FU für Tischbohrmaschine wie auswählen

[Alceste]

Ich habe mal wieder ein elektrobezogenes Thema auf dem Herzen. Wie einige ja bereits durch meinen letzten Thread wissen, ist bei mir eine Tischbohrmaschine eingezogen.




Das ist vom Prinzip her eine schöne und robuste Maschine der Marke ZMM, allerdings muss man da eben noch den Riemen umlegen. Nachdem ich die Maschine nun dank der tatkräftigen mithilfe einiger engagierter Woodworker wieder richtig anschließen konnte und ich so verifizieren konnte, dass der Motor wohl läuft, möchte ich im nächsten Schritt die Riemenverstellung angehen: Wie der Titel bereits vermuten lässt soll diese durch eine Manipulation der Frequenz mittels Frequenzumrichters größtenteils obsolet werden. Bei der Auswahl des richtigen FUs brauche ich jetzt eure Hilfe.

Das Typenschild des Motors:



So wird er jeweils für 4 und 8 polig angeschlossen:




Was habe ich konkret vor / wie stelle ich mir das vor?

Dass ich hier und da mal noch den Riemen umlegen müssen werde ist mir klar, besonders wenn hohes Drehmoment oder hohe Geschwindigkeiten von Nöten sind (zum Beispiel M16er Gewinde oder so Scherze). Ich plane den Motor dann hauptsächlich in der Riemenstellung mit einer Übersetzung 1 (Abtrieb): 1,75(Antrieb) laufen zu lassen. Durch Manipulation der Netzfrequenz mittels Frequenzumrichter von 10Hz - 120 Hz sollten dann Drehzahlen von 82 -987 im 8 poligen Betrieb möglich sein (Drehmoment wird nicht kleiner als 11 Nm) und Drehzahlen von 163 -1961 im 4 poligen Betrieb (Drehmoment wird nicht kleiner als 6.5).

Was brauche ich alles und was darf das kosten?

Frequenzumrichter: Ich plane nicht mehr als 200 Euro für den Frequenzumrichter auszugeben. Soweit ich das verstanden habe sollte das Ding zumindest eine Boostfunktion für niedrige Frequenzen mitbringen. Ob neu oder gebraucht, asiatisch oder europäisch ist mir wumpe. Gerne hätte ich ein Modell, das ich nicht noch in ein Gehäuse einbauen muss, sondern dass von sich aus schon die nötige Schutzklasse mitbringt (denke mal spritzwassergschützt sollte das Ding schon sein, falls mal mit KSS rumgeschmiert wird).

Isolierte Kabel: Geschirmte Kabel: Wenn ich das richtig verstanden habe, dann werde ich die Maschine nochmal neu verdrahten müssen dieses mal mit isolierten Kabeln, Welche brauche ich dabei genau?

 

[Annis]

Weißt du, dass der Motor mit FU betrieben werden kann? Meines Wissens nach sollte der dafür Isolationsklasse F haben und ich erkenne auf dem Typenschild nichts. Ich glaube das ist nötig, weil die FUs Spannungsspitzen produzieren und es bei nicht ausreichender Isolation Durchschläge zwischen den einzelnen Drähten der Wicklungen geben kann.

 

[Martin45]

Ahnung habe ich davon wohl nicht, nur so zahlen grob was man mal hier und da aufschnappt.
Aber trotzdem mal ein paar Stichworte.

Ja, Isolationsklasse ist ein Thema.

120Hz kommt mir sehr viel vor (und 10 wenig wegen Motorkühlung).

Kabel meinst du geschirmt (?), isoliert sind hoffentlich alle Kabel.

Für FU Betrieb brauchst du irgendeinen Spezial FI. Mach dich da mal schlau.

 

[Annis]

Für FU an drei Phasen braucht man einen FI Typ B (allstromsensitiver FI). Ein FU kann im Fehlerfall Gleichspannungen produzieren, die von einem normalen FI nicht erfasst werden. Also laufen tut der Motor und FU auch mit dem normalen FI, nur dass der Schutz halt nicht voll funktioniert.
Ich hatte in einer vorhergehenden FU Diskussion schon mal Dokument dazu verlinkt. Suche ich mal wieder raus.

 

[Alceste]

Vorab: Ich hab ja auch nur laienhaftes Wissen! Aber hier meine Antwort auf eure Kommentare:

Meines Wissens nach sollte der dafür Isolationsklasse F haben und ich erkenne auf dem Typenschild nichts.

Mein Motor ist Isolationsklasse "E", was schlechter als "F" ist. Warum glaube ich, dass das trotzdem kein Problem ist? Für niedrige Drehzahlen werde ich einen Lüfter nachrüsten der auch bei niedriger Drehzahl den Motor ausreichend Kühl hält. Bei den hohen Drehzahlen (120 Hz) sollte kein Problem entstehen, da hier der eingebaute Lüfter noch schneller als im Normalbetrieb dreht und für ausreichend Kühlung gesorgt sein sollte. Außerdem rufe ich bei höheren Drehzahlen ja ein geringeres Drehmoment ab (kleinerer Bohrer).

Kabel meinst du geschirmt (?), isoliert sind hoffentlich alle Kabel.

Ja meinte ich, danke dir! Hab ich oben auch verbessert!

Für FU Betrieb brauchst du irgendeinen Spezial FI. Mach dich da mal schlau.

Ja das ist mir klar. In den Apfel muss ich wohl beißen. Da das aber nicht unmittelbar was mit der Tischbohrmaschine zu tun hat, hab ich das nicht weiter erwähnt. Mir gehts wir gesagt (erstmal) darum den FI auszuwählen.

 

[Annis]

Hier mal ein Link zu dem was ABB dazu schreibt für ihre eigenen (neuen) Motoren.
https://new.abb.com/drives/de/branc...en/wirkung-von-frequenzumrichtern-auf-motoren

Das lese ich so, dass die meisten der Dinge von denen man liest erst für größere Motoren und /oder höhere Spannungen relevant sind.
Das Temperaturproblem umgehst du ja mit externer Lüftung.

Die 120Hz könnten noch ein Problem für die Statorbleche sein. Wenn die Hystereseverluste zu groß werden, wird der Motor sehr warm und hat wenig Leistung, da viel Energie aufgewendet wird um die Magnetisierung der letzten Phase aufzuheben, bevor tatsächlich neu magnetisiert wird.

Im Endeffekt muss man sehen, ob es klappt und in welchem Frequenzbereich. Vielleicht macht es Sinn im Testbetrieb die Leerlaufleistung bei allen Frequenzen zu bestimmen und die Drehzahl um zu gucken, ob sich das irgendwie komisch verhält.

 

[Martin45]

Wenn du die 120Hz nicht erreichst, wäre es vermutlich ja auch kein Drama. Hast ja immernoch die Riemen.

 

[fahe]

Ich hab' das ja auch schon einige Jahre. Aber ich würde mir an Deiner Stelle die Sinnhaftigkeit doch noch einmal überlegen.
Bei mir gab's andere Gründe*.

Du hast an der Maschine ja wohl einen Dahlandermotor... evtl. auch einen anderen polumschaltbaren Motor. Gleichzeitig hast Du die Möglichkeit, über das Riemengetriebe für unterschiedliche Drehzahlen zu sorgen.

Das heißt: Wenn der Aufwand beim Umbau auf Frequenzumrichterbetrieb einigermaßen im akzeptablen Bereich bleiben soll, wirst Du Dich für eine der beiden Drehzahlen entscheiden - und damit auf die Vorzüge des Dahlanders verzichten - müssen. Weil: Beide Motor-Drehzahlen erfordern halt sehr unterschiedliche Vorgaben des Frequenzumrichters.

Die Isolierklasse wurde schon angesprochen. Das verbaute bulgarische Alteisen hat eine Klasse E und viele Jahre auf dem Buckel, Versprödung der Wicklungsisolation inclusive.

"E" heißt bis max. 120 °C. Gemeint ist dabei stets die Wicklungstemperatur. Klingt viel, ist es aber nicht. Wenn die erreicht sind, hat das Motorgehäuse außen in der Regel noch eine Temperatur, dass man das getrost anfassen kann. Kurz danach kann aber schon der Totalschaden lauern. Fremdbelüftungen, wie man oft so Basteleien mit kleinen PC-Ventilatoren bewundern kann, dienen imho eher dem eigenen Gewissen. In der Regel wird es eher die unterbrochene und seltenere Nutzung der Maschine im Grenzbereich sein, die dem Motor das Leben rettet.

Fehlerstromschutzschalter... Ich hab' es hier schon oft genug geschrieben: Mehrpolig gespeiste Frequenzumrichter erzeugen gleichförmige Fehlerströme. Die können bei einem vorgeschalteten RCD vom Typ A zu einer magnetischen Sättigung führen. Das Ergebnis ist kann dann sein, dass ein Typ-A-RCD auch bei den Fehlerströmen, für deren Detektion er eigentlich gedacht ist, nicht mehr auslöst.

Das kann also bei anderen - auch dahinter aufgeteilten Wechselstromkreisen - schnell zu einer trügerischen Sicherheit führen. Oder zu einer Lebensgefahr. Je nach Betrachtungsweise.

Das verhindert ein RCD vom Typ B, der zwei getrennte Verfahren in sich vereint. Mittlerweile sind die wegen zunehmender Verbreitung allerdings langsam auch in den bezahlbaren Bereich gerückt.**

In meiner kleineren Werkstatt sichert ein dreipoliger Typ-B-RCD beide Drehstromkreise ab, ein dreipoliger vom Typ A den Rest. Das Licht läuft über einen zweipoligen RCBO, damit ich nie im Dunkeln stehe.

Normgerecht wäre es wohl auch noch immer, einen Frequenzumrichter fest angeschlossen und ohne vorgeschalteten Fehlerstromschutzschalter zu betreiben. Ob man das will, muss jeder selbst entscheiden.

Ein Frequenzumrichter mit der von Dir angedeuteten IP-Einstufung > IP44 ist mir noch nicht untergekommen. Mag es geben, aber der Einbau in ein entsprechendes Gehäuse dürfte allemal bezahlbarer sein. Wichtig ist, dass das ausreichende Belüftung bietet. Gleichzeitig soll es aber eben auch halbwegs "staubsicher" sein.

Die großen VLT von Danfoss haben ein halbwegs ordentliches Gehäuse. Davon habe ich einen ohne weiteren Schutz an der Wand. Ab und an einmal abgesaugt, tut der jetzt schon ein paar Jahre seinen Dienst. Ein kleinerer Siemens-FU dito... obwohl der eher kein ernstzunehmendes Gehäuse hat.


* In meinem Fall ist die Maschine direkt angetrieben. Es gibt also keinen Riemen, den man umlegen könnte.
** Als ich den seinerzeit verbaut habe, lagen die noch bei einem Listen-/Straßenpreis von 600/400 €.

 

[Dale_B_Cooper]

Ich hab' es hier schon oft genug geschrieben: Mehrpolig gespeiste Frequenzumrichter erzeugen gleichförmige Fehlerströme.

Warum keinen einphasigen FU? Also einen mit einphasiger Eingangsseite offensichtlich..

 

[fahe]

Warum keinen einphasigen FU?

...weil einphasig gespeiste FUs zwar einen Drehstrom erzeugen, aber eben - abgesehen von sehr wenigen, sehr teuren Spezialisten - nur 230 Volt.

Für einen normalen Drehstrommotor, den man im Dreieck mit 3x230 Volt betreiben kann. ist das ok. Habe ich auch einen Vertreter in der Werkstatt. Einen kleinen Bradley (wenn ich mich recht erinnere), an dem die alte (umgebaute und mit neuem Motor versehene) Hobelmesserschleifmaschine hängt.

 

[sowas]

An was erkennt man ob man einen Motor hat der mit einem einphasigen FU betrieben werden kann?

 

[fahe]

An was erkennt man ob man einen Motor hat der mit einem einphasigen FU betrieben werden kann?

...am Typenschild:

Dann sind auch alle sechs Wicklungsenden zum Klemmbrett herausgeführt und am Klemmbrett gibt es Brücken für Stern- oder Dreieckschaltung.

 

[Softwood]

...am Typenschild:
Anhang anzeigen 195257
Dann sind auch alle sechs Wicklungsenden zum Klemmbrett herausgeführt und am Klemmbrett gibt es Brücken für Stern- oder Dreieckschaltung.

… nur das der aktuell diskutierte Motor nichtmal für 400V gedacht ist.
Hoffentlich zahlt die Versicherung bei einem Brand, wenn man so improvisiert.
Ohne geeigneten Motor sollte man keinen FU in Betrieb nehmen.

 

[rafikus]

… nur das der aktuell diskutierte Motor nichtmal für 400V gedacht ist

Aber für 380V ist er schon gedacht und diese Spannung kann man in den Motorparametern eintragen (sofern man einen 400V FU verwendet). Daran soll es nicht scheitern.

 

[fahe]

… nur das der aktuell diskutierte Motor nichtmal für 400V gedacht ist.

Dass da die früher hier im Drehstromnetz übliche Spannung von 380 V steht ist, wie schon von @rafikus gesagt, ziemlich irrelevant. Und dass der Motor aus anderen Gründen nicht die erste Wahl ist war ja nun auch schon zu lesen. Entscheiden wird das Nico sicher auch ohne den gern zitierten Versicherungspopanz an der Wand.

 

[Alceste]

Aber ich würde mir an Deiner Stelle die Sinnhaftigkeit doch noch einmal überlegen.

ich glaube halt nicht, dass ich auf Dauer diszipliniert genug sein werde den Riemen umzulegen. Außerdem habe ich die Bohrmaschine für eine schnelle Bohrung zwischendurch, das heißt sie sollte auch fix einsatzbereit sein. Ich hab die Maschine auch günstig zu dem Zweck eingekauft einen solchen Umbau vorzunehmen.

und damit auf die Vorzüge des Dahlanders verzichten

Muss ich das denn wirklich? Soweit ich weiß (ja hätte ich spezifizieren sollen, sry) gibt es doch auch FUs, die mehrere Profile erlauben. Es wäre doch dann prinzipiell möglich über einen FU den Motor in beiden Betriebsarten laufen zu lassen, eben durch vorheriges Umschalten der Profile!?

"E" heißt bis max. 120 °C. Gemeint ist dabei stets die Wicklungstemperatur. Klingt viel, ist es aber nicht. Wenn die erreicht sind, hat das Motorgehäuse außen in der Regel noch eine Temperatur, dass man das getrost anfassen kann.

Wenn ich das recht verstehe gehts hier aber doch immer um niedrige Frequenzen oder? Ich werde auch nicht andauernd 30er Löcher bohren. Ich denke das Gros wird sich höchstens im Bereich bis zu 20mm bewegen: Da heißt 250 touren, was dann wiederum schon wieder 30 Hz sind!

Das verhindert ein RCD vom Typ B, der zwei getrennte Verfahren in sich vereint. Mittlerweile sind die wegen zunehmender Verbreitung allerdings langsam auch in den bezahlbaren Bereich gerückt.**

Ich denke daran solls jetzt nicht scheitern!

Ein Frequenzumrichter mit der von Dir angedeuteten IP-Einstufung > IP44 ist mir noch nicht untergekommen.

Gut zu wissen. Ich denke ich würde das Ding auf jeden Fall einhausen wollen. Die Werkstatt ist klein und ich zeichne mich durch glegentliche Anflüge slapstickartiger Ungeschicktheit aus.

 

[Dale_B_Cooper]

Lohnt es sich nicht vielleicht, dann gleich einen 1,5kW Servomotor oder sowas einzubauen? Mit vorhandener Steuerung ist der von AliExpress teils günstiger und bestimmt besser als das Gebastel am alten Motor..

Ist bestimmt nicht einfacher, schon klar, aber vielleicht noch eine Überlegung wert?

 

[Alceste]

Lohnt es sich nicht vielleicht, dann gleich einen 1,5kW Servomotor oder sowas einzubauen?

das wäre eben zu klären: Mechanisch wäre das wohl nicht ganz so trivial, weil dann vermutlich die Riemenscheiben nicht mehr passen würden. Kann man auch austauschen, klar, aber ich denke mal weniger aufriss ist der FU.

 

[fahe]

Soweit ich weiß (ja hätte ich spezifizieren sollen, sry) gibt es doch auch FUs, die mehrere Profile erlauben. Es wäre doch dann prinzipiell möglich über einen FU den Motor in beiden Betriebsarten laufen zu lassen, eben durch vorheriges Umschalten der Profile!?

Möglich ist bei entsprechendem Aufwand sicher vielleicht vieles.

Umrichter mit mehreren Parametersätzen gab es seinerzeit nicht. Zumindest nicht im bezahlbaren Preisbereich. Ich habe mit solchen Ansätzen also keine Erfahrungen... und kenne auch niemand, der das so gemacht hätte. Ob ein bisschen Relaisgebastel an der Stelle reicht... weiß ich nicht.

Ich hab' auch keine Ahnung, ob bspw. die hier angedeutete Physik heute noch Gültigkeit hat. Ich fürchte... wie bei Radio Jerewan: Im Prinzip ja.

Inzwischen hat sich die Welt weitergedreht, es gibt mittlerweile ein ganzes Rudel verschiedener Steuerungsstrategien, die in Frequenzumrichtern unterschiedlicher Bauarten und Hersteller verfolgt werden. Vieles davon längst in Software implementiert.

Ich fürchte, selbst ein gestandener Maschinenbauer müsste das schon zu seinem Spezialgebiet auserkoren haben, um alles bis ins letzte Detail zu verstehen. Vielleicht kann der @schrauber-at-work Dich da beraten. Der ist ja meiner Erinnerung nach in einem beruflichen Umfeld beschäftigt, in dessen Entwicklungsabteilung das zumindest wohl zum Geschäft gehört.

Eventuell unterschätzt Du die Komplexität. Viel Wissenswertes findet sich imho noch immer im Handbuch von Danfoss.
https://assets.danfoss.com/documents/latest/242341/AV446558536912en-000101.pdf

Die letzte deutsche Version, die ich in meiner Sammlung gefunden habe, ist nicht mehr so ganz taufrisch:
https://files.danfoss.com/download/Drives/DKDDPM403A303_Facts.pdf

Ich denke daran solls jetzt nicht scheitern!

...hm, wenn er weder vom fragwürdigen osteuropäischen, fernöstlichen oder sonstigem Krabbeltisch kommen soll, solltest Du allein für den allstromsensitiven RCD mit 200-300 Teuro rechnen.

Und beim Umrichter würde ich in diesem nicht so einfachen Szenario auch eher einen Hersteller bevorzugen, mit dem ich in einer mir geläufigen Sprache reden kann.

Aber: Ich will Dir das auch nicht ausreden. Ich bleibe einfach gespannt.