Drehzahlregelung für Gleichstrommotoren

[a_boettcher]

Liebe Forenkollegen, ich habe eine Frage.
Doch zunächst der Hintergrund:
Ich habe eine Poliermaschine, welche auf dem Tisch stehen kann. Waagerechte Achse mit Dornen zur Aufnahme von Textil-Schwabbelscheiben, auf welche die Schleifpaste aufgetragen wird. Es gibt einen Knopf zur Drehzahleinstellung. Ist ein billiges Teil aus China (ca. 100 €).
Das Problem ist: Wenn ich eine relativ geringe Drehzahl (im Leerlauf) einstelle und dann das Poliergut (z.B. Silberbesteck) daran halte, geht die Drehleistung in den Keller. Lockere ich den Andruck, heult die Kiste hoch. Die Drehzahl ist nicht stabil, was sehr störend ist bei der Benutzung.
Ich zerlegte das Teil zum Angucken: Es ist ein Gleichstrommotor für maximal 220 Volt mit Kommutator und Kohlebürsten, erregt durch Permanentmagneten im Stator, ein ganz einfacher Motor, der aber sehr ruhig läuft. Die Elektronikplatine enthält einen Graetz-Gleichrichter, der die Netzspannung gleichrichtet. Es gibt ein IC für Irgendwas und als Leistungshalbleiter einen Triac (so entnahm ich dem Internet mit der Bauteilbezeichnung), es ist kein MOS-FET. Geregelt wird mit einem Poti.
Ich habe mir die Motorspannung auf dem Oszi angeschaut: Es ist eine gepulste Spannung mit 50 Hz, wobei die Zacken bei höherer Drehzahleinstellung einfach nur größer werden. Es ist offenbar keine Pulsweitenmodulation, sondern vermutlich nur eine Phasenanschnittssteuerung.
Mein Ziel ist eine Drehzahlregelung, welche die Drehzahl unabhängig von der Belastung (Andruckstärke meines Poliergutes) einigermaßen konstant hält. Soweit ich aus dem Netz entnehmen konnte, wäre eine PWM, also Pulsweitenmodulation, die richtige Lösung. Wie eine PWM arbeitet, habe ich im Netz bereits gesehen. Gerne würde ich ein fertiges Modul kaufen, aber die angebotenen arbeiten nur bis ca. 50 Volt.

Meine Fragen an Euch:
- Wäre ein PWM-Regelmodul die richtige Lösung für mich, damit die Drehzahl auch bei Belastung konstant gehalten wird?
- Wo kann ich ein solches Modul finden, welches auch bis 220 Volt arbeitet?

Was fällt Euch dazu ein?

Liebe Grüße, Andreas

[capstan]

Hallo Andreas,

das Prinzip der Steuerung ist hier zweitrangig, um die Drehzahl lastunabhängig konstant zu halten, benötigst Du eine Regelung, d.h. die Rückführung eines drehzahlabhängigen Signals an die Steuerung, um bei Last- bzw. Drehzahländerung eine Nachführung der Leistung bzw. Drehzahl zu erreichen.
Am genauesten funktioniert das mit einem Tachogenerator am Motor, dessen Generatorspannung drehzahlabhängig ist und als Referenzgröße zur Regelung des Steuerelements dient. Dieser Aufwand lohnt für einen Polierbock aber kaum, mein Polierbock besitzt einen einfachen Asynchronmotor und hält die Drehzahl auch bei Lastwechsel ausreichend konstant.
Preiswerte PWS bekommst Du heute fertig beim Chinesen:

https://german.alibaba.com/product-deta ... 29521.html

Bernd

[AlfredG]

Hallo,
einen Tachogenerator brauchst du nicht, die Maschine ist der Tacho. Der Motor liefert eine Gegenspannung bevor der Thyristor zündet. Ich finde bloß die Schaltung gerade nicht, habe sowas vor zig Jahren in die Multimax eingebaut. Da konnte man sogar die Regelkennlinie einstellen. Ich glaube sowas auch schon mal mit einem Chip gesehen zu haben.

Alfred

[capstan]

... die Maschine ist der Tacho. Der Motor liefert eine Gegenspannung bevor der Thyristor zündet.

Alfred,

das wäre dann aber eine Halbwellensteuerung für einen Reihenschlussmotor, wo der Motor maximal nur mit einer Halbwelle angesteuert wird, während der anderen Halbwelle wird die Tachospannung des Motors gleichgerichtet und als Regelgröße zur Regelung des Phasenanschnitts herangezogen.
Der Motor wird also maximal nur mit der halben Leistung betrieben.
In unserem Fall handelt es sich um einen permanenterregten Nebenschlussmotor mäßiger Leistung.
Eine Vollwellensteuerung wäre hier also angebracht, um das maximale Drehmoment zu erhalten.
Das Schaltungsprinzip der Multimax- Regelschaltung ist etwa in dieser Art:

https://eb-harwardt.jimdofree.com/elekt ... teller-wh/

Bernd

[Bosk Veld]

... die Maschine ist der Tacho. Der Motor liefert eine Gegenspannung bevor der Thyristor zündet.

...
das wäre dann aber eine Halbwellensteuerung für einen Reihenschlussmotor, wo der Motor maximal nur mit einer Halbwelle angesteuert wird, während der anderen Halbwelle wird die Tachospannung des Motors gleichgerichtet und als Regelgröße zur Regelung des Phasenanschnitts herangezogen.
Der Motor wird also maximal nur mit der halben Leistung betrieben.

Hallo Bernd,

warum nur die halbe Leistung? Wenn Andreas für die PWM eine geglättete Gleichspannung zur Verfügung stellt, ist er ja nicht mehr auf die Netzspannungshalbwellen angewiesen und kann die Zeit für die Erfassung der Tachospannung verringern. Hierfür braucht er auch nichts gleichzurichten, es ist sowieso eine Gleichspannung. Sie muß aber wohl geglättet werden.

Gruß, Frank