Frage zu Drehstrommotor und 87Hz-Betrieb

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Hallo,

vor kurzem war ein Techniker in unserer Firma und hat mir einen Tip gegeben, um aus einem Motor noch etwas mehr Drehmoment rauszuholen.

Folgende Situation:

Ein Kabel-Aufwickler hat einen Getriebemotor, welcher über einen Umrichter (Eingang 1x230V / Ausgang 3x230V ) im DREIECK angeschlossen ist.

Der Motor bringt bei sehr schweren Kabeln und voller Trommel nicht mehr genug Drehmoment.

Der Tip vom Techniker war folgender:

Ich soll den 230V-Umrichter rauswerfen (ist ein 0,37kW) und einen 400V-Umrichter mit 0,75kW einbauen.
Dann am FU die max. Frequenz auf 87Hz einstellen, aber natürlich nur bis 50Hz freigeben.
Somit würden zwar 400V bei 87Hz anliegen und theoretisch die Wicklung überlastet, aber da er nur bis 50Hz fahren darf, liegen dann nur die zulässigen 230V an der Wicklung an.

Das Ergebnis sollte dann ein Wurzel-3-Faktor besseres Drehmoment sein, weil mehr Strom fließt.

Was ich daran allerdings nicht verstehe:

Warum erhöht sich dann die Leistung bzw. Drehmoment?
Der Motor war ja vorher schon im Dreieck angeschlossen und hat eine Spannung pro Wicklung von 230V.
Wenn er in Stern angeschlossen wäre, dann ist es für mich verständlich.

Und noch eine allgemeine Frage:

Wenn allgemein einen Motor (230/400V) an einem 400V-Umrichter im Stern angeschlossen ist, kann ich dann theoretisch jeden Motor auf 400V umstellen und 87Hz einprogrammieren, aber natürlich nur bis 50Hz fahren lassen?

Vielen Dank schonmal im vorraus
 
Schau mal hier.

Grüße
Michael
 

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  • Die 87 Hz Kennlinie mit D-Schaltung.pdf
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Hallo !

Es spricht nichts dagegen, den 230V Umrichter gegen einen 400V Umrichter zu tauschen und 87Hz Kennlinie einzustellen, nur den Vorteil der 1,73fachen Leistung bei 87Hz und 400V gegenüber 230V 50Hz hast Du halt nicht, wenn Du nur bis 50Hz fährst.

Der magnetische Fluß im Asynchronmotor bestimmt dessen Drehmoment, und der magnetische Fluß ist Spannung durch Frequenz und muss konstant bleiben, sprich 230V/50Hz = 400V/87Hz. Heißt also dass du mit 87Hz-Kennlinie konstantes Moment hast bis 50Hz und bei 50Hz die Nennleistung des Motors, du hast also keinen Drehmomentgewinn !

Gruß SPS-Fuzzi
 
Nichts für ungut, aber das was dir der gut Mann da erzählt hat war nur teilrichtig, bei genauer Betrachtung sogar Blödsinn.

Der Vorteil der 87Hz-Kennlinie ist, das von 50-87 Hz weiterhin das Nennmoment des Motors zur Verfügung steht,
und der Motor somit effektiv mehr Leistung zur Verfügung stellt.

Solange du den Motor wieder nur im Bereich 0-50Hz betreibst hat sich dadurch rein gar nichts verändert.

Mfg
Manuel
 
in wirklichkeit hast du auch nicht unbeding mehr Leistung zu verfügung,
du hast nur einen größeren Drehzahl Stellbereich. Wenn du deinen Antrieb
schneller drehen lässt wirst du wahrscheinlich auch mehr Leistung
brauchen, um deine Last zu bewegen. Bei vielen Anwendung ist es nicht
unbedingt so das die erforderliche Leistung Linear steigt.
 
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Noch was vergessen:

ich weiß ja nicht wieviel Aufwand du treiben willst - aber wenn du die Getriebeuntersetzung erhöhst und dann mit der Frequenz höher als 50Hz fährst, dann hast du sehr wohl einen Drehmomentgewinn.

Ist aber schon viel Aufwand - neuer Umrichter und neues Getriebe.

Gruß SPS-Fuzzi
 
Vielen Dank für die schnellen Antworten.

Ich verstehe es zwar immer noch nicht ganz, aber ich stelle die Frage jetzt mal anders:

Was muß ich machen, damit dieser Motor eine um den Wurzel-3-Faktor höhere Leistung hat?

Ich kann ja nicht mit 400V und 87Hz fahren, da eine Wicklung ja 400V bekommt, sie aber nur für 230V ausgelegt ist.
 
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Das gibt es halt die physikalischen Grenzen!

Einfaches Beispiel:
P = U x I

Was willst Du erhöhen? Die Leistung, na dann Spannung oder Strom!
Aber macht das die Technik mit? Gut die 87Hz Geschichte bringt bei 87Hz etwas mehr Leistung im Rahmen der technischen Eigenschaften des Motors. Aber wie die Kollegen hier auch schon sagen dreht der Motor dann auch schneller!

Grüße
Michael
 
Ich kann ja nicht mit 400V und 87Hz fahren, da eine Wicklung ja 400V bekommt, sie aber nur für 230V ausgelegt ist.

Wenn bei 50 Hz an Deiner Wicklung 230 Volt anliegt und bei 87 Hz rund 400 Volt anstehen, machst Du alles richtig, da die magnetische Durchflutung gleich bleibt.
Das Drehmoment bleibt gleich und die Leistung wird höher. Wenn Du das richtig nutzen willst, musst Du Dein Getriebe ändern, so dass bei 87 Hz die Drehzahl herauskommt, die vorher bei 50 Hz rauskommt.

Ist aber im ersten Beitrag von MCerv mit der SEW-Unterlage schon sehr gut beschrieben worden....:rolleyes:
 
Was muß ich machen, damit dieser Motor eine um den Wurzel-3-Faktor höhere Leistung hat?

Den Motor bei 87Hz mit 400V fahren, genau in dem Punkt hast du die Wurzel-3 Fache Leistung.

Bis 50Hz ändert sich gar nichts, der Motor hat hierbei immer noch seine Typenschild-Leistung,
ab 50Hz steigert sich die Leistung kontinuierlich auf den Wurzel-3-fachen Wert bei 87Hz.
P = (M*n)/9,55
M bleibt konstant, n wird gesteigert = P wird größer

Spannungstechnisch halten das moderne für FU-Betrieb geeignete Motore problemlos aus,
größere Probleme macht in dem spielchen das Getriebe, welches normalerweise nicht für diese Mehr-Leistung ausgelegt ist.
Aus dem Grund schreibt SEW, dass man nur bis zur nächsten Baugröße des Motors gehen soll, also 3kW als 4kW, obwohl theoretisch ca. 5,2kW möglich wären.

Mfg
Manuel
 
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Erstmal vielen Dank für eure Hilfe....

Nochmal grundsätzlich zum Verständnis:

Der Techniker hat dann wohl gedacht, dass der Motor im Stern betrieben wird oder?

Also kann man allgemein einen Motor, der im Stern mit einem FU bei 400V betrieben wird in Dreieck anklemmen, mit 400V/87Hz ansteuern aber nur bis 50Hz einstellen.
Somit ist dann die Leistung höher, da er im Dreieck läuft und mehr Strom aufnehmen kann.Sehe ich das richtig?


Wenn der FU aber nicht bei 50Hz begrenzt, bekomme ich 400V auf eine Wicklung.Somit kann ich die Leistung über die Nenn-Leistung hinaus erhöhen, mit Beachtung von Getriebe und höhere Wärmeabgabe.

Stellt das wirklich kein Problem dar wenn die Spule dann 400V bekommt? Werd mal nach der Magnetischen Durchflutung googeln.

Das Getriebe hat eine Übersetzung von 12,5. Kann euch aber mal die genauen Daten durchgeben, wenn das was hilft.
 
Der Motor wird schon das 1,7 fache an Moment bringen können auch bei 50 Hz, er wird halt nur zu warm... Das ist der Hauptgrund warum Du aus dem Motor auch nicht mehr rausholen kannst. Bei 87 Hz Betrieb geht der Motor erst später in den Feldschwächbereich (bei ca. 400 V) und hat bis dahin ein nahezu konst. Drehmoment. Volle Wurzel 3 holt man sowieso nicht raus, zwischen 50Hz und 87Hz fällt die Kennlinie leicht ab, so dass man bei 87Hz nur noch auf ca. 1,5 - 1,6 fache Leistung kommt, je nach Grösse des Motors. Irgendwann werden die Magnetisierungsverluste zu gross, so dass sich ein Betrieb bei 87Hz nicht mehr lohnt. Die 400 V stellen kein Problem dar, im Stern trägt die Wicklung diese ja auch. Der Motor muss nur für Umrichterbetrieb geeignet sein, da hier bei 400V Netz über 1000V auf der Wicklung liegen können (Zwischenkreis x2).
 
Zuletzt bearbeitet:
Wie finde ich denn heraus, ob der Motor für Umrichterbetrieb geeignet ist?

An Stern hält die Wicklung die Spannung natürlich aus, aber sie verteilt sich dort ja auch auf zwei Wicklungen, so dass an jeder nur 230V anliegen.
 
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Ob der Motor für Umrichterbetrieb geeignet ist, kann dir der Motorenhersteller sagen. Da ist dann eine zusätzliche Phasenisolation in der Ständerwicklung eingelegt.

Aber alles andere ist doch jetzt ausführlich und anschaulich erklärt worden.

Gruß SPS-Fuzzi
 
Wie finde ich denn heraus, ob der Motor für Umrichterbetrieb geeignet ist?

An Stern hält die Wicklung die Spannung natürlich aus, aber sie verteilt sich dort ja auch auf zwei Wicklungen, so dass an jeder nur 230V anliegen.

Also da der Motor auch heute bereits mit passenden Umrichter betrieben wird,
wird er wohl auch geeignet sein ... oder etwa nicht.

Das Problem bei Umrichterbetrieb allgemein ist nicht die eigentliche Effektiv-Betriebsspannung des Motors,
sondern Spannungsspitzen von >1kV die durch das PWM-Signal des FU's entstehen
und bezüglich dieser Spitzen ändert sich relativ wenig wg. 230 oder 400V.

Mfg
Manuel
 
Ich hätte noch eine Frage:

Ich hab einen Motor mit 1400 U/min gegen einen mit 690 U/min ausgetauscht.

Hab diesen jetzt statt 50Hz bei 70Hz laufen.

Da der Motor fast keine Kraft aufbringen muß, wollte ich wissen, ob ich ihn noch mehr Frequenz zumuten kann wegen erhöhten Eisenverlusten usw.

Wie weit darf ich noch gehen?
 
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Das geht soweit, bis der Motor kein Moment mehr bringt, bzw. die mechanische Grenzdrehzahl erreicht ist (Datenblatt)... Ich gehe mal davon aus, dass der Motor im Feldschwächebereich betrieben wird. Sowas nutzt man z.B. bei Wicklern gerne aus, da benötigt man bei hohen Drehzahlen ein niedriges Moment und bei niedrigen Drehzahlen ein hohes, also ideal für Feldschwächebetrieb.
 
Ich hätte noch eine Frage:

Ich hab einen Motor mit 1400 U/min gegen einen mit 690 U/min ausgetauscht.

Hab diesen jetzt statt 50Hz bei 70Hz laufen.

Da der Motor fast keine Kraft aufbringen muß, wollte ich wissen, ob ich ihn noch mehr Frequenz zumuten kann wegen erhöhten Eisenverlusten usw.

Wie weit darf ich noch gehen?

Ich wuerde das einfach ausprobieren. Der Moder wird nach oben hin immer schwächer, bis er irgendwann nicht einmal mehr seine eigene lagerreibung ueberwinden kann und stehen bleibt. Letztendlich ist die wicklungsauslegung und deine last entscheidend, bis wohin du fahren kannst.

Der achtpolige Motor läuft so langsam, dass mit den lagern auch bei 100 Hz kein Problem zu erwarten ist.
 
Ich hol den mal hervor...

Wie muss der Umrichter parametriert werden, wenn ich den 87Hz Betrieb einsetzen will bei nem 230/400V Motor im Dreieckbetrieb angeklemmt?
Also passt das, wenn ich folgendes einstelle:
Motornennspannung 400V
Motornennfrequenz 87Hz
Motornenndrehzahl? umgerechnet auf die 87Hz???
Motornennstrom? vom Typenschild in Dreieck???

Ist ein Danfoss.

Danke.

PS: Hintergrund,
Ich hab nen Lüfter, welcher schlecht ausgelegt ist. Bei Nenndrehzahl, also 50Hz in Stern zieht der nur ca. 50% des Nennstromes, 50% der Nennleistung und nur 50% des Nennvolumenstromes. ( weil die Strömungswiderstände im Kanal zu groß sind)
Jetzt kann ich den in Stern im Feldschwächbereich mit 60 oder 70Hz fahren, oder halt in Dreieck mit der 87Hz Kennlinie... so hoch es halt vom Motorstrom/FU-Strom her gehen würde.

Was wär denn grundsätzlich die bessere Idee?🤔

PPS: macht der 87Hz Betrieb in Dreieck überhaupt Sinn, weil der FU den viel höheren Dreieck-Strom u.U. garnicht treiben kann?🤔

Arghh...😳
 
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