Störungen von Frequenzumrichter auf Arduino-Schaltung

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Autor
Störungen von Frequenzumrichter auf Arduino-Schaltung
Suche nach: frequenzumrichter (594) arduino (701) schaltung (31591)

    







BID = 1122492

Raphael

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Hallo zusammen,

ich habe folgendes Anliegen:

Ich baue gerade einen Prüfstand zum testen von Lichtmaschinen.

Verwendet wird dabei ein alter 4kW Siemens-Drehstrommotor und einen ca. 35Jahre alten Frequenzumrichter von Siemens (Eingang 230V, einphasig). Der FU/Motor wird nur bis max. 3kW betrieben.

Ich habe einige Sensorik wie eine Wägezelle und Drehzahlerfassung (per Hallsensor) im Einsatz, welche über zwei Arduinos ausgewertet werden. Die Arduinos werden aktuell über zwei USB-Netzteile mit Spannung versorgt, welche an der gleichen Steckerleiste hängen wie der FU.

Problem: Wenn der FU/Motor in Betrieb ist, gibt es manchmal Störungen über das Netz, die dazu führen, dass die beiden Arduinos abstürzen und neugestartet werden müssen.
Es gibt außer der "Netzverbindung" keine elektrische Verbindung zwischen der Messtechnik(Arduinos) und dem FU/Motor.

Da ich gerade vor meiner nächsten Reichelt-Bestellung stehe, würd ich mich über Einschätzungen eurer Seite freuen:

1.Glaubt ihr, dass das Problem eventuell schon dadurch behoben sein könnte, dass ich anstatt der Billig-USB-NTs, ein etwas besseres Netzteil verwende, wie z.B. dieses hier?
https://www.reichelt.de/steckernetz.....nbc=1

Oder gibt es bestimmte Steckernetzteile, die "den Ruf haben", dass sie Störungen aus dem Netz besonders gut unterdrücken?

2. In der "Zuleitung" zum FU, hängt bereits ein 30Jahre alter Netzfilter, vergleichbar mit diesem hier von der Bauform:
https://www.reichelt.de/kaltgeraete.....nbc=1
Macht es Sinn den "uralten" Netzfilter durch nen "neuen, frischen" zu ersetzen? Altern die C's in den Netzfiltern? Und vorallem: Funktionieren die in "beide Richtungen"... also verhindern die auch, dass sich die Störungen vom FU ins Netz ausbreiteen?

Würde mich über eure Ideen und Anregungen freuen.

Und noch ein Hinweis zur Sicherheit: Die ganze Mechanik der Maschine wird natürlich komplett eingehaust und mit Schutzschaltern versehen. Im Moment dreht sich nur die Motorwelle und diese wurde gegen Berührung geschützt.



BID = 1122493

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12675
Wohnort: Cottbus

 

  


Zitat :
Verwendet wird dabei ein alter 4kW Siemens-Drehstrommotor und einen ca. 35Jahre alten Frequenzumrichter von Siemens (Eingang 230V, einphasig). Der FU/Motor wird nur bis max. 3kW
Ziemlich viel Leistung, für einphasigen Betrieb. 3kW an der Welle sind ja schon knapp 4kW elektrisch, dann noch die Umrichterverluste...


Zitat :
gibt es manchmal Störungen über das Netz
Wie hast du das festgestellt? Geht ja nur, wenn die Messtechnik vollkommen isoliert über eine Batterie gespeist wird.


Zitat :
Oder gibt es bestimmte Steckernetzteile, die "den Ruf haben", dass sie Störungen aus dem Netz besonders gut unterdrücken?
Bau doch ein kleines Trafo-Netzteil.


Zitat :
Funktionieren die in "beide Richtungen"
Ja, wunder können die aber keine Bewirken. Hast du eine Stromzange? Dann miss doch mal die Stromaufnahme am FU. Dort treten bestimmt sehr große Spitzenströme auf, welche so ein kleiner Filter auch nicht glatt bügeln kann.

Verwendest du geschirmte Leitungen (für FU und Sensorik)?



_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 1122495

Murray

Inventar



Beiträge: 4710


Zitat :
Raphael hat am  4 Mär 2024 13:50 geschrieben :
...
1.Glaubt ihr, dass das Problem eventuell schon dadurch behoben sein könnte, dass ich anstatt der Billig-USB-NTs, ein etwas besseres Netzteil verwende, wie z.B. dieses hier?
https://www.reichelt.de/steckernetz.....nbc=1..


Warum 9V?
Bzw. welche Arduinos sind das denn?

Allg. sind die USB-Netzteil Mist dafür.
Die ich in Benutzung hatte haben mega das WLAN gestört.
Eigentlich erst festgestellt als ich auf Akku gewechselt bin.

Und die Arduinos stürzen gern mal aus unerfindlichen Gründen ab.
Allerdings meist nur im Tagesabstand.
Liegt vll. auch am WLAN.
Sollten dann nur von selbst wieder starten...

BID = 1122496

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wenn der FU/Motor in Betrieb ist, gibt es manchmal Störungen über das Netz, die dazu führen, dass die beiden Arduinos abstürzen und neugestartet werden müssen.
Woher weisst du, dass die Störungen über das Netz kommen, und nicht z.B. bei Schaltvorgängen von den stromstarken Leitungen der Lichtmaschine induziert werden?


Zitat :
In der "Zuleitung" zum FU, hängt bereits ein 30Jahre alter Netzfilter, vergleichbar mit diesem hier von der Bauform:
https://www.reichelt.de/kaltgeraete.....nbc=1
Kommt mir für diese Leistungsklasse viel zu klein vor.
Das hängt aber auch davon ab, was im FU schon verbaut ist. Evtl steht in den Papieren, was an externer Filterung noch gebraucht wird.

Hiernach hatte GTI ja schon gefragt:
Zitat :

Verwendest du geschirmte Leitungen (für FU und Sensorik)?

Wie bzw. wo ist das Motorgehäuse geerdet?

P.S.:
Zitat :
Altern die C's in den Netzfiltern? Und vorallem: Funktionieren die in "beide Richtungen"... also verhindern die auch, dass sich die Störungen vom FU ins Netz ausbreiteen?
Kondensatoren können im Betrieb altern und Kapazität verlieren. Das kann man aber messen.
Beim Lagern tritt dieser Effekt nicht auf, aber es kann Feuchtigkeit eindringen, was bei der Inbetriebnahme über kurz oder lang zum Totalausfall (Kurzschluss) führt.
I.d.R. sind Netzfilter NICHT symmetrisch aufgebaut, sollten also richtig rum montiert werden um die optimale Wirkung zu erzielen.

Evtl kannst du Gleichtaktstörungen mit solchen oder ähnlichen Klappferriten reduzieren, durch die du die Leitungsbündel mit gleichen Signalen führst: https://www.reichelt.de/klappferrit.....rrite

Wichtiger ist wahrscheinlich aber eine korrekte Leitungsführung.







[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  4 Mär 2024 15:23 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  4 Mär 2024 15:32 ]

BID = 1122497

winnman

Schreibmaschine



Beiträge: 1620
Wohnort: Salzburg

Du hast "EMV" Probleme.

1. Schritt:
Alle Leitungen (auch die zum Motor) geschirmt ausführen (Schirm zumindest auf einer Seite an einen Zentralen Erdungspunkt.

2. Schritt:
Die Versorgung Arduino, . . . einseitig Erden (zentraler Erdungspunkt, nicht irgendwo), mit ordentlichen Kapazitäten (Elkos) die Spannungen stabilidieren (möglichst nah am Arduino)

3. Schritt:
Wie misst du hier (wie werden die Sensoren versorgt) auch hier wieder geschirmt, Schirm auf zentralen Erdungspunkt

4. Schritt:
FU ein und Ausgang mit entsprechenden Filtern erweitern (das benötigen auch moderne FU´s

erst dann kann man weitersehen falls das Problem dann überhaupt noch auftritt.

BID = 1122507

Raphael

Stammposter



Beiträge: 445
Wohnort: Schwabenland
ICQ Status  

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Zahlreichen antworten.

Ich muss zugeben, dass mein Aufbau im Moment noch ziemlich stümperhaft bzw. provisorisch ist: Viele Leitungen sind noch zu lang. Die Leitung zu Motor ist zur Hälfte geschirmt, zur Hälfte ohne Schirm. Ich werde mal alles etwas ordentlicher aufbauen, dann nochmal das Störungsverhalten genauer beobachten und mich nochmal melden.

@Offrad GTI: Ich hatte 3kW...3,5kW elektrisch gemeint Danke für den Tipp mit dem Traffo-Netzteil. Traffo-NTs müssten EMV-Störungen sehr gut rausfiltern oder? Die sind ja praktisch galvanisch getrennt. Vielleicht hab ich auch noch ein altes Traffo-Steckernetzteil. Stromzange hab ich keine. Leitungen der Sensoren sind geschirmt. Seltsamerweise hatte ich stärkere Störungen auf meiner Drehzahlleitung, als ich die Schirmung an die Erde angeschlossen habe.

Werde mal noch einen Versuch machen, in dem ich die Messschaltung per Powerbank betreibe... Dann sieht man ja ob die Störung vom Netz oder anderweitig kommt.

@Murray: Die Arduino UNOs haben ja mit 5V intern ... wenn man eine externe Spanungsquelle anschliest, braucht man 7V bis ca. 12V, da die einen Linearregler auf der Platine integriert haben. Ich werde es mal mit einem anderen Netzteil testen

@perl: Ich muss zugeben, dass ich mir nicht sicher bin, dass die Störungen über das Netz kommen. Werde noch weitere Tests machen. Es sind glaube ich auch verschiedene Störungen... manche kommen sicher auch per elektromagnetische Welle: Wenn ich meine Drehzahlsignalleitung(GND,+5V,Taktsignal) zu Nahe an den E-Motor/Zuleitung bringe, bekomme ich falsche Werte.

Das Motorgehäuse ist geerdet... am FU ist ein Erdungsanschluss für den Motor. Danke für den Tipp mit den Klappferriten... mit solchen Dingern habe ich bei DC-Basteleien schon einige Störungen wegbekommen. Bei geschirmten Leitungen würden die dann aber nicht mehr soviel bringen, oder? In die Leitung vom Steckernetzteil zur Messschaltung wären die aber vielleicht auch ganz gut ..

@winnman: Merci für das Tutorial...
Also du meinst die Leitung von FU zu Motor geschirmt ausführen... die Leitung von Netz zu FU auch? Die Sensorleitungen die ich bereits verlegt habe sind auch geschirmt. Zum Erden der Arduino-Umgebung hätte ich ne Frage: Da die Versorgung des Arduinos ja über ein Stecker-NT geht habe ich hier ja eigentlich keine Erdung liegen. Wahrscheinlich machts dann Sinn, alle Schirmungen der Sensorleitungen zu verbinden und das dann über einen PE-Draht mit dem zentralen Erdungspunkt zu verbinden, auf welchem auch die Schirmungen der Motorleitung liegt oder?

Diese Sinusfilter für den Ausgang sind nicht zwingend notwendig oder? Als Netzfilter habe ich mir eben mal folgendes China-Ding bestellt:

https://www.amazon.de/dp/B08QW6HP6B?psc=1&ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details

Glaubt ihr, dass das Teil seinen Zweck erfüllen könnte? Nach meiner google-Recherche ähnelt es dem Schaltbild her stark den "teuren speziellen" FU-Netzfiltern.

Ich danke euch für die Zahlreichen Tipps. Ich wünsche euren Geräten und Maschinen von Herzen für lange Zeit EMV-Freiheit

BID = 1122508

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12675
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Ich hatte 3kW...3,5kW elektrisch gemeint

Wohl bezogen auf den Motor? Welche Leistung fordert dein Prüfstand denn den Lichtmaschinen ab? Da sind 3kW ja auch nicht unüblich.
Immer noch sehr viel für einphasigen Anschluss, wenn man das mit einem Datenblatt eines FU entsprechender Leistung vergleicht.




Zeigt die Leistung der FU an, oder wo kommt der Wert her? Unabhängig von der EMV-Problematik: Hast du den Motor auch für 230V geklemmt?


Zitat :
Seltsamerweise hatte ich stärkere Störungen auf meiner Drehzahlleitung, als ich die Schirmung an die Erde angeschlossen habe.
Ist halt die Frage wie und wo genau. Eine dünne Litze, welche sich über den Versuchstisch schlängelt, muss nicht viel gegen EMI helfen, auch wenn sie an PE angeschlossen ist, da es sich nicht um eine niederimpedante Verbindung handelt.


Zitat :
einen Versuch machen, in dem ich die Messschaltung per Powerbank betreibe..
Ja!


Zitat :
Glaubt ihr, dass das Teil seinen Zweck erfüllen könnte?
Diese Teile taugen wie gesagt nur für hochfrequente Störungen. Eine stark pulsierende Stromaufnahme mit 100Hz des FU kann damit nicht gefiltert werden.



_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am  5 Mär 2024 12:48 ]

BID = 1122509

Murray

Inventar



Beiträge: 4710


Zitat :
Raphael hat am  5 Mär 2024 11:35 geschrieben :
...

@Murray: Die Arduino UNOs haben ja mit 5V intern ... wenn man eine externe Spanungsquelle anschliest, braucht man 7V bis ca. 12V, da die einen Linearregler auf der Platine integriert haben. Ich werde es mal mit einem anderen Netzteil testen ...


Ach mit so alten Zeg baust du rum. Die hatte ich gar nicht mehr auf dem Schirm, heute haben die ja 3,3V intern.
Wenn man 5V-Sensoren hat ist natürlich einfacher im Aufbau.
Und mit einem ext. NT 7-12V wird es bestimmt sicherer funkionieren als an einem USB-NT.
Trafo-NT erzeugen ja selbst auch nicht "EMV" wie so ein Schaltwandler.

BID = 1122510

Ltof

Inventar



Beiträge: 9288
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
Raphael hat am  5 Mär 2024 11:35 geschrieben :

... Danke für den Tipp mit den Klappferriten... mit solchen Dingern habe ich bei DC-Basteleien schon einige Störungen wegbekommen. Bei geschirmten Leitungen würden die dann aber nicht mehr soviel bringen, oder? ...

Doch! Vor allem, wenn der Schirm beidseitig aufgelegt ist.


Zitat :
...Ich danke euch für die Zahlreichen Tipps. Ich wünsche euren Geräten und Maschinen von Herzen für lange Zeit EMV-Freiheit



Murray hat am  5 Mär 2024 12:50 geschrieben :

... Trafo-NT erzeugen ja selbst auch nicht "EMV" wie so ein Schaltwandler.

Leute! EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit. Das ist anzustreben.




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

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am  5 Mär 2024 13:02 ]

BID = 1122511

Murray

Inventar



Beiträge: 4710

Darum steht es ja auch in " "


Offtopic :

Deutsche sind wohl zu sehr darauf bedacht alles zu hinterfragen anstatt mal nachzudenken.
Bin drauf und dran mir Artikel abzugewöhnen oder dann erst Gendern ...


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Murray am  5 Mär 2024 13:21 ]

BID = 1122512

Ltof

Inventar



Beiträge: 9288
Wohnort: Hommingberg


Offtopic :
Komm wieder runter. Woher soll ich wissen, in welchem Sinne Du die Anführungszeichen benutzt?

Zitat :
Anführungszeichen sind Satzzeichen, die am Anfang und am Ende der direkten Rede, eines wörtlichen Zitats oder des zitierten Titels bzw. Namens eines Werkes stehen.

Anführungszeichen können außerdem verwendet werden, um Wörter, Wortgruppen oder Teile eines Textes oder Wortes hervorzuheben, zu denen man Stellung nehmen, über die man eine Aussage machen oder von deren Verwendung man sich – etwa ironisch oder durch die Unterlegung eines anderen Sinns – distanzieren möchte. Diese Verwendungsarten werden unter dem Sammelbegriff modalisierende Funktion zusammengefasst (von modal ‚die Art und Weise bezeichnend‘).


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

BID = 1122524

roger34

Neu hier



Beiträge: 29

Ich kenne den Arduino nicht.

Das die Störung über das Versorgung kommt, glaub ich eher nicht.
Wenn es von der Versorgung kommt, könntest ja die Sensorik abstecken und schauen obs auch zu einen Ausfall kommt.

Ist die Sensorik irgendwie mit dem Motor verbunden. Gleiches Gehäuse oder Motorwelle vom Geber von wo die Erde bezogen wird?

Welche Leitungen gehen da in den Arduino, gibt es da ein Signalboard?
Die Arduino kommunizieren nicht mit einer Ehternet Schnittstelle zum Drive?

Eine Skizze vom Aufbau wäre schon mal Hilfsreich.


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