230V Motorseilwinde aus dem Baumarkt über Controller steuern

Hallo Bastelkollegen!

Für folgendes Projekt...
http://cyberniklas.de/gallerydrive/r...room_test1.htm
bzw.
http://cyberniklas.de/gallerydrive/m...esentation.htm
(Da sieht man das Teil besser - es kommt aber erst am Ende des Videos)
... möchte ich eine 230V Seilwinde aus dem Baumarkt über einen Controller (ATmega) steuern. Eine Geschwindigkeitsregelung benötige ich nicht. Es reicht, wenn der Controller den Motor an- und abschalten kann, sowie wenn er die Drehrichtung ändern kann.

Klingt also eigentlich ganz einfach.

Zunächst habe ich eine Ansteuerung über Relais gebaut, die allerdings nach drei Mal erfolgreichen Schaltens den Geist aufgegeben hat, da die beim Abschalten entstehenden Induktionsströme des Motors die Kontakte der Relais zusammengeschweißt haben.

Meine nächster Plan war, die Ansteuerung über vier Solid State Relais zu realisieren. Verwendet habe ich Sharp S216S02. (Datenblatt:http://www.sharp-world.com/products/.../s116s02_e.pdf)

Ich habe zwei unterschiedliche Schaltungen ausprobiert. Einmal die Steinmetz-Schaltung, das andere Mal habe ich mich an der Originalverschaltung orientiert, bei der zwei Anschlüsse (Wechselstrom, der gleiche Wechselstrom über Kondensator) umgepolt werden. Das habe ich über eine H-Brücke realisiert.

Hier gibt es Bilder der Schaltungen:
Originalverschaltung: http://cyberniklas.de/roboternetz/as...uerung0001.gif
Steinmetzschaltung: http://cyberniklas.de/roboternetz/as...uerung0002.gif
H-Brücke: http://cyberniklas.de/roboternetz/as...uerung0003.gif

Das Ergebnis bei beiden Tests war das Gleiche: Der Motor hat im Wesentlichen sehr laut gebrummt, bewegt hat er sich nicht - bzw. wenn er sich doch bewegt hat, dann nur mal ganz kurz am Anfang. Um dann anschließend stehenzubleiben und zu brummen.

Hat jemand eine Idee, warum das so nicht funktioniert - oder noch besser: Hat jemand einen Tipp wie die Ansteuerung robust und zuverlässig zu realisieren ist?

Hier noch die Daten des Motors:
500 Watt / 230VAC Asynchronmaschine mit 20uF / 450VAC Kondensator

Vielen Dank,

Niklas

Komische Idee, induktive Lasten, bei denen es auch noch auf Phasenverschiebungen ankommt, mit Nullspannungsschaltern zu kombinieren.
Nimm bitte Relais, aber solche, die den Strom auch halten!
Und da der Anlaufstrom wahrscheinlich richtig hässlich ist, würde ich vorschlagen: ein 1xUM-Relais mit 10A oder so, einfacher Printtyp, für die Drehrichtungsumkehr und ein dickes Teil zum Einschalten, wobei natürlich im Betrieb das Drehrichtungsrelais nicht mehr schalten darf. Notfalls zwei Relais für Betrieb: eins schaltet das Ganze über einen dicken Vorwiderstand ans Netz, das andere brückt kurz darauf den Widerstand. Die Induktionsspannung (nicht Strom) musst Du natürlich auch noch bekämpfen, entweder RC-Snubber oder einen Varistor über den Kontakt. Dann sollte es klappen.

Wie es ausschaut, kommen die solid state Relais nicht mit der
reinen kapazitiven Belastung zurecht.
Die beste Lösung ist, denke Ich mit Relais deren Kontakte mit einer
RC Reihenschaltung gebrückt sind.
Vieleicht auch beim Umsteuern warten, bis der Motor zum Stillstand
gekommen ist.
Gruß,
andreas

Hallo shaun, hallo root!

Vielen Dank erstmal für die schnellen Antworten. Die Schaltungs- bzw. Optimierungsvorschläge klingen gut... dann werde ich mich also wieder der Relaissteuerung zuwenden.

Allerdings - und das geht jetzt an Dich, shaun, verstehe ich erst mal nicht, was an meiner Idee, Solid State Relais zu verwenden soooo komisch war. Lt. Datenblatt sind die Teile ausdrücklich dazu gedacht (ich zitiere:) Motoren, Ventilatoren, und Spulen zu steuern. Na, wenn das keine induktiven Lasten sind!

Ich vermute daher auch, wie root, dass das Problem eher mit dem fetten Kondensator in der Schaltung zusammenhängt.

Naja, aber wenn jemand genauer weiss, was das Problem in den Schaltungen war, bzw. weshalb die Solid State Relais mit dem Motor nicht zurechtkommen und die Ursache des Problems auch erklären kann: Ich würde mich freuen dazuzulernen!

Viele Grüße,

Niklas

Ok, ich habe jetzt mal einen neuen Plan gezeichnet:
http://cyberniklas.de/roboternetz/as...uerung0004.gif

Als Relais würde ich diese hier verwenden:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=505048

Als Kondensatoren für die RC-Glieder schwebt mir dieser Typ vor:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=459348

Und als Varistoren möchte ich diese bestellen:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=500604

Nun noch ein paar Fragen:

- Habe ich die Varistoren richtig verschaltet?

- Reicht für die Widerstände 1/4 Watt aus oder muss ich die größer dimensionieren?

- Sind die RC-Glieder richtig herum eingezeichnet? (Bei meiner Recherche im Netz habe ich diesbezüglich widersprüchliche Informationen gefunden)

- Meint Ihr, dass das so funktioniert?


Den 12 Volt Stromkreis würde ich dann übrigens über ein Darlington IC vom Controller aus steuern - wahrscheinlich mit Optokopplern dazwischen.

Vielen Dank schonmal für die Mühe!

Ja, Hallo
Kondensatoren und Relais sehen gut aus, Wiederstände min 5W
und die RC Kombination muß die Relaiskontakte überbrücken (zur
Funkenlöschung).
Ich hoffe, das hilft erstmal weiter.
Gruß,
andreas

Hi,
ich habe diesen alten Thread nochmal ausgegraben, weil ich gerade vor dem selben Problem stehen und ungefähr den gleichen Weg hinter mir habe wie der TO. Der TO scheint ja leider schon lange nicht mehr aktiv, aber vielleicht gibt es ja noch Andere, die hier weiterhelfen können.

Ich wollte ebenfalls eine 230V Seilwinde mit 500W Kondensatormotor per Relais schalten, um ihn von einem 12V Controller per Funk zu steuern. Ich habe daher den einfachen Hoch-Runter Schalter der Winde durch zwei Finder Leistungsrelais 30A mit je zwei Schließern ersetzt. Zwei Schließer, da ich den Kondensator zur Phasenverschiebung noch mitschalten muss.
Die gegenseitige Verriegelung habe ich durch zwei kleinere Relais mittels Öffnerkontakt realisiert. Bei den Leistungsrelais habe ich zum Schutz vor induktiven Spannungen noch eine Freilaufdiode 1N4004 eingesetzt.

Das Ergebnis ist wie vom TO beschrieben - es hat funktioniert. Aber es hat nicht lange gedauert und es ist ein Leistungsrelais verklebt. Aufgrund der bekannten hohen Anlaufströmen des Motors hatte ich extra die 30A Relais probiert, aber entweder hat es nicht gereicht oder es lag am Kondensator.
Ich wollte jetzt eigentlich auch mit Solid State Relais weitertesten, aber habe dann diesen Thread gefunden... Leider gibt es keine Rückmeldung vom TO mehr, ob die Lösung mit RC Reihenschaltung und/oder Varistor funktioniert hat.
Zur Freilaufdiode habe ich recherchiert, dass sie die Abschaltzeiten des Relais ungünstig verlängert und das Verkleben begünstigt. Die Freilaufdiode würde ich daher entfernen. Da ich keinen Transistor in meiner Schaltung habe, würde ich komplett darauf verzichten - oder vlt. durch eine Kombination mit Zenerdiode ersetzen.
Was meint ihr?

Vielen Dank für die Mühe!
Liebe Grüße, Olli

Zum Schmökern hier Suchergebnisse:

https://www.roboternetz.de/community...l=1#post293675


https://www.mikrocontroller.net/topic/172668
https://www.elektronik-kompendium.de....php?id=150599


Vielleicht hilft es schon.

MfG

...

Um ordentliche Leistung zu schalten: https://www.henri.de/audiotechnik/fa...kontakten.html

Habe noch interessantes dazu gefunden:
https://wirautomatisierer.industrie....che-aufgabe/#7

s. dort auch: "Schalten von Lampen und kapazitiven Lasten"

Hi,

vielen Dank für die Lesetipps. Ich bin etwas weitergekommen und habe nun parallel zu den Ausgängen der Relais noch Snubber und Varistoren geschaltet sowie die Freilaufdiode auf der Steuerseite um eine Zehnerdiode ergänzt.
Die Snubber bestehen aus 220nF 305V X2-Funkentstörkondensator und 47 Ohm 5W Widerstand und hängen parallel an beiden Relais jeweils parallel an beiden Schaltkontakten (drei Snubber, da ein Relaiskontakt unbenutzt bleibt). Als Varistor habe ich 275V Typen verwendet und diese ebenfalls parallel zu den Relaiskontakten angeschlossen. Als Relais verwende ich zwei Leistungsrelais 250/400VAC Schaltspannung, 16A/30A Strombelastbarkeit und AgSnO2 Kontakten.

Die Relais verkleben nun nicht mehr. Allerdings ist mir beim Hochfahren der Winde ein Varistor in Rauch aufgegangen. Die Spannung wird durch den Kondensator auf etwa 430V (gemessen) erhöht, was den 275V Varistor gegrillt hat.
An den anderen beiden Snubbern habe ich etwa 330-340V gemessen. Ich hab gelesen, dass unter Last die Spannung nochmal 15% höher steigen kann; wären also bis 380V.
Den kaputten Varistor habe ich aus der Schaltung entfernt und an der Stelle nur mit Snubber getestet.
Soweit scheint alles gut zu funktionieren. Ich habe mehrmals verschiedene Richtungen getestet und alles funktioniert ohne erkennbare Probleme.

Ich möchte allerdings auf Nummer sicher gehen und überlege nun, ob ich meine Bauteile evtl. zu klein dimensioniert habe. Der bisherige Hoch-Runter-Taster und der Notschalter sind mit 250V/16A deklariert.
Meine Relais sind ausgelegt für 250VAC Nennspannung und 400V Max.Spannung. Mit den 430V an dem Kondensator ist das Maximum allerdings überschritten. Desweiteren sind die X2-Kondensatoren auf max. 300V ausgelegt und die Varistoren nur auf 275V.

Die Kondensatoren könnte ich tauschen gegen 480V X1 Kondensatoren statt der 300V Typen.
Bei den Varistoren bin ich über die begrenzte Lebensdauer gestolpert und würde daher gerne welche mit ThermoFuse einsetzen. An den beiden Stellen mit den gemessenen 330-340V würde ich 385V (330V + 15%) Typen verwenden. Anstelle des abgrannten Varistors bräuchte ich 430V gemessen + 15% einen knapp 500V Varistor. Ich habe einen mit 499VAC gefunden.
Macht es Sinn, die Varistoren gegen die höheren Spannungen zu tauschen oder ist dann die Schutzleistung schon wieder hinfällig, da zu groß dimensioniert?
Bei den Relais müsste ich auf Schütze ausweichen, um die 430V sicher zu schalten. Allerdings sind ja bisher auch nur 250V Schalter verbaut gewesen und die Einschaltzeit der Winde liegt ja nie über geschätzt 1ß sek. Allerdings sind Schütze deutlich teurer, mit 12V Steuerspannung schwer zu bekommen und ich müsste/würde alles auf 230V Steuerspannung ändern.

Vielen Dank und viele Grüße, Olli

Wie schaltest du den Motor? Hast du zum Einschalten und für die Richtung jeweils 1 Relais oder hast du ein zusätzliches Relais für das Einschalten?

Ich würde zuerst die Richtung vorgeben und anschließend einschalten.

Soweit ich weiß nimmt man RC-Glieder oder Varistoren, habe es aber noch nie gesehen das die zusammen verwendet werden.

Ein Plan wäre auch von Vorteil. Vielleicht ist die Schaltung falsch aufgebaut.

MfG Hannes

Hallo Hannes,
ursprünglich gibt es nur einen Hoch-Runter Taster auf der Kabelfernbedienung. Sobald der Taster hoch oder runter gedrückt wird, läuft der Motor los.
So sieht der ursprüngliche Schaltplan aus:
Anhang 35344
Ein Kondensator ist immer mit im Spiel. Beim Hochfahren wird der zweite Kondensator noch zugeschaltet.
Um es etwas klarer zu gestalten, habe ich die vier Schaltmöglichkeiten des Tasters mit den Nummern beschriftet. Nr. 1 entspricht dann dem Hochfahr-Kontakt, der den Motor mit der Phase verbindet.

Ich habe den Hoch-Runter Taster durch zwei Relais mit je zwei Schließern ersetzt. Notschalter und Endanschläge habe ich natürlich beibehalten, passten allerdings nicht mehr aufs Papier.
Anhang 35343
Um sich gegenseitig zu sperren, habe ich noch zwei Relais vorgeschaltet. Diese Relais werden dann von den Ausgängen der Fernbedienung geschaltet.

Beim ersten Versuch mit den einfacheren Relais ohne Snubber hat es nach kurzer Zeit den Relaiskontakt entsprechend Nr. 1 verklebt. Dort habe ich zwischen beiden Relaiskontakten etwa 430V beim Hochfahren der Winde gemessen. Bei 3 und 4 waren es besagte 340V. Die 2 ist nicht beschaltet.
Mit den neuen Relais und der Schutzschaltung aus Snubber und Varistor hat es mir an der Nr. 1 direkt den Varistor gegrillt. Ich hab ihn aus der Schaltung entfernt und ohne ihn funktioniert es wie gesagt soweit.
Spricht etwas dagegen, Snubber und Varistor gleichzeitig zu verwenden?

Möglicherweise habe ich tatsächlich einen Denkfehler in der Schaltung. Entweder sind mir die Varistoren 3&4 schon kaputtgegangen, oder sie scheinen wenig Einfluß zu haben. Ich habe sie mal testweise ausgelötet und nochmal gemessen. Die Messergebnisse sind dennoch ziemlich identisch, als ob es keinen Einfluß hat.
Ich habe leider kein Oszilloskop, um es genauer zu untersuchen. Habs nur per Multimeter gemessen.

Vielen Dank!! Liebe Grüße; olli

Die Schaltung scheint in Ordnung zu sein.

RC-Glieder und Varistoren kann man gleichzeitig verwenden, ist aber unüblich.

Es haben Varistoren und RC-Glieder vor und Nachteile.

RC-Glieder sind gegen Überspannung relativ robust.
Es wird am ehesten der Kondensator kaputt gehen, der hält aber auch ein paar mal Überspannungen aus (wenn sich die Spannung in Grenzen hält).
Der Nachteil ist aber das immer ein gewisser Strom fließt (nach dem gleichen Prinzip funktionieren Kondensatornetzteile).

Varistoren sind empfindlicher gegen Überspannung und haben dann im Normalfall einen Kurzschluss.
Der Vorteil ist aber das diese im inaktiven Bereich quasi keinen Strom fließen lassen.

Wenn man ein Relais mit RC-Glied hat, das eine Ledlampe schaltet (habe ich beim Garagentor), blitzt die Lampe immer kurz auf.
Durch das RC-Glied fließt ein geringer Strom, der Kondensator in der Lampe wird langsam geladen.
Wenn die Elektronik in der Lampe erkennt das die Spannung groß genug ist, wird die Lampe eingeschalten.
Der Strom reicht aber nicht aus um die Lampe dauerhaft leuchten zu lassen, der Kondensator entlädt wieder (sehr schnell).
Das Spiel beginnt von neuem, dadurch blitzt die Lampe immer kurz auf. Mit einem Varistor passiert das nicht.


Welche Relais hast du genau?
Es gibt "spezielle" Relais, die einen hohen Impulsstrom aushalten. Ich habe die Finder 40.61 zuhause, die hatte ich einmal für eine Pumpe benötigt.
Laut Datenblatt haben die einen Dauerstrom von 16A, max. Einschaltstrom von 30A und am Schließer für 5ms max. 120A (bei Kontaktmaterial AgSnO2).
Es ist auch die 1 Phasen Motorlast angegeben, 0,55kW.

Der Nachteil an diesen Relais ist, dass sie nur einen Wechslerkontakt besitzen.


Ich würde die Schaltung auch etwas anders aufbauen. Ich würde mit 1 oder 2 Relais die Richtung stromlos schalten und anschließend den Motor einschalten (etwas Zeitverzögert).

Wenn die kleinen Relais zu schwach für den Motor sind (zum Einschalten), kannst du mit den Relais die Richtung einstellen und mit einem Schütz den Motor dann einschalten. Es gibt Schütze für 230V, den müsstest du dann auch über ein Relais schalten, wäre aber möglich.

MfG Hannes

Hi Hannes,

vielen lieben Dank für deine ausführliche Antwort!
Ich hab Finder 62.32.9 12V. Von den technischen Daten scheinen sie ziemlich ähnlich zu sein - ebenfalls 16A Dauerstrom und bis zu 120A für 5ms. Sie haben zwei Schließer, daher komme ich mit zwei Relais aus. Max. Schaltleistung bei Motorlast AC3: 0,8kW. Von daher alles im grünen Bereich.
Es funktioniert auch bisher eigentlich einwandfrei, aber es funkt halt mitunter noch ordentlich. Daher bin ich mir unsicher, ob ich das auf Dauer so lassen kann/sollte.
Wie war es bei deiner Pumpe mit der Haltbarkeit der Relais auf Dauer?

Die Schaltung ansich würde ich eigentlich ungern ändern wollen. Ich habe die Seilwinde nun schon einige Jahre im Einsatz und die Bedienung per hoch/runter Taster ist aus usability-Aspekten her echt super einfach. Das würde ich nur ungern aufgeben wollen.

Bei Schützen sind RC-Glieder oder Varistoren zur Funkenlöschung nicht nötig, oder? Die RC-Glieder, die man als Huckepack zu den Schützen kaufen kann, sind zum Schutz der Steuerseite vor Induktionensspitzen aus der Spule, oder?
230V als Steuerspannung wäre bei mir ja kein Problem, da ich ja eh schon die zwei kleinen Relais zur gegenseitigen Verriegelung habe.

Nochmals danke und viele Grüße, Olli

Die Pumpe ist von einem Hauswasserwerk. Das Relais war in einem Druckschalter (den man direkt auf die Pumpe schraubt).

Das Originalrelais hat sehr lange gehalten, es waren bestimmt mehr als 10 Jahre. Wir hatten auch ein Problem mit dem System. Es wurde Schmutz angesaugt (aus dem Tank) und gelangte in die WC-Spülung, dadurch hat sich die Pumpe sehr oft eingeschalten. Der Druckschalter wurde aber kurz nachdem ich das Relais getauscht habe gewechselt. Der Druckschalter hatte noch einen anderen Fehler.

Die Entstörglieder die man für Schütze bekommt sind parallel zur Spule (Diodenmodul bei DC, RC-Glieder bei AC).

Schütze sind anders aufgebaut als Relais. Relais trennen nur an einer Stelle (eine Kontaktfläche), ein Schütz besitzt 2 Flächen. https://elektricks.com/schuetz-relais/
Dadurch teilt sich der Schaltfunken auf 2 Stellen auf.

Bei Schützen gibt es Gebrauchskategorien. Wenn ich einen Motor ansteuern will (3phasig) muss man z.B. auf die "AC-3" Leistung achten, das ist die Leistung für das Anlassen eines Käfigläufers bzw ausschalten wärend des Laufes.

Varistoren oder RC-Glieder werden bei Schützen nicht verwendet (außer bei der Schützspule).


Wenn die Schaltung so funktioniert, würde ich diese so belassen, auch wenn du alle paar Jahre die Relais tauschen müsstest. Wenn du z.B. alle 1/2 Jahr das Relais tauschen müsstest, würde ich es ändern (stärkere Relais bzw Schütz,....).

Edit: Die Pumpe ist eine Grundfos Pumpe mit 775W.


MfG Hannes

Hi,
wollte noch eben Rückmeldung geben. Die Steuerung per Funk läuft nun seit einiger Zeit einwandfrei.
Ich habe die Finder-Relais für Hoch-Runter gelassen und drei Snubber mit einmal 460V und zweimal 380V Varistor sowie RC-Glied mit größeren Widerständen als vorher verbaut. Die Funkenbildung ist nun deutlich geringer bzw. tritt nur noch ab und zu auf.
Die ganze Steuerung ist über ein Motor-Schütz am Notschalter abgesichert. Falls ein Relais doch mal kleben sollte, kann ich alles über den Notschalter abschalten.
Grüße, Olli