Nähmaschinenmotor: Drehzahlregelung bei möglichst hohem Drehmoment?!

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Autor
Nähmaschinenmotor: Drehzahlregelung bei möglichst hohem Drehmoment?!
Suche nach: nähmaschinenmotor (14)

    







BID = 414187

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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Nabend

Wieder mal spuckt mir eine spinnerte Idee im Kopf rum die da raus will, und vielleicht habt ihr ja einen Tip für mich.

Meine von Mutter vererbte Haushaltsnähmaschine (altes Privileg-Modell aus den 80ern) hat einen kleinen Wechselstrommotor (220(!)V, 50Hz, 70W, 6000upm) im Innern der mit einem Leistungswiderstand im externen Fußpedal mehr oder weniger geregelt wird. Der Widerstand ist einfach ein Keramikklotz der mit einem Schieber zwischen etwas über 0 Ohm und rund 1kOhm verstellt wird.

Dadurch bedingt hat das Maschinchen eine gewisse Anlaufschwäche - die ersten paar Stiche möchte ich möglichst langsam machen, aber gerade bei dickeren Stoffen muß ich oftmals etwas mehr Gas geben damit sie da durch kommt und sobald die Maschine dann Schwung hat näht sie (viel schneller als gewünscht aber einwandfrei) weiter.

Ich weiß leider nicht genau was für ein Motortyp das ist. Es steht nur "Nähmaschinenmotor" drauf. EinenKondensator oder ähnliches habe ich allerdings nicht gefunden, und das Schnuckelchen ist in einem kompakten Plastikgehäuse verstaut.

Von welchen Parametern hängen bei derartigen Motoren eigentlich Drehzahl und Drehmoment genau ab?
Gibt es für derartige Motoren eine sinnvollere und vom Aufwand her vertretbare Regelung als diesen Leistungswiderstand?
Optimalerweise sollte die Drehzahl weitestmöglich variabel sein bei möglichst hohem Drehmoment.

Achso, die einfache Variante "stärkere Nähmaschine" habe ich schon in Erwägung gezogen, aber vielleicht hat ja noch jemand einen "Hausfrauentipp" auf Lager
Um die Mechanik mache ich mir wenig Sorgen - bei hoher Drehzahl ist es ja gar kein Problem damit auch sehr dicke Stoffe zu nähen.

BID = 414195

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

 

  

Ich denke mal, es ist ein Reihenschluss Motor. Der ist dafür bekannt, ohne Last schnell hochzulaufen.

Es gibt verschiedene Verfahren, allerdings benötigen die wirklich guten einen Drehzahlsensor am Motor.

Da der Motor mit 230V läuft wird das einfachste eine Phasenanschnittsteuerung sind. Es gibt/gab spezielle ICs, die anhand des Motorstroms die Last ein wenig ausregeln konnten. Keine Ahnung ob man die noch bekommt.

Für einen DC Motor habe ich sowas mal selbst gebaut:
Den Strom gemessen und positiv auf die Betriebsspannung zurückgekoppelt (also mehr Strom -> mehr Betriebsspannung). Diese Mittkopplung kann allerdings leicht instabil werden und anfangen zu schwingen wenn man es mit der Lastkompensation übertreibt.
Bis zu diesem Punkt, kann man so aber den Widerstand der Motorwicklung fast vollständig kompensieren und sich so einen nahezu idealen Motor bauen.

BID = 414210

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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Naja, nen ollen Simpel-Dimmer hätt ich noch da - der enthält eine wirklich sehr einfache Phasenanschnitt-Schaltung.
Aber laut dem was ich mir so angelesen habe erfordern induktive Lasten zusätzliche Schutzbeschaltung ?!

BID = 414214

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
allerdings benötigen die wirklich guten einen Drehzahlsensor am Motor.
Dafür kann man auch die EMK des Ankers nehmen. Für den dabei erforderlichen Strom in der Feldwicklung sorgt eine Freilaufdiode.


Zitat :
laut dem was ich mir so angelesen habe erfordern induktive Lasten zusätzliche Schutzbeschaltung ?!
Probiers aus.
Kaputt geht dabei nichts, es kann lediglich passieren, daß der Triac nicht löscht und der Motor sich nicht regeln läßt.






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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 414231

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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Hmm... ok, eine Motorregelung mit dem Teil ist möglich - die Geschwindigkeit varriert jedenfalls. Die Maschine klingt dabei allerdings etwas seltsam weswegen ich nun auf einen Dauertest verzichtet habe. Und die erhoffte Verbesserung beim Drehmoment unten rum ist eher entgegengesetzt.
Wundert mich allerdings nicht da die Schaltung nun wirklich as simple as possible ist (Poti, Widerstand, Diac, Triac, Entstörkondensator, Entstördrossel).

Ich werd damit mal ein wenig rumtesten.
Den Motor dürfte es ja ansich nicht stören wenn ihm ein paar Wellenschnipsel fehlen, genausowenig die der Triac sich um "Verpolung" scheren wird


Die Drehzahl exakt zu halten ist gar nicht so wichtig bei der Anwendung - das wird eh mit dem Fußpedal kompensiert - mir geht es nur um ein kräftigeres Anfahren. Der Rest darf gerne so bleiben wie er ist.

Die Suchfunktion hat auch einen Thread dazu ausgespuckt der ein ähnliches Problem behandelte. Zu einer Pröblemlösung kam es allerdings in diesem Fall aufgrund ähh... des bedauerlichen Ablebens einer beteiligten Person nicht.
https://forum.electronicwerkstatt.d.....57398

BID = 414238

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
mir geht es nur um ein kräftigeres Anfahren.
Vielleicht kann man da mit einem Kaltleiter (Glühlampe) in Reihe mit dem Motor etwas machen.


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BID = 414240

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
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So, nach ein wenig Umbauten klingt die Maschine nicht mehr komisch sondern normal. Danke schonmal bis hierher.
Die Lampe teste ich morgen... ähh nacher mal

Wie verhält sich denn das Drehmoment bei so einem (Universal)motor in Abhängigkeit von Strom und Spannung.
Ich meine hier etwas gelesen zu haben daß eine hohe Spannung für ein hohes Drehmoment zuträglich ist, ein hoher Strom für Geschwindigkeit. Müsste es nicht genau umgekehrt sein (höherer Strom = stärkeres Magnetfeld = hohes Drehmoment)?

Nur zu meinem Verständnis:
Bei Volldampf bekommt die Maschine dafür nahezu die komplette Sinuswelle (sobald die Durchbruchspannung des Diac + Zündspannung des Triac erreicht ist) ab.
Das Problem dürfte ja nun sein daß im niedrigen Drehzahlbereich nur jeweils das letzte Stückchen einer Sinuswelle angeschnitten wird. Die Spannung ist dort schon relativ gering, aufgrund des Motorwiderstandes sinkt auch der Strom. und die Leistung lässt nach.
Richtig oder falsch?

Alternativ müsste ich mich halt mal nach einem stärkeren Motor umsehen - das ist aber eigentlich keine Lösung des Problems sondern nur ein Herumdoktorn an den Symptomen. Zumal ich nicht weiß was die Mechanik in der Maschine verträgt wenn ich dann mal Vollgas gebe.


BID = 414242

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wie verhält sich denn das Drehmoment bei so einem (Universal)motor in Abhängigkeit von Strom und Spannung.

Aus den magnetischen Verhältnissen folgt, daß das Drehmoment quadratisch mit dem Strom steigt und bei Stillstand wenn der Strom nur durch die Wicklungswiderstände (und bei Wechselstrom auch die Induktivität) begrenzt wird, maximal ist.

Wenn der Motor sich in Bewegung setzt, dann erzeugt der Anker eine Gegen-EMK, deren Größe proportional dem Produkt von Drehzahl und Statorfeld ist.
Dadurch sinkt der Strom durch die Feldwicklung (und damit das erzielbare Drehmoment) und der Anker muß noch schneller drehen, um eine Gegen-EMK, die der Betriebsspannung entspricht zu erzeugen.
Dieser Effekt führt zum bekannten Hochlaufen des Universalmotors.
Die höchste Drehzahl wird also weniger durch die angelegte Spannung bestimmt, sondern durch die Last. Wenn diese fehlt, dreht der Motor so hoch, daß die Verluste durch Ventilation und Lagerreibung dem geringen noch verbleibenden Drehmoment entsprechen. Bei größeren Motoren kann das zur Zerstörung der Ankerwicklung durch die Fliehkraft führen.

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BID = 414249

Ltof

Inventar



Beiträge: 9334
Wohnort: Hommingberg

Das schlappe Anlaufmoment der Nähmaschine könnte aus Sicherheitsgründen durchaus erwünscht sein. Der Motor selbst hat gerade bei Stillstand, an einer Spannungsquelle betrieben, das höchste Drehmoment. Hätte die ganze Nähmaschine diese Charakteristik, gäbe es häufiger Schäden an Mensch, Maschine und Werkstück.

Die Maschine hat ein Handrad um sich gefühlvoll durch den Anfangswiderstand durchzutasten.

Wenn Du es dennoch nicht lassen kannst, dann ist es wohl das einfachste, ein stufenlos einstellbares Werkzeug (Bohrmaschine o.ä.) zu schlachten bzw. die Schaltung nachzubauen.

Gruß,
Ltof

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 414598

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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Klar kann man der Maschine auch einfach einen Schubs übers Handrad geben.
Das schwache Drehmoment zu Beginn ist aber eher in der Auswahl der Komponenten zu suchen - ich wage mal leise Zweifel ob der Sicherheitsgedanke da im Vordergrund stand oder eher ein "funktioniert und reicht für den Heimgebrauch".
Wünschenswert wäre natürlich ein Antrieb ähnlich professioneller Industriemaschinen. Zwischen z.b. einer (älteren) Pfaff mit Wechselströmer und el. Regelung - auf der ich mal nähen konnte/durfte - und einer Haushaltsnähmaschine liegen sowohl technisch qualitativ als auch preislich natürlich Welten.
Mit dem "Außenborder" kann man natürlich problemlos auch ganz langsam durch ewig dicken Stoff nähen. Ist nur so unpraktisch zu transportieren

Eine Lösung für das Problem ohne "Eigenintelligenz" und die nicht "stärkerer Motor" lautet fällt mir da ehrlich gesagt nicht ein, daher wird das wohl erstmal auf dem derzeitigen Stand bleiben.
Aber dafür hab ich nu gelernt wie eine Phasenanschnittsteuerung funktioniert

BID = 414611

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Hast du mal versucht, hinter den Dimmer einen Brückengleichrichter zu legen, den Motor also mit Gleichstrom zu betreiben ?

Da dann die Wicklungsinduktvität nur noch eine geringere Rolle spielt, sollte der Motor bei gleicher Spannung mehr Drehmoment entwickeln.

Da aber dann auch die Endgeschwindigkeit höher ausfallen wird, solltest du vorsichtig Gas geben, damit die Maschine nicht auseinanderfliegt.


P.S.:
Das schwache Drehmoment hat in erster Linie wohl der Widerstand im Fusspedal zu verantworten, der strombegrenzend wirkt.


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 16 Mär 2007 13:36 ]

BID = 414619

Otiffany

Urgestein



Beiträge: 13763
Wohnort: 37081 Göttingen

Der von mir vor ca. 40 Jahren umgebaute Nähmaschinenregler hatte auch den Keramikkörper mit Kohlescheiben als Lastwiderstand.
Ich habe damals, als es noch keine Bohrmaschinen mit elektronischer Regelung gab, diesen benutzt, um meine Bosch-Bohrmaschien zu regeln.
Die Regelung ist ziemlich lastunabhängig; warum sollte das nicht auch bei der Nähmaschine möglich sein.
Gruß
Peter

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Otiffany am 16 Mär 2007 14:45 ]

BID = 414673

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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@perl:
Bislang bin ich nicht auf diesen Trichter gekommen.
Wenn ich einen Gleichrichter dahinter schalte bekommt der Motor ja 100Hz Halbwellen. Würde er reinen Gleichstrom vertragen? Wenn der Wikipedia-Artikel zum Universalmotor stimmt müsste ihm das ja eigentlich völlig wurscht sein.

Ich habe es eben ausprobiert und den Eindruck daß er zumindest schneller hochläuft. Leider habe ich keine wirkliche Möglichkeit das Drehmoment zu messen. Das Gefühl kann trügen, sagt aber daß sich das Handrad schwerer bremsen lässt.

@Otiffany:
Die Keramik-Widerstands-Regelung habe ich ja original an der Maschine. Mit den oben beschriebenen Problemen.
Außerdem wird das ziemlich warm am Fuß wenn man die Maschine mal im Dauerbetrieb nutzt.

BID = 414678

Brizz

Stammposter



Beiträge: 386
Wohnort: Rheine

Der Motor an Deiner Nähmaschine ist ein ganz normaler Reihenschlussmotor. Das "Gaspedal" heißt Anlasser, und ist ein verstellbarer Widerstand. Die denkbar schlechteste Methode einen Motor zu regeln, aber billig.

Das ist genauso wie früher bei den Carrera-Bahnen. Da konnte man die Geschwindigkeit der Autos nicht regeln, entweder die brummten oder gingen durch. Die waren wohl immer schon für grobe Hohlschädel.

Heutige Anlasser für Nähmaschinen haben schon eine Elektronik, die auf die Rückwirkung des Nähmotors reagiert, wodurch die Stichzahl der Winkelstellung des Pedals wesentlich besser folgt. Damit kann man auch über die dicken Doppelnähte langsam nähen, ohne das die Maschine durchgeht oder man das Handrad zur Hilfe nehmen muss.

Das Fabrikat des Anlassers ist nicht kritisch, da die Nähmaschien Motoren auch heute noch ähnliche Kenndaten wie Dein alter Motor besitzen.


BID = 414682

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
Wohnort: Westmünsterland
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Das mit dem Anlasser ist mir schon aufgefallen. Aber das ist für mich ein heftig kräftiger Motor für kurze Laufzeiten wie er in meinem Autochen sitzt
Das mit dem verstellbaren Widerstand schrieb ich ja schon.

Was machen die modernen "Anlasser" denn noch? Wie reagieren die auf welche Art von Rückwirkung?
Klar, ich kann mir sowas fertig in der Bucht besorgen, aber _jetzt_ will ich auch wissen wie es funktioniert. Ich hab ja schon mit dem Gedanken gespielt da was mit nem Drehzahlgeber und nem kleinen AVR zu basteln, was vermutlich völliger Overkill wäre


Nachtrag: Ich hab den Eindruck daß die Maschine mit "geschnippeltem Gleichstrom" ruhiger läuft. Oder ist das nur Einbildung?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Deneriel am 16 Mär 2007 19:42 ]


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