Wat zou de beste aansturing zijn voor een seriemotor?

Ik bouw regelmatig besturingen voor elektromotoren. Nu heb ik gisteren eens zitten meten en testen wat voor verschil het maakt door een condensator toe te passen of niet.

Het gaat om een 230VAC seriemotor, zie hieronder.

Het 230VAC signaal wordt eerst gelijkgericht en op de gelijkspanning komt een PWM signaal met een frequentie van 1.5kHz. Het middelste plaatje laat zien hoe dat eruit ziet.

Op het onderste plaatje zie dat er een elco is toegevoegd, de gelijkspanning wordt hier dus afgevlakt. Op deze manier krijg je dus een volledig PWM signaal die niet binnen de lijnen van de sinus meer valt. Buiten dat op deze manier er iets meer spanning op de motor komt zie ik geen verschil, hoor ook geen veranderring in geluid van de motor. De motor wordt ook niet warmer, temp blijft het zelfde.

De opgenomen stroom wordt wel iets meer, dat komt door de elco. Die wordt continu bijgeladen en dat kost stroom.

De gebruikte motor is een 1000W seriemotor.

Ik vraag me af hoe jullie hier over denken.

Niet gehinderd door enige ervaring of diep inzicht in deze materie, denk ik maar even hardop:

Wat je echt zou moeten kunnen vergelijken is de verhouding tussen ingaand elektrisch vermogen en uitgaand mechanisch vermogen, bij diverse toerentallen en misschien ook bij verschillende frequenties. Het eerste is eenvoudig te meten, maar voor het tweede is er een dynamometer nodig, als ik dat goed heb.

De motor is ook belast gemeten en ook dar zie ik nauwelijks verschil, ook de Mosfet warmt niet of nauwelijks op.

Maar het gaat mij meer om de manier van aansturen met of zonder elco.

Voor zware solenoids gebruik ik plaatje 2 op 10kHz, dat werkt prima. (maar da's geen motor natuurlijk...)

Op zaterdag 11 januari 2025 14:21:49 schreef Arco:
Voor zware solenoids gebruik ik plaatje 2 op 10kHz, dat werkt prima. (maar da's geen motor natuurlijk...)

Waarom stuur je die met PWM aan?

Ik moet de aantrekkracht kunnen regelen... (hamers voor kerkklokken)

Op zaterdag 11 januari 2025 14:25:29 schreef Arco:
Ik moet de aantrekkracht kunnen regelen... (hamers voor kerkklokken)

Oké, grappig. Wist niet dat zoiets zo gedaan word.

Zonder elco lijkt me beter voor de power factor.

Op zaterdag 11 januari 2025 14:28:55 schreef maartenbakker:
Zonder elco lijkt me beter voor de power factor.

Dat kan inderdaad nog een verschil zijn, die heb ik dus niet gemeten.

1000W? Dat zal dan een stevige elco moeten zijn.

Ik heb toen zonder elco gekozen, gewoon omdat 't simpeler is en de extra elco niets toevoegt aan de werking.
(hooguit extra belasting van de gelijkrichter bij het initieele laden van de elco)

Op zaterdag 11 januari 2025 14:04:41 schreef Lambiek:
De opgenomen stroom wordt wel iets meer, dat komt door de elco. Die wordt continu bijgeladen en dat kost stroom.

Die zin kan alleen logisch zijn als de spanning op de condensator dan ook inderdaad almaar hoger en hoger en hoger wordt.
Omdat dat niet het geval is, weten we dus dat de elco steeds evenveel wordt ontladen als opgeladen.

Een hogere opgenomen stroom betekent een hoger opgenomen vermogen. Waar blijft dat?
Als niéts heter wordt (ook niet de motor), dan moét de motor meer mechanisch vermogen afgeven. Het vermogen moet érgens heen.

Zonder de elco zal de power factor inderdaad beter zijn, maar krijg je wel die 1.5kHz stroom door het net, met wat flinke hoogfrequente componenten erbij (niet HF hoog, maar wel veel hoger dan 1.5kHz); ik denk dat je zonder filters nooit door enige vorm keuring zult komen. Met elco trek je alleen stroom op de pieken, en zal je gelijkrichter het zwaarder hebben.

De echt nette manier zou een actieve PFC zijn die een elco op ongeveer 400V houd (met een flinke variatie), en van daaruit je motor regelen.

Op zaterdag 11 januari 2025 14:39:38 schreef Frederick E. Terman:
Die zin kan alleen logisch zijn als de spanning op de condensator dan ook inderdaad almaar hoger en hoger en hoger wordt.

Staat niet helemaal goed omschreven.

Een hogere opgenomen stroom betekent een hoger opgenomen vermogen. Waar blijft dat?
Als niéts heter wordt (ook niet de motor), dan moét de motor meer mechanisch vermogen afgeven. Het vermogen moet érgens heen.

Er staat nog wat rimpel op, dus de condensator wordt wel degelijk iedere keer iets opgeladen. En dat gaat toch naar de motor, of mis ik iets?

Op zaterdag 11 januari 2025 14:43:21 schreef SparkyGSX:
Zonder de elco zal de power factor inderdaad beter zijn,....

Er wordt een filter gebruikt..

Met elco trek je alleen stroom op de pieken, en zal je gelijkrichter het zwaarder hebben.

Inderdaad, dat zie je ook terug.

De echt nette manier zou een actieve PFC zijn die een elco op ongeveer 400V houd (met een flinke variatie), en van daaruit je motor regelen.

Ben ik met je eens, maar het ging mij erom wat beter zou zijn, met of zonder elco.

Theoretisch iets met tegen-emk? Door de C wordt dat afgevlakt en zou in principe iets meer vermogen (koppel) op moeten leveren.
Maar deze kennis is van een aantal decennia geleden en ook op dat gebied zullen de ontwikkelingen niet stil gestaan hebben.

Er is een rimpel doordat de condensator iedere keer weer wordt óntladen. Anders zou hij op 325 V blijven, zonder rimpel.
Als de condensator oorzaak zou zijn van de grotere stroomopname, dan kan dat alleen doordat de condensator vermogen opneemt (en omzet in warmte).
Bij een merkbare stroomverhoging moet de condensator merkbaar warmer worden.
Bijvoorbeeld: als de stroom bij nominaal vermogen (1000 W) met 5 % toeneemt, dan neem je dus ook minimaal (rendement!) 50 W meer op uit het net. Als dat in de condensator verdwijnt, moet die 'merkbaar warmer' (= heel heet) worden.

--

Op zaterdag 11 januari 2025 14:32:16 schreef deKees:
1000W? Dat zal dan een stevige elco moeten zijn.

Zeker! Dat is een goed excuus om weer eens een plaatje te maken. :)
Let op, horizontaal is C in mF (dus in duizenden µF).

(Het plaatje is getekend voor een dubbelfazig gelijkgerichte netspanning op een 52,9 ohm weerstand, die dus bij C=0 pecies 1 kW dissipeert. Bij kleinere vermogens wordt de rimpel voor een bepaalde waarde van C natuurlijk minder, doordat je dan minder stroom neemt en de condensator dus minder ontladen wordt per (halve) periode.)

Het werkt beter als je specificeert wat je bedoeld met die stroom. Uiteraard moet de gemiddelde opgenomen stroom over lange termijn gelijk zijn aan de gemiddelde afgegeven stroom, maar de RMS stroom kan wel verschillend zijn, een dat is de reden dat de gelijkrichter het zwaarder krijgt met die condensator erbij.

De elco laadt op bij stijgen van de sinusspanning, het zijn pieken. En omdat die vooraan in de sinus zitten geven ze een minder gunstige power factor.

Daarom zie je bij zwaardere apparatuur daar weer een power factor correctie. Dat kan een spoel zijn, maar ook een schakelende mosfet met seriespoel. Er zijn meerdere oplossingen.

Zonder condensator moet je wel kijken wat je in het net injecteert (met condensator ook trouwens). Je moet wel aan regels voldoen, o.a. EMC.

Op zaterdag 11 januari 2025 15:11:11 schreef SparkyGSX:
de RMS stroom kan wel verschillend zijn

Dát is het natuurlijk. En daar had ik ook aan moeten denken.
Je hebt gelijk: zonder (merkbaar) meer vermógen uit het net te halen, kun je zo wel degelijk meer rms stróóm afnemen.

Gelukkig blijft mijn rimpelplaatje wel kloppen. ;)

Net nog even gemeten en zonder elco is de power factor aanzienlijk beter.

Zonder elco meet ik tussen de 0.78 en 0.98 en met een elco tussen de 0.61 en 0.7. En dat verschil tussen hoog en laag zit hem in het toerental van de motor, de lage waarde is bij een laag toerental en de hoge waarde bij het hoogste toerental. Met toename van het toerental loopt de waarde dus op.

Ik ga dus geen elco gebruiken.

Wat ik me wel afvraag wat gebeurt als je de motor net wil laten aanlopen net als de sinus al bijna beneden is? Er is is zelfs een heel klein deel van de spanning zo laag dat nog amper wat aan vermogen lijkt te kunnen leveren. Dat lijkt me zeker met aanlopen wel lastig voor de controller.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (12%)]

Op zondag 12 januari 2025 17:21:01 schreef benleentje:
Wat ik me wel afvraag wat gebeurt als je de motor net wil laten aanlopen net als de sinus al bijna beneden is? Er is is zelfs een heel klein deel van de spanning zo laag dat nog amper wat aan vermogen lijkt te kunnen leveren. Dat lijkt me zeker met aanlopen wel lastig voor de controller.

Je kunt gewoon van 0 tot 100 % regelen je merkt niets tijdens de aanloop.

Volgens mij is een elco niet heel handig omdat het een seriemotor betreft. Die zal dus bij elke spanning een zekere energie opnemen (maar minder bij lagere spanningen), en dus een soort inherente PFC-werking hebben. Die wisselingen in koppel worden dan mechanisch gefilterd, en door de hoge typische toerentallen van deze motoren is de opgeslagen mechanische energie ordegroottes groter dan de energie die je in een zinvolle elco kan krijgen.

Ik zou wel een netfilter toevoegen die de grondtoon van je PWM kan filteren. Daar heb je geen duizenden µF voor nodig, al is 1,5kHz nog steeds wel een beetje laag. Die heb je liefst voor de brugcel zodat je de schakelruis van de brugcel ook meefiltert. Je kunt deze motoren ook vrij goed sturen met een thyristorbrug of dimmer, de zelfinductie maakt dat die dan redelijk mooi blijven schakelen en de stroomfactor blijft dan verrassend goed.

Je kunt met een seriemotor alleen niet heel goed koppel regelen, is dit een seriemotor of of een permanente magneetmotor?

[Bericht gewijzigd door Kruimel op (33%)]

Meestal is de mechanische tijd constante zoveel langer dat je daar niets van merkt.

Bij herlezen paste ik het net aan inderdaad. Op één of andere manier activeert die "posten" knop in mijn hoofd altijd een inzicht waardoor ik hem moet aanpassen. 8)7

[Bericht gewijzigd door Kruimel op (58%)]