob da jetzt ein FU dazuzählt weis ich nicht.

PS

 

[Senkblei]

300 mA FI dienen nicht dem Personenschutz. Unter 30 mA ist nur sinnvoll wo zwingend vorgeschrieben.

Für sowas benötigt man keine hochgezüchtete FU, wichtig ist eher, dass etwas Leistungsreserve, jedoch nicht sehr viel vorhanden ist. Zudem sollte man nicht zu stark überdimensionieren, da anonsten die Regelgüte, usw. darunter leidet. Wurde kürzlich in einem anderen Topic erläutert.
Rein theoretisch könnte man 3 PTC oder Pt100 am heisseren Wicklungskopf anbrigen, lohnt sich jedoch hier nicht.

Als Zwangsbelüftung bei niedriger Drehzahl reicht ggf. eine erhöhte Oberflächenkühlung aus, z.B. mit irgendeinem Ventilator, jedoch möglichst gleichmässig kühlen. Da die thermische Zeitkonstante des Motors relativ hovh ist, würde ich mit ausser bei grösserer Überlast x Dauer oder grösseres Drehmoment bei niedriger Drehzahl nicht allzuviele Sorgen machen.

Die allermeisten FU Parameter muss man für sowas nicht von Hand abändern, lediglich ein paar Grundparameter reichen aus und dann kann man hier automatisch dynamisch tunen. Jedoch die Grundparameter genau überprüfen (insbes. Motorspannung und -strom gem. Typenschild).

Not-Aus muss galvanisch trennen sofern keine sichere STO (Safe Torque Off) Funktion vorhanden ist, hier reicht vermutlich SIL 2 / PL d aus.

Motor sollte qualitativ gut sein ansonsten falls das Isoliermaterial überfordert ist (jedoch kaum ein Problem hier), Motor tauschen. Hoffe es ist eine standard IEC Ausführung (insbes. das Wellenende). Adam Baumüller ist ABM Greiffenberger (Senata Group), nicht zu verwechseln mit der bekannteren Fa. Baumüller Nürnberg. Beide sind etablierte renommierte Hersteller.

 

[Manfred22]

Danke, PS und Senkblei, für Euren guten Rat.

Soeben habe ich bei Ebay einen Frequenzumrichter Danfoss FC-302P1K1T5E20H1XGXXXXSXXXXAXB2CXXXXD0 | 1,1kW | 3A
in brandneu bestellt. Preis war inkl. versich. Versand 259 Euro.
In IP54 ist nix zu bekommen. Muss also in einen Schrank.
Jetzt noch Schalter, 4-poliger Not-Aus, Fußtaster, Drehzahlmesser, Kabel, Kleinteile, einwandfreie Erdung von Schrank und Maschine. Dann sollte das funktionieren.

Viele Grüße
Manfred

 

[unicque]

Wir betrieben alle unsere Pumpen mit Parker AC10 7,5kW Umrichtern. Keine Defekte / Ausfälle / Störungen bei 48 Umrichtern in 4 Jahren. Mehr bekommt man für sein Geld nicht.

 

[powersupply]

Der Danfoss ist mit Sicherheit auch nicht schlecht.
Bei uns laufen davon auch nicht wenige. Die sind, über die Jahre gesehen, auf jeden Fall haltbarer als die eingesetzten Lenze 9400. Bei den Geräten bis ca 4kW beginnt hier bei uns ab ca 10Jahren das große Sterben. Da haben wir einen Bereich wo wir jede Woche zwei, drei austauschen...
Die Danfoss und SEW hingegen laufen auch 15 - 20 Jahre problemlos 24/7 bei 5-Tage Woche.

A propos: hat zufällig jemand ein Bediengerät oder Schnittstellenmodul für RS232 für einen VLT3006 übrig? Ich bin da noch auf der Suche.

Edit: @Manfred, Du hast doch hoffentlich einen FU mit Bedienfeld oder wenigstens RS232 gekauft?

PS

 

[Senkblei]

Die neuen Danfoss kenn ich zuwenig, die älteren waren sehr zuverlässig und auch gut gebaut. Lenze will ich nicht einmal geschenkt, sowohl deren Elektronik wie auch Getriebemotoren. Da sind im Vergleich z.B. SEW welten überlegen. Habe mich bereits in den frühen 90er mit Lenze aufgeregt und reihenweise Getriebemotoren mit beschädigtem Spiezeug-Alugussgehäuse (heute wurde man Chinaschrott sagen) durch was brauchbareres ersetzt, muss ich nicht mehr mitmachen.

Bei Parker kannte ich eher die Servoantriebe und die Hydraulik, eigentlich problemlos. Hatte auch zahlreiche Antriebe "exotischer" Hersteller im Einsatz die jedoch zuverlässig waren, nebst den klassikern von ABB, Siemens, usw. Ganz früher noch Puck-Thyristoren von BBC Veritron und SIMOREG Stromrichtern ersetzt...

Habe leider keine Danfoss VLT Teile mehr.


Edit:
Bei den kompakten FU muss man mit der Schutzart was vorsichtig sein. Auch bei erhöhter Schutzart ist das Gehäuse oft nicht sehr robust, ggf. i.O. für Wandanbau in einem Technik-Lokal, jedoch oft zuwenig robust für direkten ungeschützen Anbau bei Maschinen.

Motoren mit integrierten FU finde ich nicht so genial auch wenn Vorteilhaft für den Hersteller (wie das leidige Lütze LSC, top für den Originalhersteller, flop für die, die danach dann Fehler suchen oder abändern müssen).

 

[Manfred22]

Hallo PS und Senkblei,

danke füe Euren Input. Ja, der Danfoss hat ein Bedienpanel mit Display.

Habt Ihr evtl. noch einen Tipp für ein gutes Potentiometer und einen stabilen Fußschalter?

Viele Grüße
Manfred

 

[unicque]

@powersupply die Danfoss kannste aber nicht bezahlen.

 

[Senkblei]

Fussschalter:
Z.B. Steute oder Schmersal, Alu-Druckgussversion, nicht die kleinen Blechgehäuse-Ausführungen.

Potentiometer:
Echte Potentiometer mit Widerstandsspur vermeide ich soweit möglich (die werden bei anspruchsvollen Anwendungen früher oder später zum Problem), am sinnvollsten sind kontaktlose Sollwert-Eingabegeräte, z.B. mit 4-20 mA Ausgang, oder Encoder. Entpsrechendes Interface muss jedoch vorhanden sein.

Für Bohrmaschine reicht jedoch ein Poti aus. Z.B. Vishay hat diverse Firmen aufgekauft, oder auch bei Bourns nachschauen. Wichtig ist eine versiegelte (dichte) Ausführung (nicht nur wellenseitig), da Schmutz die Lebensdauer sehr negativ beeinflusst.

Üblich bei 10 V Sollwertvorgabe (+10 V Referenzspannung oft bei FU vorhanden, -10 V hier nicht erforderlich da unipolar ausreicht) sind gewöhnliche 10 kOhm linear Potis. Ggf. Stromlast beachten.

 

[powersupply]

Wichtig ist eine versiegelte (dichte) Ausführung (nicht nur wellenseitig), da Schmutz die Lebensdauer sehr negativ beeinflusst.

An der umgebauten privaten Bohrmaschine?
Lass mal die Kirche im Dorf. Ein gekapseltes 10k Poti mit 6mm Welle sollte reichen. Keines das "dicht" ist, da es sonst viel zu schwergängig ist um mal eben feinfühlig zu verstellen.
Ich hab an meiner Maschine ein dreigang-Poti das sehr leichtgängig ist und das ist auch Gut so.

PS

 

[kleinermuk]

Hallo,
ich habe meine Bernado BM25 Vario auch auf FU umgebaut.
Bis ca. 60RPM hat diese ein gutes Drehmoment und ist auch Drehzahlstabil. Darunter schwankt die Drehzahl schon bei Belastung. Und ohne zusätzliche Kühlung würde der Motor schon recht warm werden.
Grundsätzlich werden diese günstigen Alumotoren sehr warm.

Folie1.JPG

Gruß

 

[MSG]

Habt Ihr evtl. noch einen Tipp für ein gutes Potentiometer und einen stabilen Fußschalter?

Ich hab da so ein ganz einfaches Poti, dass ich vor 35 Jahren mal aus defekten Zeitrelais ausgebaut hatte
Ich meine, das müssten 10k gewesen sein. Ich hatte mich an die Beispielschaltung der Danfoss-Dokumentation gehalten.

Als Fußschalter werkelt so ein Chinateil hier

https://www.ebay.de/itm/351416259138

Das ist mit den Temperaturschaltern (öffner) im Motor in Reihe geschaltet ist. Ich benutze das Pedal zum kontrollierten Stoppen beim Gewindeschneiden bzw. als Schnellstop im FU.

 

[Manfred22]

Hallo zusammen,
den Danfoss FC302 habe ich inzwischen. Hättet Ihr eventuell noch einen Rat, welcher Schaltschrank (evtl. mit Sichtfenster) dafür passen könnte? Der FC302 ist schmal, aber sehr tief: Abmessung B: 95 x H: 270 x T: 205. Die meisten Schaltschränke mit der erforderlichen Tiefe sind viel zu groß.
Vielen Dank im Voraus und Gruß
Manfred

 

[Manfred22]

Danke Euch auch für die guten Tipps zu Schaltern und Potis.
Viele Grüße
Manfred