Advies bruggelijkrichter DC motoren - zekering

Ten eerste welkom.

Op 21 november 2023 10:59:25 schreef arnoldzw:
De hulpspanning is een vaste DC voeding welke aangeboden wordt middels een gezamenlijke gelijkrichtbrug.

Dit zou ik zelf zo nooit gedaan hebben, ik zou drie gelijkrichters gebruikt hebben, voor elke motor één.

Machine is al +20 jaar oud, motoren zijn recentelijk allemaal bij een wikkelbedrijf gereviseerd.

Was dat om de reden van deze storing, of anders?

De gelijkrichtbrug van de hulpwikkelingen klapt er enkele keren per jaar uit, reden onbekend.

Heb je de bedrading al gecontroleerd op beschadigingen?

Primair (AC zijdig) is de brug beveiligd met een automaat 16A-C. Deze automaat valt dan uit.
Op de DC zijde van de gelijkrichter zitten dus de hulpwikkelingen van 3 motoren en een DC rem.
Hier zit verder geen beveiliging meer tussen, enkel een magneetschakelaar.

Je kunt om te beginnen drie zekeringen plaatsen, voor iedere motor één, dan heb je kans dat je er achter komt waar de fout zit.

Zodra we metingen doen aan motoren en bekabeling zien we geen vreemde dingen.

Heb je de bekabeling gemeggert?

Zou het afschakelen van de magneetschakelaar DC zijdig van de brug invloed kunnen hebben op het defect raken? (piekstromen?)

Dat denk ik eigenlijk niet, anders zou het veel vaker voor komen.

Zouden we een beveiliging voor elk van de afgaande installatiedelen moeten doen DC zijdig? En zo ja, wat voor uitvoering is dan wenselijk?

Ja, zoals ik hier boven zei.

Onbekend is hoe we deze moeten afzekeren. Lenze motoren hebben geen typeplaatjes, meten zou mogelijk zijn.

De stroom meten en je weet het.

Zou de gelijkrichtbrug iets van een aanvullend component moeten hebben. (spoel/condensator...)

Het heeft jaren goed gewerkt toch?

1) Wordt een veldwikkeling van een DC motor normaal niet aangestuurd vanuit een stroombron ?
Hier wordt enkel een gelijkrichter gebruikt, op zich werkt dat wel, maar als de wikkeling "koud" is vb na het opstarten in de ochtend, zal de wikkelingsweerstand kleiner zijn en is de stroom door de veldwikkeling hoger.
Het gevolg is dat de toerental regeling (of koppel regeling) van het anker dit grotere magnetische veld moeten compenseren.

Goed het heeft altijd zo gewerkt en het is blijkbaar niet zo kritisch maar toch een aandachtspunt.
Het zal allicht ook niet de oorzaak zijn van het defect gaan van de gelijkrichter.

.

2) Hoe wordt de veldwikkeling van de drie motoren onderbroken ? Is dat met één gemeenschappelijk relais of heeft iedere motor zijn eigen relais ?
Kan het zijn dat bij het onderbreken van de veldstroom, de opgewekte spanning door de veldwikkeling zodanig hoog wordt, dat er een vlamboog getrokken wordt tussen de contacten van het veld-relais en dat hierdoor een te hoge spanning over de diode staat ?
Hebben er in het verleden ooit "snubber-toestanden" gezeten over de diodes
Is de reverse spanning van de diodes nog steeds dezelfde als met de originele diode ?

Jazeker, zie bijlage voor het e-schema.

Het betreft gelijkrichter 8V5 op pagina 8. Het geel gearceerde is de DC kring.
Automaat 8F2 schakelt uit.
Er zitten nog een aantal ventilatoren achter deze zelfde automaat, als als we de DC zijde van de gelijkrichter los halen dan blijft de automaat ingeschakeld.

We hebben in alle 4 de DC verbruikers bij wijze van test een zekering geplaatst in de + van 3A.
Toch blijft deze heel, en klapt de automaat eruit. Wellicht ook invloed op dat de zekering traag reageert.

Op 21 november 2023 12:43:55 schreef Lambiek:
Ten eerste welkom.
Dank

[...]
Dit zou ik zelf zo nooit gedaan hebben, ik zou drie gelijkrichters gebruikt hebben, voor elke motor één.
Ben ik met je eens!

[...]
Was dat om de reden van deze storing, of anders?
Nee, preventief

[...]
Heb je de bedrading al gecontroleerd op beschadigingen?
Bekabeling is gemeggerd, ziet er goed uit. Kabels lopen wel door een kabelrups en zijn verhard, dus het zou zomaar kunnen zijn dat in een andere positie wel kortsluiting optreed. Advies om kabels te vervangen is al wel gedaan.

[...]
Je kunt om te beginnen drie zekeringen plaatsen, voor iedere motor één, dan heb je kans dat je er achter komt waar de fout zit.
Hebben we gedaan, 3A per motor geplaatst, (alleen in de + zijde), maar toch gaat de 16A automaat er nog uit.

[...]
Heb je de bekabeling gemeggert?
Ja, zie bovenstaand.

[...]
Dat denk ik eigenlijk niet, anders zou het veel vaker voor komen.

[...]
Ja, zoals ik hier boven zei.

[...]
De stroom meten en je weet het.

[...]
Het heeft jaren goed gewerkt toch?

Op 21 november 2023 14:52:08 schreef arnoldzw:
[...]

Je hebt nu drie zekeringen geplaatst van 3A en de automaat springt er nog uit, zou het aan de ventilatoren kunnen liggen. Heb je deze ook gemeggert? Heb je de stroom gemeten van de ventilator motoren? Zijn de kabels naar de ventilatoren gemeggert?

Harde bekabeling is niet goed, in een kabelrups heeft een kabel toch heel wat te verduren. Er zijn niet voor niets speciale kabels te koop voor een kabelrups.

Als je een dc stroom onderbreekt kan er een spanningspiek ontstaan, vooral als de belasting een spoel is...

Als je hebt geconstateerd dat er rare dingen gebeuren bij afschakelen is dat voor mij de hoofdverdachte. Die spanningspiek zit primair in het afgeschakelde stuk, maar dmv een vonkoverslag kan dat overspringen naar de brug en zekering.

Overweeg een tvs of vdr achter en of voor de contactor.

Op 21 november 2023 15:17:55 schreef rew:
Als je hebt geconstateerd dat er rare dingen gebeuren bij afschakelen is dat voor mij de hoofdverdachte. Die spanningspiek zit primair in het afgeschakelde stuk, maar dmv een vonkoverslag kan dat overspringen naar de brug en zekering.

Die brug kan 1600V hebben, plus dat het altijd goed gegaan is. Je ziet op de tekening ook niet iets van een snubber staan of zo

Overweeg een tvs of vdr achter en of voor de contactor.

Maar kwaad kan het niet om te doen.

ik zou drie gelijkrichters gebruikt hebben, voor elke motor één.

Dat lijkt mij een prima idee, en het kan toch alsnog?

Op 21 november 2023 15:24:32 schreef Paulinha_B:
Dat lijkt mij een prima idee, en het kan toch alsnog?

Dan zou ik er gelijk twee relais bijzetten zodat iedere motor een eigen relais heeft en een eigen gelijkrichter en de DC kant per blok af zekeren. Er is nog ruimte in de kast.

En misschien een iets ander type gelijkrichter.

https://nl.rs-online.com/web/p/bridge-rectifiers/1684427

De rem en de veldwikkeling zitten ook in één kabel zie ik.

Zou het kunnen dat de gelijkrichters alleen stuk gaan als de automaat om een andere reden aangesproken wordt? Dat zou betekenen dat het trippen van de automaat de eerste keer de oorzaak is, en het doorbranden van de gelijkrichter het gevolg. Als die gelijkrichter daarna intern kortgesloten is, tript de automaat natuurlijk weer opnieuw.

Als de automaat tript, loopt er een stroom door de spoelen die op dat moment ingeschakeld zijn, waardoor er energie is opgeslagen is het magnetische veld daarvan. Bij het uitschakelen van de automaat kan die energie nergens naartoe, waardoor je een spanningspiek krijgt die de diodes in je gelijkrichter sloopt. Bij het normaal schakelen met de magneetschakelaar heb je dat probleem niet, omdat de hoge spanning over de contacten van de magneetschakelaar valt (in de vonk die daar kortstondig getrokken wordt).

Je zou deze hypothese kunnen testen door met één of meerdere motoren actief herhaaldelijk de automaat met de hand uit te zetten, en te kijken of de gelijkrichterbrug daarbij stuk gaat.

Als dat zo is, zou je een oplossing kunnen zoeken in een TVS en/of een paar condensators over de gelijkrichter om die energie op te vangen, en daarmee de maximale spanning te beperken.

Dank voor jullie reacties.

Klopt, harde bekabeling is sowieso niet goed, gaat ook vervangen worden. Wij gebruiken dan meestal IGUS chainflex voor in kabel rupsen.
Echter als nu die bestaande kabels meggeren dan zien we (nog) geen problemen.

Ventilatoren zijn nog niet gemeggert.
We hebben ook de ventilatoren apart achter een eigen automaat geplaatst om dingen uit te sluiten. De zekering van de gelijkrichter gaat er dan na verloop van tijd weer uit, die van de ventilatoren blijft ingeschakeld. Die zijn dus uitgesloten.

Het vervangende type gelijkrichter wat we nu toepassen heeft wel een lagere sperspanning dan het origineel.

Jullie opmerking over de piekspanning vind ik wel een interessante.
Een TVS of VDR plaatsen, wat houdt dit precies in? Blust hij de piekspanning af? En wat voor uitvoering adviseren jullie in deze situatie?

Omdat het nu veel frequenter voorkomt dan eerder verwacht ik toch ergens een sluiting in de kabel. Wordt verder zoeken.

Mag ik het als volgt samenvatten :
er zijn twee mogelijkheden waarom de diode defect gaat.

1) overstroom als gevolg van een eventuele kortsluiting, overbelasting
terug te vinden door de afzonderlijke gebruikers apart te zekeren.

2) overspanning als gevolg van een te hoge voedingsspanning of inductieve spanning bij uitschakeling van een spoel.
De gevolgen (niet de oorzaak !) van het laatste is eventueel te verhelpen door het plaatsen van een VDR (metaaloxidevaristor) of een RC circuit (snubber).

Heb je geen multimeter met een log functie, waarmee je vb de spanning over (of de stroom door) de diode kan meten en visualiseren.
Het vereenvoudigt je zoektocht naar de oorzaak als je overstroom of overspanning kan uitsluiten.

Raar dat er nog geen stroommeting is gebeurt en nog niks is gezegd over de nominale belasting van de brug.
Al eens een dc amperetang met max hold functie gebruikt?
Als je een halfgeleider wil beschermen voor piekstromen zet je geen automaat met C karakteristiek maar ultra snelle smeltpatronen.

De stroom van het veld schakel je normaal tegelijk met de spanning op de drive. Het mag niet kunnen gebeuren dat de stroom van het veld uitschakelt terwijl de motor in bedrijf is.
Iedere motor moet gewoon zijn eigen stroomvoorziening voor het veld hebben.

Hier is iemand heel erg vergeten de manual te lezen lijkt het.

Wat is de reden dat de veldaansluitingen op de regelaar niet gebruikt zijn?

Nominale DC stroom na de gelijkrichtbrug is circa 3A in normaal bedrijf.
Op het moment dat de fout optreed ben ik er niet bij en is mij dus onbekend.
Een continue meting met log heb ik er niet aangehad.

de C-karakteristiek ben ik met je eens. Die zou beter anders kunnen.
Historie van de originele bedenken

Er zijn zoals GJ_ al aangeeft inderdaad ook veldaansluitingen op de drive zelf aanwezig. Ook ik vraag me af waarom deze niet hiervoor zijn gebruikt. Zoals hierboven vermeld, erfenis van de ontwerper. Dit gaan we ook zeker aanpassen.
Echter is dat een modificatie die we nog moeten doorvoeren.
De "oude situatie" heeft ook altijd gewerkt, dus er moet iets anders aan de hand zijn.

Als je gaat aanpassen: zet dan het veld en de regelaar achter dezelfde automaat en magneetschakelaar, en nooit apart!

Op 21 november 2023 15:58:04 schreef SparkyGSX:
Als dat zo is, zou je een oplossing kunnen zoeken in een TVS en/of een paar condensators over de gelijkrichter om die energie op te vangen, en daarmee de maximale spanning te beperken.

Die condensators daar heb ik ook over nagedacht.

Ik denk dat dit forse motoren zijn en ik kan me voorstellen dat er daarom FORSE energie in de veldspoelen zit. Dan is 1600V ineens "helemaal niets" en kan je makkelijk 10kV aan inducitespanning krijgen. Maar ook: De condensator om die energie in op te vangen (onder de 1600V!) moet ook fors zijn. Vandaar dat ik een TVS of VDR heb aangeraden.

Als verklaring voor "het heeft altijd gewerkt" denk ik aan: Toen de boel 30 jaar geleden voor het eerst gebouwd werd, toen heeft men een "lompe versie" van die gelijkrichter gekocht. Die werd "buiten spec" gebruikt iedere keer dat de boel uitging. Maar dat lompe ding kan dat honderden keren hebben -> je merkt het niet.

In de tussenliggende 30 jaar heeft de fabrikant een nieuwer proces gekregen en kan ze minder "lomp" maken. Voldoen wel aan de originele specs, maar buiten de specs... tja dan kan ie het (veel) minder vaak hebben dan de originele.

Op 22 november 2023 16:36:14 schreef rew:
Ik denk dat dit forse motoren zijn en ik kan me voorstellen dat er daarom FORSE energie in de veldspoelen zit. Dan is 1600V ineens "helemaal niets" en kan je makkelijk 10kV aan inducitespanning krijgen.

Die forse inductiespanning geloof ik best, maar dit zijn maar redelijk kleine motortjes voor DC, ze halen de 7,5kW waarschijnlijk niet eens.

Als inductie spanning de oorzaak is, blijft natuurlijk de vraag hoe het stroompad gaat lopen. Op het eerste zicht onderbreekt het relaiscontact de stroom in de veldwikkeling. En komt de inductiespanning over dat relaiscontact te staan.

Er moet dan een vlamboog in het contact ontstaan om een geleidend pad te vormen.

Hoe zien de contacten van het relais eruit ? Een contact of meerdere in serie ?

Dat zei ik al; als het relais schakelt, komt daar de spanning overheen te staan, maar als de automaat aangesproken wordt, of eventueel een ander relais aan de AC zijde van de gelijkrichter, is dat niet het geval.

Beste allemaal,

Zoals @rew , @lambiek en @pamwikkeling al aangaven lijkt het toch in de sper-spanning van de gelijkrichter in combinatie met de inductieve belasting te zitten.
Alle afgaande velden zijn nu gescheiden opgezet met een eigen gelijkrichter, een eigen relais en een eigen zekering.
Op dat moment leek er een soort "willekeur" te zijn, en dus niet een specifieke gebruiker die steeds uitviel.

Nu blijkt dat de originele gelijkrichters niet meer leverbaar waren en door de inkoper een alternatief op voorraad in het magazijn was gelegd. (hierbij alleen gekeken naar vermogen)
De datasheets van de gelijkrichters gaven het antwoord.
De oude variant had een sperspanning van 1200V, de reserve welke op voorraad in het magazijn lagen hadden een lagere sperspanning van 400V. Dit in combinatie met de spanningspieken bij afschakelen lijkt het probleem.
Er is nu weer een variant geplaatst met een hogere spanning en nu blijft alles goed werken. (mogelijk nog aan te vullen met een snubber circuit.)

Dank voor jullie inzichten...!

ps. magazijn voorraad is uiteraard aangepast, en de inkoper op de hoogte gebracht.

Een 400V gelijkrichter is sowieso wel erg krap op 230V, dan heb je 325V op de top van de sinus, waardoor er niet veel ruimte overblijft voor een transient voordat ze stuk gaan.

Je zou alsnog kunnen overwegen om een MOV (metal oxide varistor) over de DC kant te zetten, met een spanning veel hoger dan 325V, maar fors lager dan de maximale sperspanning van de gelijkrichter. Die zou een incidentele spanningspiek kunnen wegwerken.

Op 27 november 2023 13:54:40 schreef arnoldzw:... een eigen relais en een eigen zekering.

Dat is gewoon slechte engineering. Het veld moet dezelfde voeding als de drive hebben, én achter dezelfde magneetschakelaar zitten. Staat zo ook in de manual.

Op 22 november 2023 12:22:14 schreef pamwikkeling:
Mag ik het als volgt samenvatten :
er zijn twee mogelijkheden waarom de diode defect gaat.

1) overstroom
2) overspanning

Dat zijn de bekende hoofdoorzaken maar ik vermoed dat er wel meer oorzaken zijn waarbij een diode defect kan raken.
Bij ons op werk ging in een machine die 3 DC motoren aan moest sturen ook soms de bruggelijkrichter defect. Het viel mij op dat dat altijd in de zomer was. Eerst zat daar een 200V 20A brug in en op het laatst een 600V 50A brug. Overstroom kan je dan wel uitsluiten. IK heb toen maar een extra 230V ventilator achterop de kast geplaatst die voor meer koele lucht zorgde en sindsdien is het niet meer voorgekomen.

Diodes kunnen een stuk minder aan als ze continu warm zijn. Een gelijkrichter is ook niet heel erg subtiel enkel op de top van sinus word er een behoorlijk hoge piekstroom geleverd. Daar zijn dan ook wel deels voor gemaakt en de waarden die ze opgeven in de datasheet houd daar ook wel iets rekening mee.
Maar een diode kan dus door continu warm te zijn al bij een lagere stroom en of spanning defect raken.

Ik zou dus eens kijken hoe warm die dingen worden en of de koeling op een goede manier te verbeteren is.

@arnold,
fijn dat je ons laat weten hoe het afgelopen is.