Probleme mit 400Volt Selbstbaubandschleifer

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DaTeach

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Hallo liebe Forumsgemeinschaft,

ich bin neu hier! Kurz zu mir selbst: Ich bin der Johannes, bin 31 Jahre alt und auf dem besten Wege ein Maschinenbautechniker zu werden.
In meiner Freizeit baue ich gerne Messer und geh angeln.
Meine Erfahrungen bezüglich Elektrik und Elektronik sind sehr bescheiden und reichen von Rechner selbst zusammenbauen Über defekte Kabel an Geräten wechseln, bis hin zum Elektrotechnik-Unterricht der Technikerschule.

Während der C-Pandemie habe ich mir (dank viel Zeit zuhause) einen Traum erfüllt: Ein bandschleifer nach meinen eigenen Ideen und Anforderungen zu bauen, welcher stufenlos regelbar war und mächtig Power durch die Verwendung von Starkstrom hatte. Den mechanischen Teil des Baues konnte ich aleine bewältigen.
Bei der Elektronik und Elektrik habe ich meinen Papa (Elektrotechniker) zu Rate gezogen, da ich mich nicht an 400 Volt herantraue.

Der Bandschleifer lief auch wie gewünscht ohne Probleme, bis sich nach einem Jahr(ca. 100 Betriebsstunden) ein Problem ergab:
Sobald ich den Hauptschalter aktiviert habe konnte man im Schaltschrank kurz ein "bratzeln" hören. Danach war das Licht aus, da der extra gekaufte und verbaute Typ2 RCD geschaltet hat.

Verbaut ist ein Bosch Rexroth EFC 5610 mit 2,2 kW Leistung in kombination mit einem EPCOS Spannungsversorgungsleitungsfilter 25A 520-300 Volt für Drehstrom.

Das ganze treibt einen Wutke Drehstrommotor mit einer Leistung von 1,5 kW an, welcher über ein Antriebsrad auf der Welle das Band antreibt.
(Ich würde euch gerne Bilder hochladen um euch den Aufbau zu zeigen, aber das darf ich noch nicht)

Aufgrund von Platzmangel wird der Schaltschrank über ein ca 10 Meter langes Kabel an die Steckdose angeschlossen, welches aber in ca 5 Schlaufen am Boden liegt.
Ich hatte das gleiche Problem schon einmal. Wir haben dann den Frequenzfilter gewechselt und der Bandschleifer lief ungefähr wieder ein Jahr (max. 100 Stunden Betrieb).
Nun habe ich das gleiche Problem wieder und sowohl mein Vater als auch mein kleiner Bruder (inzwischen auch Elektrotechniker), können mir nicht weiterhelfen. Ich will nicht wieder einen Frequenzfilter für ca. 300€ kaufen, nur damit ich in einem Jahr wieder geschrottete Elektronik habe.
Haben wir Teile der Elektrik/Elektronik zu schwach ausgelegt? Könnte der Einschaltstrom über 25 Ampere steigen trotz "soft-Anlauf" des FU´s? Mein Papa hat die Theorie, dass ein besonders langsamer Lauf starke Störfrequenzen "zurückschicken" könnte und damit die Elektronik killt. Hat jemand eine Idee, wo das Problem liegen könnte?

Ich hoffe auf eure Expertise, da ich wirklich frustriert bin und nicht weiterkomme. Darüber hinaus habe ich auch schon so viel Geld in den Bandschleifer gesteckt, dass ich will, dass das Teil läuft...
Liebe Grüße,
Johannes
 
Wo habt ihr den "Freqeunzfilter" eingebaut ? Vor oder nach dem Umrichter ? Beschreibe mal die Reihenfolge...
1.Sicherung 2 Kabel ( welches ) 3 .??? 4. ???? 5. Motor
 
Was ist denn ein Typ 2 RCD?
Wenn du es "bratzeln" gehört hast, hat doch dort aufgrund einer schlechten Verbindung geschmort.
Hallo @werner_1 , das ist ein Allstrom- Schutzschalter. Das Geräusch kam aus dem Schaltkasten des Bandschleifers der neben dem Gerät steht, nicht aus dem Sicherungskasten im Flur.

Hi @edi , die Reihenfolge sieht wie folgt aus:
1. Sicherung+Starkstromdose 2. Starkstromkabel(genaue Bezeichnung kenne ich leider nicht) 3. Hauptschalter 4. Frequenzfilter 5. Frequenzumrichter 6. Motor

Ich möchte euch für eure Antworten von Herzen danken!
Liebe Grüße,
Johannes
 
Der FU hat doch ein eigenes EMV Filter. Hat euch das nicht genügt?

Es könnte evtl. sein, dass Resonanzeffekte zwischen den Drosseln des im FU eingebauten und Kondensatoren im externen Filter zu Überspannungen führen?

Einfach mal das Ding ohne externen Filter betreiben. Oder ergeben sich dann irgendwelche Störungen?
 
(Ich würde euch gerne Bilder hochladen um euch den Aufbau zu zeigen, aber das darf ich noch nicht)

Wenn dir das so wichtig ist, solltest du dich an die Moderatoren wenden,
denn diese können (wenn sie wollen) dir einen Trick verraten,
wie man trotz der genannten "Einschränkung" Bilder hochladen kann/darf . . .
 
Probleme: Umrichter mit Motoren = Induktive Last.

Die allermeisten Umrichter sind solche mit Spannungszwischenkreis.
Die NetzSpannung (1 oder 3 phasig) wird gleichgerichtet und die Energie in Kondensator(en) gespeichert.
Diese Gleichspannung wird dann mittels Halbleiterschalter so auf die ausgangsseitigen Phasen geschaltet, das im
Motor ein Drehfeld entsteht. Heute wird i.d.R. mit der PulsWeitenModulation = PWM gearbeitet.
1714293600620.png
https://energie.ch/content/images/2019/10/umrichter_puls_2.gif

HF:
Das Halbleiterelement kann nur ganz "AUS" oder ganz "EIN" sein. daher kommen aus dem UMrichter Rechteckimpulse.
Diese lassen sich, nach Fourier, als eine Summe von Sinuswellen darstellen, wobei die Amplitude mit zunehmender Frequenz kleiner wird. Die Induktivität des Motors formt aus den Spannungsimpulsen die oben dargestellte Sinuswelle.
Trotzdem sind die Steilen Flanken in der Spannung auf dem Kabel.
Kabel haben eine Querkapazität i zur Umgebung. Die hochfrequenten Anteile führen über diese Kapazität zu kapazitiven Ableitströmen die wieder zum Umrichter zurück wollen.

High Voltage:
Wenn die Halbleiterschalter im Umrichter den Strom unterbrechen ( IBGT = Isolated Gate Bipolar Transistor
guxu hier Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode – Wikipedia )
Induziert die Motorwicklung einen hohen Spannungsimpuls in die Leitung bzw über dem IBGT.
Die Kabelkapazität dämpft diese Impulse und koppelt sie gleichzeitig in die Umgebung.

Daher
Im FU Ausgang werden spezielle Filter eingesetzt um die Hf Anteile in den Ausgangsimpulsen erst garnicht auf den Motor zuschalten. Diese Filter können auf die hauptsächlich verwendete Motordrehzahl angestimmt sein.

Die Leitung FU - Motor wird geschirmt ausgeführt und ist in der Länge begrenzt.
Das PE System geht sternförmig vom Schaltschrank aus.
Im Schaltschrank wird eine metallisch leitende (Verzinkt, besser: Vernickelt) Montageplatte montiert auf welcher der UMrichter, der Filter (der Eingangsfilter bzw. die PFC- Module) und alle PE Anschlüsse und der Schirm der Motorlleitung niederimpedant !!! aufgelegt werden. Wobei die PE Zuleitung zuerst auf die Platte geht und dann an den Schrankrahmen.
Für den Schirm sind die guten alten Bügelschellen besser als alle modernen Erdungsschellen, weil die Impedanz unerreicht klein ist.
1714294826587.png
alternativ gehen auch Korrosiongeschützte C-Schienen mit Bügelschellen und Langwanne.
Das Plasteteil kommt unter den Schirm, damit der sich nicht plattdrückt. Fabr.: OBO bzw. PUK
1714294974814.png1714295164976.png
Für den Anschluss auf der Motorseite gibt es spezielle Schirmanschlussverschraubungen
z.B. https://www.pflitsch.de/fileadmin/user_upload/Downloads/Kataloge/Katalog_KV_07_EMV_EMC.pdf
Meist ist jedoch genug Platz den Schirm mit einer Bügelschelle zu montieren.
Dazu 2 löcher mit passendem (Sack)Gewinde herstellen.

ggf kann man den Motor über eine mitgeführte extra PE Leitung zusätzlich ableiten.

Motoren:
Bei den herkömmlichen Induktionsmotoren wird durch den Stator eine Spannung in die Motorwelle induziert.
Dies führt zu einem Strom, durch die Welle, durch die Läger und zu einem Ring geschlossen, durch das Gehäuse.
Bei 50Hz kein Problem.
Aber bei Umrichtern durch die hohen Impulse. Es kann in herkömmlichen Lägern zur Funkenerosion kommen, was die
Läger zerstört. Bilder im PDF unten

Als Abhilfe gibt es die Möglichkeit , mindestens eins der Kugelläger isoliert zu montieren.
https://www.hsa.de/wp-content/uploads/2018/11/HSA_Aegis_Handbuch_V3_7_Stand_11_2018.pdf

Have a nice day
 
Beim TE liegt das Problem aber beim Eingangsfilter? Oder habe ich das falsch verstanden?
 
Hallo zusammen, vielen lieben Dank für die Antworten!

Es könnte evtl. sein, dass Resonanzeffekte zwischen den Drosseln des im FU eingebauten und Kondensatoren im externen Filter zu Überspannungen führen?

Einfach mal das Ding ohne externen Filter betreiben. Oder ergeben sich dann irgendwelche Störungen?
@EBC41, das werden wir nächste Woche definitiv ausprobieren. Den externen Filter haben wir auf Anraten des Herstellers des FUs verbaut. Ich habe heute noch einmal einen "Hörtest" mit meinem Bruder gemacht. Zitat: "das hört sich echt schei** an, wie ein durchgehender Luftlichtbogen". Das Geräusch kam ganz klar vom Spannungsversorgungsleitungsfilter

Für den Schirm sind die guten alten Bügelschellen besser als alle modernen Erdungsschellen, weil die Impedanz unerreicht klein ist
Hi @Klotzkopf: Es ist ein Abgeschirmtes Kabel zum Motor hin verbaut und mit einer Bügelschelle geerdet so wie du es beschrieben hast. Motorseitig wurde auch eine
Schirmanschlussverschraubung
verbaut.
mindestens eins der Kugelläger isoliert zu montieren
Ich weiß nicht, ob das bei dem verwendeten Motor möglich ist...

@Stromberger danke für den Link! jetzt wird mir auch klar, wieso der Bandschleifer so schön leise läuft. Dadurch wird wohl auch die von @Klotzkopf beschriebene Funkenerosion in den Lagern verhindert. Das Kabel werden wir demnächst auch einkürzen. Danke für den Tip!

Beim TE liegt das Problem aber beim Eingangsfilter? Oder habe ich das falsch verstanden?
Ganz genau das ist das Problem. Könnte man durch einen "starkeren" Filter dessen Lebenszeit verlängern (Resonanzeffekte)

Nochmals danke für die Hilfe euch allen.
Liebe Grüße
Johannes
 
Könnte man durch einen "starkeren" Filter dessen Lebenszeit verlängern (Resonanzeffekte)
Wenn es wirklich Resonanzerscheinungen sind, wäre im Prinzip nicht ein stärkeres Filter die Lösung, sondern zueinander passende Induktivitäten und Kondensatoren.

Aber, wie schon erwähnt, müsste die Anlage auch ohne externes Eingangsfilter zufriedenstellend laufen.
 
Einen 1,5-kW-Drehstrommotor könnte man eigentlich noch gut an einem einphasig gespeisten Umrichter in Dreieck betreiben (geringere Anschaffungskosten). Solange der Hersteller nicht explizit ein zusätzliches Netzfilter fordert und die Anlage auch ohne läuft, würde ich das auch weglassen.
 
Bei FIs sind die Typen mit Buchstaben gekennzeichnet, einen Typ 2 gibt es nicht.
Für den Betrieb von FU wäre ein Typ B, B+ oder F-EV der richtige.

Wenn der FI auslöst dann ist schon mal ein Fehler am Gerät gegeben den es zu finden gilt.
Iso Prüfer und Diffstromzange wären dazu die richtigen Meßgeräte.
 
@DaTeach
lies mal den Artikel
Da ist von reichlich Leistung die Rede
Dein 1,5KW Motor ist davon wohl nicht betroffen.
Ähm
Die EMV Verschraubung macht nur Sinn, wenn der Anschlusskasten, Box, Raum aus Metall ist und leitend mit dem Motör verbunden.
 
Möglicherweise ist der FU auch einer derer welche einen hohen Ableitstrom erzeugen.
Sollte dieser Betriebsmäßig 10mA ode rmehr betragen ist eine zusätzliche Schutzleiterverbindung zur Potentialausgleichsschine zu ziehen.
Der Fi muß zu dem Ableitstrom passen.
 
Sobald wir die Zeit finden, wird der Filter ausgebaut und ausprobiert. Ich werde dann hier Bescheid geben. Danke für eure Anregungen und Tipps
Liebe Grüße
Johannes
 
Hast Du auch Geräte die messen können ob das ohne Filter betrieben werden darf?
Man baut auch hier nicht einfach was aus und probiert herum sondern Prüft und sucht Fehler mit Messgeräten!!!
 
Hast Du auch Geräte die messen können ob das ohne Filter betrieben werden darf?
Man baut auch hier nicht einfach was aus
Ich denke er baut garnichts aus...er lässt nur den externen Filter weg. Wie die Vorredner schon sagten , hat der Umrichter interne Filter... kein Mensch auf der Welt baut für einen einzelnen 1,5KW FU Vorfilter ein
 
Da wär ich mir nicht so sicher, daß der FU zwingend einen ausreichenden Filter mitbringt.
Die Erfahrung zeigt da anderes.
Gibt es ja ist aber nicht Standart
 
Thema: Probleme mit 400Volt Selbstbaubandschleifer

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