Starker Transformator für CNC

[erik_wolfram]

Hallo,

erstaunlicher Weise konnte ich nichts passendes in der Suche zu diesem Thema finden und musste ein neues aufmachen - folgendes Problem:

Die Teile für meine CNC sind soweit alle da, lediglich eine passende Spannungsversorgung fehlt mir.

Schaltnetzteile kann ich auf Grund der hohen benötigten Leistung (und dem entsprechenden Preis) wohl ausschließen.

Zum System:

Maschine: MicroMill Sieg X1 Super, vorbereitet für Stepper-Anbau
Stepper: Nanotec 1,8° 4A 1,9Nm (3 Vorhanden, 1x zusätzlich geplant)
Endstufen: Leadshine ND556 4A (3 Vorhanden, 1x zusätzlich geplant)
Spindel: ist in Planung, vermutlich Brushless mit 150W 6000U/min

Hauptsächlich geht es mir hier um eine ausgereifte Steuerung, dass die X1 etwas zu schwach für die Schrittmotoren ist, ist mir klar - möchte die Maschine aber erstmal am laufen haben um zu sehen wieviel ich damit anfangen kann!

Nun zur benötigten Leistung:
Rechnerisch komme ich laut einer gefunden Formel: M * U/s * 6,28 bei 0,75% auf eine Leistung von 200W pro Schrittmotor - bei 3 aktiven Steppern machts das schonmal 600W (4. steht / wird mal aus der Rechnung ausgelassen)
Hinzu kommt dann die Spindel mit nochmals 150W
-> das macht dann im Gesamten 750W!

Benötigen möchte/tue ich ca 40-max 50V also bräuchte ich einen Transformator mit 2 x 12 V / 1 x 24V was dann ca. 42V ergeben würde.

Bisher habe ich nur einen entprechenden Ringkerntrafo bei Reichelt gefunden - der liegt bei 82€ (ich weiß, 10Kg Kupfer haben ihren Preis)

Aber könnte mir vielleicht der ein oder andere einen hilfreichen Hinweis zu einer Bezugsquelle nennen oder mich eines besseren belehren?

MFG erik

[Richard]

In diesem Thread unter Verkäufe war gerade gestern (?) jemand der
einen 1500 W Travo für ~20 Euro verkaufen wollte....

Gerade wegen der großen Leistung sollte man ein Schaltnetzteil in Betracht ziehen.

Bei einem größeren Netzteil mit Trafo muß man sich gedanken machen über den Einschaltstrom und den Leistungsfaktor. Das macht die Schaltung um einiges Komplizierter, und für ein 600 W Netzteil wird sonst auch schon mal ein 900 VA Trafo gebraucht.

[erik_wolfram]

@Richard:
danke, aber der Trafo ist mir mit 48V nen bisl hoch.

@Gast:
diesen Problem habe ich ganz außer Acht gelassen, der Einschaltstrom bei einem 800W Trafo ist ja enorm... aber die Schaltnetzteile (die ich bisher gesehen habe) waren bezüglich der Einschaltströme auch relativ hoch und gehen mit der Leistung etwas außerhalb meiner Preisklasse ...

kennt denn vielleicht jemand eine günstige Abhilfe um solch einen Trafo zu betreiben? Habe schon von spezieller Elektronik und speziellen Relais für diese Zwecke gelesen, aber noch nichts diskretes gefunden.

MFG erik

[Besserwessi]

Den Einschaltstrom von Trafos kreigt man auf 2 Weisen runter. Die erste ist ein Spezieller Schalter mit Triac, der genau zum richtigen Zeitpunkt einschaltet und ggf. den Trafo vorher entmagnetisiert.
Die einfachere Methode ist ein Vorwiderstand ( z.B. 10 Ohm), der dann nach einer kleinen Verzögerung (z.B. 1/5 Sekunde) per Relais/Schütz überbrückt wird. Den Vorteil den man bei einem Trafo hat, ist das man kurzzeitig auch mal mehr Leistung ziehen kann - bei den SNT ist da wenig kurzzeitreserve dirn.

Die 2 ten Methode ist auch bei größeren Schaltnetzteilen geeignet, und ist teils auch so drin.

Man muß auchsehen, das ein Schaltnetzteil mehr als nur den Traf ersetzt. Zum Trafo bräuchte man noch den Gleichrichter, große Elkos und eine Drossel, und hat dann immer noch keine stabile Spannung. Wenn man sich die PFC Schaltung spart (nach den neuen Regeln nicht mehr zulässig), muß man den trafo auch um etwa den Faktor 1,5 größer wählen.

[erik_wolfram]

Schönen guten Abend,
sowas in der Richtung habe ich gelesen, überlebt den solch ein Widerstand auf Dauer den "kurzen Kurzschluss"?

Aber mal etwas anderes:

Wie kommen einige Internet Shops's darauf, die von mir verwendeten Komponenten mit einem 48V 320W Netzteil zu versorgen und noch von der Möglichkeit einer 4. Achse zu sprechen?
Die Leistungsberechnung ist klar, aber gibt es da noch Richtwert zur Bestimmung der benötigten (statt der maximalen) Leistung?

Grundsätzlich denke ich, dass meine Schrittmotoren ein bisschen überdemensioniert sind, deshalb wäre eine Minderung des Stroms denkbar um die maximal benötigte Leistung zu drosseln.

Aber immernoch fehlt mir ein Ansatz, in welche Richtung ich tendieren soll...
Schaltnetzteile 48V 600W wären preislich noch verkraftbar und evlt. noch vom Einschaltstrom tollerierbar, andererseits hatte ich mir schon Elkos, Gleichrichter und Zubehör bestellt...

[Peter1060]

moin moin,

>> Leistung von 200W pro Schrittmotor

dann rauchen die aber schon!

Ich nutze auch 1,9Nm Motore mit TB6560AHQ und 24V. Im Leerlauf liegt die Stromaufnahme bei ca. 0,45A je Motor. Wird der Motor bei konstanter Schrittgeschwindigkeit bis fast zum Stillstand/Schrittverlust belastet, steigt die Stromaufnahme auf ca. 1A je Motor.

Bei einem "ordendlichen" Schaltnetzteil erwarte ich eine vorhandene Einschaltstrombegrenzung.
Aus der Bucht habe ich mir für 5Öken ein Schaltnetzteil 24V/12A gefischt.
Achte mal auf:
http://shop.ebay.de/blaukalle/m.html?_nkw=&_armrs=1&_from=&_ipg=25

Mit Gruß
Peter

[Besserwessi]

Es gibt schon Widerstände, die den kurzen Puls mit hohem Strom vertragen. Der Widerstand wird dann aber eher etwas größer sein, etwa so wie ein 10 W Drahtwiderstand.
Wirklich hoch ist der Strom ja nur für höchstens 1-2 Halbwellen. Wenn das dann für 10 ms mal 20 A und 230 V sind, sind das auch nur 46 J. Ein Widerstand von etwa 10 g Gewicht wird davon halt rund 5 Grad wärmer.
Danach nochmal rund 5 A *50 V = 250 W für vielleicht 1/5s sind auch nur 50 J dazu. Auch wenn es etwas länger dauert, ist da noch Reserve.


Bei der Leistungsberechnung über das Drehmoment sollte man berücksichtigen, das bei den Motoren oft das maximale Drehmoment im Stillstand angegeben ist. Bei höheren Drehzahlen wird es winiger, und man muß auch etwas Reserve lassen, sonst ist man ja schon an der Grenze zu Schrittverlusten. Viel mehr als die Hälfte des maximalen Drehmonents würde ich nicht nutzen wollen. Entsprechend hätte man einiges weniger an Leistung.

Es kommt aber kaum vor das auch nur 2 Motoren gleichzeitig die volle Leistung brauchen. Wenn es knapp wird müßte man dann notfalls die Geschwindigkeit etwas begrenzen, so das man z.B. diagnal auch nicht schneller wird als entlang einer Achse.

Wenn die Leistung knapp wird, könnte man immer noch die Spindel ggf. über ein extra Netzteil versorgen.

[erik_wolfram]

Ok, danke für die Belehrung :)

das mit der Leistung stimmt wohl, habe mittlerweile auch gelesen, dass ich bei den 4A Steppern ordentlich reserve habe - demnach sollte ich mit einem 600W Schaltnetzteil ganz richtig liegen - und wie gesagt - für die Spindel habe ich dann ja immernoch ein separates Netzteil als Option...

Danke für die Hilfe,
Ich werde mal einfach gucken wo ich ein 600W Netzteil günstig bekomme.

[erik_wolfram]

Hallo, nochmal ich!

heute bin ich im Bezug auf dieses Thema auf eine interessante Einschaltstrom-Begrenzungs-Schaltung gestoßen. Diese ist mit einem Relais und einem NTC relativ einfach gehalten. Das gab mir wieder zu denken, doch zu einem Trafo zu greifen.

Zum Verständnis habe ich mal ein Schaltplan erstellt:
Bild (https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/trafo.png)

Bei C* habe ich auch passende Bauteile gefunden, doch die angebotenen NTC's fallen von den Eckdaten recht knapp aus (5 Ohm, 5 A). Leider habe ich keine genauen Daten zum Primär-Spulenwiderstand des Trafos um den Kurzschlussstrom und die Belastung des NTC's zu berechnen. Ebenfalls entfällt so die Einbeziehung der Elkos - hier stände aber auch ein separates Zuschalten als Option im Raum.

Haltet Ihr die Schaltung als Brauchbar?

(Ich bin gerne bereit Umwege zu gehen solange diese nicht zu groß sind und ich die Möglichkeit habe zuzulernen - schließlich soll das ein "Lernprojekt" sein)

[ManuelB]

Hallo,
gibt bei Reichelt auch halbwegs günstig die Meanwell Schaltnetzteile z.B. das 320W 48V (kann man noch etwas einstellen die Spannung) liegt bei ca. 57€. Ob sie parallelschaltbar sinb weiß ich nicht. Rein für die Cshrittmotorensteuerung sollte das 320W reichen. Ich hab zurzeit einen 300VA Ringkern für ähnliche Motoren. Das Menawell hab ich auch schon liegen kommt beim Umbau mit rein.

MfG
Manu

[Besserwessi]

Im Prinzip sollte die Schaltung gehen.
Bei der Schaltung müßte man klären wie schnell das Relais anzieht. Die relais für Wechselspannung sind ja schon etwas träger. Außerden sind Relais mit AC Spule nicht so gängig und oft ziehmlich groß.
Der alternative Weg ist ein Relais hinter dem Gleichrichter und dann ggf. noch ein RC Glied als zusätzliche Verzögerung dazu.

[erik_wolfram]

@ ManuelB:
300VA sind nicht viel, aber ich möchte ja noch einen 4. Stepper und die Spindel darüber laufen lassen - da komme ich dann schnell an die Grenze mit der Leistung.
Im Vergleich ist das Schaltnetzteil fast billiger als ein vergleichbarer Trafo, selbst wenn man sie paralell schalten sollte, da wird aber auch der Platzverbrauch größer...

@Besserwessi:
Ja, das stimmt wohl, habe einen fertigen Plan für meine Zwecke "entfremdet" und dem RC-Glied beraubt - Korrektur ist im Anhang!

Das sollte so doch in etwa funktionieren, ich bin mir bei der Variante nur etwas unschlüssig, welche Spannung ich für ein sicheres Schalten des Relais verwenden sollte. Hat da vlt. jemand einen Rat für mich?

[EDIT]
Eine Alternative wäre natürlich, dass ich einen 500VA Trafo für die Schrittmotoren nehme (welcher auch wesentlich kleiner und deutlich günstiger ist) und für die geplante (noch nicht vorhandene) SPindel ein Schaltnetzteil um damit dann später durch geregelte Spannung (50V) das Maximale an Leistung zu erzielen.
Nur mit der Trafoschaltung möchte ich mich gerne beschäftigen, da das auch von Anfang an so geplant war.

Gibt es eigentlich nicht-Ringkern Trafos mit solchen Leistungen?
(Ich habe gelesen, dass die hohen Einschaltströme eine Eigenheit von Ringkerntrafos sind)

[ManuelB]

Also von großartig Platverbrauch kann man beim MW Schaltnetzteil nicht sprechen. Das ist vergleichsweise klein gegenüber einem 600W 50Hz Netzteil auch wenn man davon 2 benötigen würde. Zum Trafo kommen ja noch Gleichrichter mit ev. Kühlung, Siebkondensatoren dann noch die Einschaltstrombegrenzung. Das MW hat auch schon PFC drin.

Mal so eine Größenimpression. 300VA reiner Ringkern gegen 320W MW:
http://666kb.com/i/bmaxbefd6nnouvy0m.jpg

MfG
Manu

[erik_wolfram]

Danke für das informative Bild - doch kaum unterschied....
wird wahrscheinlich das Vernüftigste sein, erstmal zum Schaltnetzteil zu greifen, Fräse ist ja soweit erstmal vorbereitet, dass mir nurnoch die Spannung für die Stepper zum Testen fehlen...
und Preislich kann man da ja nicht viel falsch machen.

ich staune, dass die Meanwell im Vergleich so günstig sind, aber eine Frage hätt ich noch: bekommt man die auch mit nach oben liegendem Schraubterminal?
Habe letztens nicht schlecht geguckt, als ich auf Arbeit eines bestellt hatte und ich im eingebauten Zustand nichtmehr an die Klemmen kam - fand ich doof. Verstehe auch nicht, für welche Montage das geeignet sein soll - egal wie, man kommt immer blöd ran...

[EDIT]
MeanWell Schaltnetzteil ist jetzt bestellt, sollte heute kommen - bin mal gespannt ob meine X1-CNC morgen provisorisch läuft...

[erik_wolfram]

So, ich möchte einfach mal eine Rückmeldung geben.

Habe mir jetzt das Schaltnetzteil geholt und an meiner X1 in Betrieb gehabt. Schrittmotorendstufen habe ich im Strom noch auf 2/3 gedrosselt und trotzdem schaffe ich auf der Z-Achs einen 1000er Vorschub.
Damit denke ich, dass das Netzteil erstmal vollkommen ausreichend ist.

ICh danke für die Hilfe!