BLDC Kompressor Ansteuern

Der chaotische Hauptfaden

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Peterich
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BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Hallo Miteinander,

ich stelle mich kurz vor, mein Name ist Tobias ich bin 32 Elektroniker und aus dem Saarland.
Ich hab vor ca einem halben Jahr eine gebrauchte Klimaanlage für 3 Innengeräte (nur eins dabei) geschenkt bekommen und sie wieder zum funktionieren gebracht.
Das Länger ziel der Geschichte war aber weiter Innengeräte an der Klimaanlage betreiben zu können, nun kam es aber wie es kommen musste die Elektronik des Außengeräts hat sich verabschieden, fehler konnte ich nicht eingrenzen da ich aber sowieso eine eigene Steuerung bauen, wollte da es keine passenden Innegeräte mehr gibt dachte ich mir fang ich halt früher damit an.

Bei dem Kompressor handelt es sich um einen:
Phillips (Matsushita Electric) 5CS130XCC03 220V BLDC
220V DC (Steht drauf)
20-95Hz(Habe ich aus verschiedenen datenblättern von Klimaanlagen in denen er eingebaut ist)
1,41Kw (Datenblätter)
was mir fehlt und ich aus keinem Datenblatt ablesen konnte sind folgende werte
Motorpolzahl
Motornennstrom(Könnte man Berechnen)
Motornenndrehzahl
Statorwiderstand (Mess ich gleich noch selbst)
Gegen-EMK ( Dieser wert ist wichtig)

Ich hab schon Hersteller Panasonic angeschrieben die Deutschen schreiben nicht zurück die Internationalen sagen nur wir sind nicht DGSVO konform sry bitte an die Deutschen wenden.
Hersteller Airwell der den Kompressor in gewissen Kältemaschinen verbaut hat, hier habe ich zwar ein Datenblatt bekommen aber dort fand ich nur Leistung und Frequenz
leider bin ich jetzt mit meinem Latein am ende und hoffe das jemand von euch mir noch weiterhelfen kann.
Als Frequenzumrichter habe ich mir einen Danfoss VLT FC-302 zugelegt der PM Syncronmaschienen kann dies sollte soweit funktionieren und wurde auch in anderen Foren schon getestet.

Ich bedanke mich für jeden Tipp.
winnman
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von winnman »

Am FU mal mit der Frequenz und der Spannung betreiben, Strom messen. (Wenn das Originalteil einphasig versorgt wurde, dann kann da auch nur 230 V + Gleichrichtfaktor als max Spannung zur Verfügung stehen also gleich wie beim einphasig versorgten FU)

Polpaarzahl sollte eigentlich egal sein (die Sollfrequenz steht ja drauf, ob der intern dann 3000, 1500, . . . dreht sollte ja komplett egal sein).

Aus Spannung und Nennfrequenz sollte sich der zugehörige Motorstrom ergeben (wenn der Kältekreis in Ordnung ist).

Dann mal Thermisch beobachten was sich da so tut.

Die kochen auch nur mit Wasser.
bastl_r
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von bastl_r »

Hi

Die Motorspannung ist mit modernen FUs erst Mal eher egal. Lässt sich parametrieren.
Viel problematischer ist, dass Du für den Betrieb eines BLDC die Information der Rotorlage dem FU mitteilen musst. Dafür brauchts einen Rototlagegeber. Ohne ist es ganz schwierig den Motor unter verschiedenen Lastbedingungen sinnvoll laufen zu lassen.
Mehr kann ich momentan leider nicht beitragen.

bastl_r
Peterich
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Die Rotorlage ergibt sich aus dem Gegen-EMK da immer nur 2 Spulen bestromt werden hängt die andere frei und induziert eine Spannung daraus ergibt sich die Rotorlage.


Die Drezahl ist an sich egal, wäre aber trzd schön zu haben.

Statorwiederstand habe ich auch gemessen sind 1 Ohm über beide Spulen also 0,5 ohm pro spule.

Bekomme den FU erst morgen oder Mittwoch dann wird das ganze getestet. Kältekreis ist in Ordnung bis zum fall der Sicherung hat alles funktioniert.
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Bastelbruder
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Bastelbruder »

So lange das kein Fahrmotor ist, brauchen selbst die billigsten chinesischen BLDC-"Controller" den Rotorlagegeber auch nicht. Das erledigt die EMK. Wenn der Motor sowas hat - schön, und keine Drähte vertauschen, ansonsten egal.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: Mo 23. Aug 2021, 17:11 220V DC (Steht drauf)
Der Wert steht zwar drauf aber stimmt nicht, kann ich dir jetzt schon sagen.
Peterich hat geschrieben: Mo 23. Aug 2021, 17:11 Motorpolzahl
Motornennstrom(Könnte man Berechnen)
Motornenndrehzahl
Statorwiderstand (Mess ich gleich noch selbst)
Gegen-EMK ( Dieser wert ist wichtig)
Mit hoher Wahrscheinlichkeit 4 Pole
Die 20-95Hz waren auch als Hertz angegeben? Häufig sind das RPS also Umdrehungen pro Sekunde, damit ergeben sich 40-190Hz.
Gegen EMK wird so um die 30V liegen.
Dementsprechend gering ist die Motorspannung und hoch der Motorstrom.
Mit einem Umrichter mit weniger als 6-10A Ausgangsstrom wird der nur schwer zu betreiben sein beim Betrieb mit R410A.
Für einen FC-302 der mit 400V gespeist wird bedeutet das man braucht einen mit 3 oder 4kW "Nennleistung".

Wenn dein FC-302 eine Firmware/Steuerkarte hat die neu genug ist dann kann der eine Motormessung machen.
Ein paar Sachen muss man aber dennoch vorgeben, wie z.B. Motor Nenn Drehmoment und Motor Nenndrehzahl...
Gegen EMK, Induktivität auf der d-Achse und Statorwiderstand kann er selber ermitteln.
Kann die Steuerkarte das nicht dann muss man Werte Raten und ausprobieren.

Die Verdichter werden idR. nicht als BLDC gefahren sondern als echte PM Maschine mit Sinusförmigen Strömen und Vektorregelung.
Bastelbruder hat geschrieben: Mo 23. Aug 2021, 19:44 die billigsten chinesischen BLDC-"Controller"
Leider sind diese nicht für solche Spannungen verfügbar, für kleine Spannungen wie 48V gibts da natürlich so einiges.
Peterich
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

So nachdem ich dann zuerst Blöderweise einen 1,5kW Umrichter besorgt habe und es natürlich nicht funktioniert hat ( hätte ich bei meiner ausbilung eigt. erkennen müssen 1,5kW bei 400v sind weniger A als bei 220v) kam gestern ein 4kW an und siehe da es hat auch nicht funktioniert immer Startfehler. Hersteller des Kompressors schreibt nicht also hab ich keine daten. Umrichter kann zwar AMA aber auch das hat nicht viel geholfen.
Was macht der Bastler erstmal sämtliche Schutz Funktionen deaktivieren :D hat aber auch nichts geholfen. Dann erinnerte ich mich an ein Russisches Forum das ich mir mithilfe von Google übersetzen gelassen hab: "Nachdem ich die Motorpole von 8 auf 16 gestellt hab lief der Motor wesentlich ruhiger" na ein versuch wars wert. Von 8 auf 16 gestellt und er lief, von 16 auf 24 gestellt er lief noch besser.
Testweise Ansteuerung des Elektronischen Expansionsventil hat auch tatsächlich dazu geführt das das Innegerät kalte Luft lieferte.

Jetzt hänge ich aber am nächsten Problem wie genau nach welchen werten das Ventil Ansteuerung, im WWW steht immer das man immer Temperatur und Druck braucht üb die Überhitzung des Kältemittels und somit auch das Expansionsventil anzusteuern. Was ich nicht habe ist der Druck es gibt nur ein Niederdruckpressostat(nichtmal ein Hochdruck>.<)
Wie hat das die Anlage bitte vorher gemacht mein Gedanke, über den Motorstrom der müsste ja Proportional zum Druck sein oder irre ich mich da ?

Jetzt noch ein paar lustige Bilder :
photo_2021-09-03_09-29-49.jpg
photo_2021-09-03_09-29-46.jpg
photo_2021-09-03_09-29-41.jpg
Bedenkt es ist aktuell ein Provisorium das bleibt nicht so.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 09:31 "Nachdem ich die Motorpole von 8 auf 16 gestellt hab lief der Motor wesentlich ruhiger" na ein versuch wars wert. Von 8 auf 16 gestellt und er lief, von 16 auf 24 gestellt er lief noch besser.
Das ist aber nicht unbedingt Zielführend.
Wenn er unruhig läuft aufgrund vom Regelverhalten muss man eben die Verstärkung des PID Drehzahlreglers 7-02 runter drehen.

Man kann die Daten durchaus wahrheitsgemäß eingeben, das funktioniert.
Ich habe leider nur einen 5RS132XAB21 und einen 5CS102 hier zum probieren, bei denen geht es ohne Probleme.
Für den 5RS132 habe ich mal angenommen:
Motorstrom: 6 A
Motornenndrehzahl: 3000 RPM
Dauer Nenndrehmoment: 4 Nm
Motorpolzahl: 4

Die AMA hat dann ermittelt:
Statorwiderstand: 0,7883 Ohm
Induktivität D-Achse: 6,9 mH
Gegen EMK bei 1000 RPM: 40 V

1-00 ohne Rückführung
1-01 Fluxvektor ohne Geber
1-10 PM(Oberflächen montiert)
1-53 15 Hz

Damit läuft der Motor auf anhieb ohne Probleme.
Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 09:31 Jetzt hänge ich aber am nächsten Problem wie genau nach welchen werten das Ventil Ansteuerung, im WWW steht immer das man immer Temperatur und Druck braucht üb die Überhitzung des Kältemittels und somit auch das Expansionsventil anzusteuern.
Meistens Regeln die Split Anlagen nach der Druckgasüberhitzung des Verdichters mit Bezug auf aktuelle Motorparameter, das umzusetzen dürfte aber sehr schwer werden.
Bei Kältemitteln mit wenig Glide dürfte auch eine Regelung nur mit Temperaturen möglich sein, also Temperatur vor und nach dem Verdampfer.
Für sowas ist die Split Anlage aber nicht wirklich gebaut da sie keinen Sammler hat sondern den saugseitigen Abscheider am Verdichter als diesen nutzt, damit ist so eine Überhitzungsregelung nicht wirklich brauchbar.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Die Einstellungen habe ich alle bei nem FC-102 nicht.

Das unruhig laufen haben die Russen geschrieben bei mir lief er schon ruhig mit 16 auf 24 noch besser der surrt tatsächlich nur ohne viel lärm ähnlich wie Original
AMA hat nen EMK von 130V eingestellt aber noch bei 8 polen, die muss ich nachher nachdem ich den FU mal ordentlich Montiert habe nochmal anstoßen.


So nun zur Reglung des Ventils, an die Motordaten komme ich ja ran der FU gibt da einiges aus, ich glaube ich brauche nur ein Gedanken Anstoß damit ich selbst auf die Lösung komme.
Wie würdest du die sache angehen?
Ich bau jetzt erstmal alles ordentlich zusammen neue Temperaturfühler und geber dran und dann versuche ich mal mein glück.

EDIT:

Es läuft erstmal um die reglung muss ich mich noch kümmern aktuell von Hand Umrichter und Expansionsventil Eingstellt
temperaturen.jpg
EDIT2:

Ich glaube auch tatsächlich das sich das über den strom des Motors regeln lässt
Bei 5A~ bringt er die beste kühlleistung aktuell
Stelle ich höher auf 5,5A ändert sich an der Temperatur nicht wirklich was wird teils sogar wieder Wärmer öffne ich jetzt das Ventil etwas mehr das die Stromaufnahme wieder auf 5A~ zurückgeht geht auch die Temperatur runter.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 13:51 Die Einstellungen habe ich alle bei nem FC-102 nicht.
Falscher Umrichter für diesen Zweck, mit dem 302er wird man deutlich bessere Ergebnisse erzielen.
Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 13:51 Wie würdest du die sache angehen?
Richtigen Überhitzungsregler mit Drucktransmitter aufbauen, alles andere wird deutlich zu langwierig werden.
Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 13:51 Ich glaube auch tatsächlich das sich das über den strom des Motors regeln lässt
Bei 5A~ bringt er die beste kühlleistung aktuell
Der Motorstrom ist Drehmoment Abhängig, für die Kühlleistung ist aber eher die Drehzahl(Proportional zur Frequenz) wichtig.

Ich hätte während des Betriebs mit der original Elektronik erstmal ermittelt was für einen Drehzahlbereich das ganze überhaupt hat.
Bei zu wenig hat man Probleme mit der Schmierung, zu viel ist sicherlich auch nicht gut.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Denkst du ich kann mit diesem Teil https://www.ebay.de/itm/224260569396 oder https://www.amazon.de/Einstechventil-BP ... 078HY6D6L/ einen Drucktransmitter anbauen ohne das Kältemittel rauszuziehen ? Müsste nur noch einen Adapter von SAE auf das Gewinde eines Drucktransmitters. Kannst du mir hier was empfehlen?

Der FC-102 ist jetzt Nun mal da der 302er war ja zu Klein was ich vorher nicht bedacht hatte leider.

Eigt. war das auch der Plan den alten Regler zu ersetzen wenn ich alle Parameter habe, leider hat der aber vorher das zeitliche gesegnet.


Ich hatte heute zeit und hab mal etwas mit der Anlage "Gespielt"
Temp1.jpg
Das ist dabei Rausgekommen

Das EEV war dort nur wenig geöffnet man hat eine schöne Spreizung leider habe ich mir noch nicht soviel wissen angeeignet das ich sagen könnte ob das jetzt gut oder schlecht ist.
Vor allem weiß ich auch nicht wie Hoch die Temperatur des Kompressors sein soll/darf

bei weiterem Öffnen des EEV hat man keine so hohe Spreizung mehr dafür aber einen Kühleren Kompressor und mehr Leistungsaufnahme (Leider kann man die werte nur Indirekt vergleichen da ich die werte zu Unterschiedlichen Zeiten genommen habe.)
Temp2.png
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: Sa 11. Sep 2021, 20:53 Denkst du ich kann mit diesem Teil https://www.ebay.de/itm/224260569396 oder https://www.amazon.de/Einstechventil-BP ... 078HY6D6L/ einen Drucktransmitter anbauen ohne das Kältemittel rauszuziehen ?
Ja aber sowas ist nicht wirklich dicht.
Um mal schnell etwas zu fixen geht das aber wenn man das in der Anlage drin lässt dann wird das garantiert undicht.
Peterich hat geschrieben: Sa 11. Sep 2021, 20:53 Kannst du mir hier was empfehlen?
Den Drucktransmitter entsprechend hermetisch anschließen, gibt ja mehrere Möglichkeiten das zu machen.


Bei den beiden Bildern, beim ersten ist es zu wenig Durchsatz, beim zweiten deutlich zu viel.

Wenn du die Temperatur am Verdampfer Eintritt und Austritt hast dann kannst du auch einmal versuchen damit zu regeln.
Einfach so das man da auf 3-5K Differenz kommt.
Peterich
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Probieren wir es mal die Reglung fährt das Expansionsventil entsprechend zwischen 3-5k zwischen Eingang und Ausgang
Expansionsventil_Neu.png
Mir macht trotzdem die Steigende Temperatur im Kompressor sorgen, hast du da einen "Grenzwert" der nicht überschritten werden sollte?
Ich bin übrigens immer noch dran das Datenblatt des Kompressors zu bekommen, vllt. stehen dort noch Informationen die mir nützlich sind
Henning
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Henning »

Peterich hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 09:31 Nachdem ich die Motorpole von 8 auf 16 gestellt hab lief der Motor wesentlich ruhiger" na ein versuch wars wert. Von 8 auf 16 gestellt und er lief, von 16 auf 24 gestellt er lief noch besser.
Vermutlich ist da wohl eher die PWM-Frequenz gemeint...!?
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: So 12. Sep 2021, 18:22 Mir macht trotzdem die Steigende Temperatur im Kompressor sorgen, hast du da einen "Grenzwert" der nicht überschritten werden sollte?
Ich habe mal ein Datenblatt von einem anderen Kompressor angehängt, das wird alles recht ähnlich sein in dieser hinsicht.
100°C Heißgas sollte man nicht überschreiten, 115°C sind so als absolute Grenze anzusehen.
Im normalen Betrieb fährt so eine Klima gerne 50-70°C Heißgas, völlig im Rahmen.
Peterich hat geschrieben: So 12. Sep 2021, 18:22 Ich bin übrigens immer noch dran das Datenblatt des Kompressors zu bekommen, vllt. stehen dort noch Informationen die mir nützlich sind
Sehr schwierig sowas, die weigern sich idR. sowas herauszugeben.

Irgendwie sind die Temperaturen auf dem Schaubild auch etwas durcheinander.
Vom Kompressor aus sollte es eigentlich nur kälter werden, nicht wärmer.
Welcher Werte davon sind die Luft Temperaturen?
Dateianhänge
DA150X1C-20FZ.pdf
(848.35 KiB) 38-mal heruntergeladen
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Verflüssger 20°C Ansaugluft
Verdampfer 22.44°C Ansaugluft
Verdampfer 11.5 °C Ausblasluft

Ja Ich glaub Verflüssiger hab ich die 2 Ein und Ausgabesensoren vertauscht muss ich nochmal Kontrollieren.
Verdampfer ist aber korrekt das hab ich 10x Kontrolliert

Aber eigt. müsste das doch Korrekt sein Erst steigt die Temperatur dann wird sie beim Expansionsventil Runtergkühlt und im Verdampfer steigt sie wieder weil wieder Wärme zugeführt wird oder irre ich mich ?

Ein Kollege von der UNI hat Panasonic angefragt und innerhalb von 24h Antwort bekommen das er im Werk die Daten anfragt, für mich gabs leider keine Antwort.
Was mich wundert ist das auf meinem auch Thermal Protected drauf steht aber es Original keine Anschlüsse gibt. Muss ich doch mal auf machen und Schauen ob etwas dran ist.
Ich hab den Übertemperaturschutz mit dem Sensor erstmal auf 75°C gestellt.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: So 12. Sep 2021, 19:53 Aber eigt. müsste das doch Korrekt sein Erst steigt die Temperatur dann wird sie beim Expansionsventil Runtergkühlt und im Verdampfer steigt sie wieder weil wieder Wärme zugeführt wird oder irre ich mich ?
Am Verflüssige Luftseitig: 20°C rein 25°C raus?
Kältemittelseitig: 35°C rein 38°C raus? Das macht keinen Sinn.
Der Rest ist plausibel.
Peterich hat geschrieben: So 12. Sep 2021, 19:53 Was mich wundert ist das auf meinem auch Thermal Protected drauf steht aber es Original keine Anschlüsse gibt.
Genauso wie 220V DC drauf steht.
Das wird durch die Elektronik sichergestellt, einen internen Windungsschutz haben die üblicherweise nicht.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Ne, Direkt nach dem Kompressor 35°C Dann 38°C Eingang Verflüssiger 25°C Ausgang Verflüssiger und 22°C am Flüssigverteiler
Luftseitig geht nur 20°C rein Ausgabe hab ich keine
Wie gesagt auf dem Bild ist Vorlauf und Rücklauf vom Verflüssiger noch Vertauscht ich muss das in einer Ruhigen Minute nochmal Überprüfen.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Peterich hat geschrieben: So 12. Sep 2021, 20:13 Kompressor 35°C Dann 38°C Eingang Verflüssiger
Ja das kann halt nicht sein.
Gibt keinen Grund warum das da wärmer werden sollte.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

Liegt vllt. an der Messungenauigkeit Original gabs den Fühler direkt nach dem Kompressor nicht den hab ich mit Alu Band direkt ans Rohr gemacht der Eingang Verflüssiger hingegen gabs schon vorher.
Die Fühler sind auch nur DS18B20 also genaugkeit +/- 0,5K
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Peterich »

So nun hab ich zwei getrennten Reglungen aufgebaut eine die Das Expansionsventil regelt so das immer 3k (+/- 2k) zwischen einspritzleitung und saugleitung liegen.
Kompressorreglung die dafür sorgt das die Einspritzleitung 1,5°C (+/- 2k), ist die Gewünschte Innentemperatur erreicht fährt er die Einspritztemperatur hoch (also Kompressor runter) bis die Innentemperatur wieder zu hoch wird.

Mit der Temperatur Direkt aus Kompressor und vor Verflüssiger hab ich mich noch nicht weiter beschäftig das mach ich wenn ich die Platinen für die Steuerung fertig Entworfen habe und einbaue.

AktiveReglung.png
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Hallo Tobias,
welche Oberfläche nutzt du eigentlich für deine Klimaanlagensteuerung und wie bist du mit deiner eigenen Steuerung weitergekommen. Ich möchte was ähnliches bauen und frage deshalb.

Ich habe einen 5CS130XCC03 (den gleichen Kompressor wie du ihn nutzt) versehentlich auseinander gebaut. Ich dachte, er wäre elektrisch defekt, war er aber nicht. Ich habe immer noch Probleme zu verstehen, warum "normale" FUs nicht mit Synchronmotoren umgehen können.

Mein Beitrag hier ist der Blick auf die Schnecke von deinem Kompressor:
5CS130XCC03_Schnecke.jpeg
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Silvio hat geschrieben: Mi 2. Nov 2022, 19:55 Ich habe immer noch Probleme zu verstehen, warum "normale" FUs nicht mit Synchronmotoren umgehen können.
Sind eben Äpfel und Birnen beides Früchte aber eben nicht das gleiche.
Synchronmotoren brauchen andere Steuermodelle als Asynchronmotoren.
Ein stumpfes "blind" steuern funktioniert nur eingeschränkt und verursacht unnötige Erwärmung, Lastspitzen sorgen für einen komplett Ausfall da der Rotor durchschlüpft.
Deswegen braucht es einen Umrichter der die passenden Steuermodelle beinhaltet um Synchronmotoren ohne Rotorlagegeber zu betreiben.
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Hi Alex,
danke übrigens für die Empfehlung zur Klima-Literatur, bin im "WEBASTO_Schulungs-Handbuch_Klima" auf Seite 43 von 109. Das "Schulung Kaeltetechnik Grundlagen" habe ich schon durch. Da lernt man doch so einiges auch die Zusammenhänge und Wirkmechanismen sind schön erklärt.
Alexander470815 hat geschrieben: Mi 2. Nov 2022, 20:16 ..
Sind eben Äpfel und Birnen beides Früchte aber eben nicht das gleiche.
..
Es sind beides Drehfeldmotoren(Früchte) und mich würde interessieren, wie der FU den Synchronmotor regelt, damit er gut dreht. Am Asynchronmotor stellt sich ein magnetischer Fluss durch den Rotor ein und reißt ihn mit. Die Höhe es Flusses toleriert in Experimenten einiges an Abweichung vom Ideal. Der Synchronmotor ist da eben anders. Da habe ich Nachholbedarf. Ich war der Meinung, ich wüsste schon alles ;-)

PS: Ich habe einige FUs hier, kann aber keinen verwenden. Schade. Gibt es auch Kompressoren mit asynchronem Motor drinne?
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Bastelbruder
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Bastelbruder »

Im Prinzip ist der Schlupf beim Asynchronmotor das feature, welches beim Anlaufen hilft. Zum Ausgleich gibts keine Gegen-EMK beim Abschalten, wenn man nicht mit kapazitiver Belastung dagegenhält.
Ein Synchronmotor "rutscht" beim Start ohne Rampe (oberhalb der durch mehrere Parameter bestimmten Startfrequenz) durch und brummt dann bloß.

Ich denke daß die meisten konventionellen Kühlschränke mit Asynchronmotoren laufen. Da ist bloß der Anlaßkondensator zur Verstärkung des Anlaufdrehmoments.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Der Asynchronmotor braucht eben Strom um im Rotor ein Feld aufzubauen damit da ein Drehmoment dabei herum kommt.
Der Kurzschlusskäfig dreht sich dabei langsam durch dieses Feld was dann dem Schlupf entspricht.

Beim Synchron hat man ja dauerhaft ein Feld, man muss also nur Strom reinschicken der Drehmoment bildend ist(Strom auf der q-Achse).
Natürlich kann man einem Synchron auch einen Feldstrom(Strom auf der d-Achse) aufdrücken um das Magnetfeld zu verstärken oder abzuschwächen um höhere Drehzahlen zu erreichen.
Für den Grunddrehzahlbereich reicht der Strom der Drehmoment bildend ist, der kann dann je nach Last sehr gering ausfallen, viel geringer als bei gleich großen Asynchronmotoren.
Und diese ganze Geschichte braucht eben passende Software im Hirn vom FU, sonst wird das nichts.
Silvio hat geschrieben: Mi 2. Nov 2022, 20:41 Gibt es auch Kompressoren mit asynchronem Motor drinne?
In den typischen Inverter Klimaanlagen nein. Teilweise sind da sogar noch exotischere Motoren drin wie Permanent Magnet Synchron Reluktanz Motoren(PMSynRM).
Generell gibts natürlich schon Verdichter mit Asynchronmotoren, alles was keinen Umrichter dran hat für gewöhnlich.
Viele Kühlschränke haben heute auch schon geregelte Verdichter, die haben auch PM Motoren.
Warum auch nicht, wenn man schon einen FU einbaut dann nimmt man gleich die effizienteren Motoren dazu.
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Kann man sich das elektrisch beim Synchronmotor so vorstellen, dass er im korrekten Betrieb rein ohmsch ist?

Kann man sich das so vorstellen?: Der FU hat einen einzigen Freiheitsgrad: Die Spannungsamplitude. Frequenz ist Vorgabe. Ausgangsspannungsform ist Sinus (PWM modulierter Sinus). Der Strom stellt sich ein aus Lastverhalten etc.
Wenn Spannungsamplitude stimmt, dann Phasenstrom inphase zur Spannung. Wenn sie nicht stimmt, dann Blindanteil (induktiv oder kapazitiv). Die Spannungsamplitude muss in der Höhe geregelt werden, was die einfachen FUs nicht können.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Silvio hat geschrieben: Mi 2. Nov 2022, 22:48 Kann man sich das elektrisch beim Synchronmotor so vorstellen, dass er im korrekten Betrieb rein ohmsch ist?
Nein, siehe das Ersatzschaltbild.
Silvio hat geschrieben: Mi 2. Nov 2022, 22:48 Die Spannungsamplitude muss in der Höhe geregelt werden, was die einfachen FUs nicht können.
Doch das können sie, aber nicht in der weise wie es nötig ist.
Schau mal nach Feldorientierter Regelung oder Vektorregelung, da gehört schon einiges dazu und das einige ist eben nicht identisch für Asynchron und Synchron.
Ein Asynchron läuft noch passabel mit einem konstanten U/f Verhältnis, bei einem Synchron versagt diese Methode ziemlich schnell.
Deswegen eben Feldorientierte Regelung und die muss für den entsprechenden Motortyp geeignet sein.
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Bastelbruder
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Bastelbruder »

Der Synchronmotor läßt sich magnetisch mit einem Waschbrett vergleichen, welches mit Hilfe eines Löffels in Bewegung versetzt wird. So lange der Löffel das Wellental nicht verläßt, funktioniert alles wunderbar.
Die Mitnahmekraft ist allein vom Strom abhängig, der durch die Wicklung fließt und den Löffel in die Welle drückt.
Mit zunehmendem Widerstand blidet sich eine Phasenverschiebung bis maximal 90° aus, dann gleitet der Löffel über den Berg. Er schnappt dann ins nächste Tal ein, das ist der berüchtigte Schrittverlust.
In der Praxis ist bereits eine Phasenverschiebung über 45° unbrauchbar, weil die Mitnahmekraft ab da schon wieder abnimmt.

Die EMK wird von Geschwindigkeit und Permanentmagnetfeld (Höhe der Wellen) bestimmt, sie ist unabhängig von Last und Phasenwinkel. Intelligente Treiber können allerdings den Phasenwinkel des Antriebs mit dem der EMK einer nicht bestromten Wicklung vergleichen und daraus den benötigten Strom errechnen.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Phasen unbestromt lassen ist jedoch ungünstig aufgrund von Drehmomentwelligkeit und verringerter Effizienz.
Deswegen macht man das meist auch anders, mittels der Phasenströme und einem Software Modell des Motors berechnet man einfach den Polradwinkel.
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Es war jetzt länger ruhig, aber es geht weiter. Ich hatte ja versehentlich den Kompressor, gleichen Typs wie vom Threadstarter, für defekt befunden und mit der Flex zerlegt. In Tonis BHKW-Thread ist der Wunsch nach einem permanent erregten Synchrongenerator entstanden und ich kam auf die glorreiche Idee den zerlegten Kompressor zu recyceln und zu einem Motor/Generator umzubauen. Hier ein paar Fotos. Ich hoffe, dass ich diesen Motor für Frequenzumrichterexperimente nutzen kann, um die Unterschieden zum Asynchronmotor, wie oben besprochen zu verstehen.
klein-20230319_203234.jpg
klein-20230319_202900.jpg
klein-20230317_145727.jpg
Vor einer Weile (5,5 Jahre) habe ich einen kleinen Frequenzumrichter mit einem STM32-Eval-board testweise aufgebaut und asynchrone Motoren liefen damit auch. Mal sehen wo die Reise hingeht. Das Leben ist kurz, die Zeit knapp und viel zu viele Projekte...
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Zwischenstand. Ich fand die Zeit mich mit Frequenzumrichtern erneut zu beschäftigen, im speziellen mit dem Antrieb von PMSM/BLDC-Motoren. Wie man es richtig machen kann man hier erahnen: https://www.youtube.com/watch?v=cdiZUszYLiA
Ich war natürlich zu faul, um die ganze Theorie bis ins kleinste Detail zu verstehen, ...
klein-20230724_082744.jpg
Wie weit ich bin:

Schritt 1:
Ich habe angefangen mit dem PMSM aus dem Kompressor, den ich zerlegt habe. Im ersten Schritt habe ich einen Encoder an die Welle gemacht und versucht, den Strom so einzuprägen, dass das Magnetfeld ein maximales Drehmoment erzeugt. Das ging auch recht schnell. Der Synchronmotor lief dann schon mal. Wenn man den Encoder im Betrieb verdreht hat, verdrehte sich auch der Ansatzwinkel zwischen Magnetfeld und Rotor. DC-Stromaufnahme der Brücke stieg in beiden Fällen. Auf dem Oszilloskop konnte ich den Strom beobachten, wie er aussah, wenn ich den Winkel verstellte. Mit perfekter Ausrichtung des Encoders war der Strom in Phase mit der PWM-Sinus-Spannung. Mit der Drehung kam ein induktiver bzw. kapazitiver Anteil dazu, je nachdem in welche Richtung man das Magnetfeld verstellte.

Schritt2:
Meine Grundidee. Die Elektronik nimmt den Strom an einer der drei Phasen auf und schaut auf dem Blindstrom. Der Blindstromanteil wird für die Regelung der geschätzten Winkelgeschwindigkeit und des Winkels selbst benutzt. Tatsächlich funktioniert das ab einer gewissen Geschwindigkeit recht gut. Ab ca. 4.5 U/s bzw 9 U/s elektrisch, läuft das okay. Der Encoder wird nicht mehr gebraucht.

Schritt3:
wie kommt der Motor vom Stillstand auf diese Mindestgeschwindigkeit? Das läuft noch nicht automatisiert. Die Software prägt mit 3 U/s-elektrisch ein Drehfeld auf dem Motor. Mit einem Potentiometer steuere ich per Hand, wie viel Spannung die Brücke raus gibt. Die Software springt in der Phase ein bisschen hin und her und bleibt dort, wo der DC-Strom an geringsten ist. Die Winkelgeschwindigkeit wird langsam gesteigert. Ist man schnell genug, springt die Software in den Schätzmodus und ab da läuft der Motor rund.
klein-20230724_082754.jpg
klein-20230724_082800.jpg
Hardware: STM32F411 Discovery-Board, L298-Dual-Vollbrücken-Board, chinesischer Drehgeber (der nun nicht mehr benutzt wird), AC-Stromtransformator, DC-Stromsensor ACS712-5A, Relaiskarte
Software: ISR läuft mit 500 Hz, PWM 12 kHz,
Soweit der Zwischenstand
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Kleiner Nachtrag zum gerade eben verfassten Beitrag...
Interessanterweise läuft auch ein Kompressor damit. Für ein Anlaufen und drehen im Leerlauf reicht die L298 Brücke aus.
Wenn ich 2 Polpaare annehme, dann
dreht er mit 12.6 U/s .. ca. 750 U/min, bei 33V und 0.63A.
Der große Kompressor läuft mit 21 Watt. Das hat mich verwundert.
klein-20230724_083652.jpg
Ausblick:
Größere Brücke + Höhere ISR-Frequenz. Hoffentlich kann dann der Kompressor auch unter Last und hoher Drehzahl laufen. Wir schauen mal..

Hat jemand von euch das Datenblatt von diesem Kompressor 5CS102XFA ?
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ferdimh
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von ferdimh »

Der Kompressor ist sicher ein vierpoliges Exemplar. Damit wären das nur ca. 375 U/min. Außerdem hätte der unter sinnvoller Last ungefähr 10 bar auf der Saugseite, würde also 10x mehr Gas fördern, als jetzt, wo er aufm Tisch steht. Da der Scroll eine innere Verdichtung hat, wird der fehlende Gegenruck am Auslaß nicht so viel Energie sparen.
Das Ding sollte also 1/10(Gasfüllung)*1/7(Drehzahl) seiner Nennleistung abgeben. Der Wirkungsgrad der Synchronmaschine ist relativ unabhängig von der Last, also sollte das auch für die Leistungsaufnahme gelten.
21W*70 sind 1,47 kW. Ich würde sagen: Jackpot.
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Hi Ferdim,
danke für deine Antwort. Es ist interessant wie du die max. Leistung abschätzt. Du hast vollkommen recht mit der Annahme von ca. 10 Bar Ansaugdruck, der Kompressor ist für R410A ausgelegt und aus einer Klimaanlage entnommen. Wie du auch, bin ich der Meinung, dass der Kompressor 4 Pole hat (2 Polpaare). Die aus dem ersten Test angegeben mechanischen 750 U/min resultieren aus 1500 U/min elektrischer Frequenz bzw. 25 Hertz. Da der Kompressor aber sicher für um die 6000 U/min (100 U/s.. 200 Hz elektr.) ausgelegt ist, passt deine Rechnung trotzdem ungefähr.
Ein paar Daten zu dem Kompressor muss ich aber noch sammeln. Die elektrischen Daten ergeben sich im Betrieb. Nur die nicht-elektrischen Daten brauche ich.
Alexander470815 hat geschrieben: Fr 3. Sep 2021, 12:56 Ich habe ... einen 5CS102 hier zum probieren...
Alexander470815, vielleicht kannst du mir da helfen!?. Gerne auch jeder andere :
  • Ölmenge. Das Öl möchte ich wechseln. Der Kompressor steht schon lange im feuchten Keller offen im Regal und das Öl ist hygroskopisch. Denke, es ist mit Wasser gesättigt und die Esteröle machen bekanntlich Probleme bei Feuchtigkeit. Da ich keinen Kältemittelschein habe, geht es in Richtung R290 und mineralisches Öl
  • Fördervolumen / Umdrehung. Wenn die die Nomenklatur richtig deute, müsst der 5CS102XFA 10.2 ccm/rev haben..
  • Drehzahlbereich. Wegen Ölförderung. Ich schätze mechanische 20-100 U/s. Wissen tue ich es aber nicht.
  • grob die Druckverhältnisse. Meine Annahme: 9 Bara (4 Grad) auf 30 Bara (50 Grad). Das sind doch ungefähr die Temperaturen einer Klimaanlage oder?
Momentan wird sich auf eine größere 3-Phasen-Brücke konzentriert. Ich gucke mir die Inverter-Leistungselektronik aus den recycelten Klimaanlagen an. Vielleicht kann ich da was nutzen, ohne gleich eine eigene Leiterplatte machen zu müssen. Eine weitere Variante wäre auch noch, einen billigen FU zu kaufen und nur die Endstufe zu nutzen. Vielleicht gibt es auch noch andere Ideen, wo man eine dreiphasige Vollbrücke her entnehmen kann.
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ferdimh
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von ferdimh »

Oh, da hats einige Missverständnisse:
Ich habe die Daten aus dem Typenschild des Kompressors vom Ursprungsbeitrag gezogen. Da standen "1,41 kW".
Darauf bezog sich auch mein "Jackpot": Die Rechnung kommt tatsächlich aus - Nur ist das Ganze ja ein anderer Kompressor, und damit ist meine Rechnung für den Aufbewahrungszylinder...
Auf so eine Abschätzung verlassen würde ich mich eher nicht. Allerdings zieht der Motor am Ende die Leistung, die er zieht. Die wird er schon ungefähr verkraften.

Und, Ich könnte schwören, dass du "2 Pole" statt "2 Polpaare" geschrieben hast...

Aber egal.
Zur Bestimmung des Hubvolumens würde ich bei gegebener Drehzahl den Auslass durch einen Schlauch in eine kopfstehende Flasche voll Wasser leiten. Damit die voll bleibt, wird sie in einen Eimer getunkt. Jetzt den Kompressor laufen lassen (dabei die Umdrehungen zählen, das kriegst du deiner Software sicher beigebogen) und gucken, wann die rauspurzelnde Luft das Wasser verdrängt hat.
Silvio
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

ferdimh hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 12:31 Und, Ich könnte schwören, dass du "2 Pole" statt "2 Polpaare" geschrieben hast...
Du kannst nicht erahnen, wie oft ich etwas falsch lese/nicht verstehe/falsch in Erinnerung habe/ etc :D
ferdimh hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 12:31 Allerdings zieht der Motor am Ende die Leistung, die er zieht. Die wird er schon ungefähr verkraften.
Richtig! So sehr ich die Synchronmaschinen anfangs verflucht habe, so sehr sehe ich jetzt auch die Vorteile. Das gehört dazu
ferdimh hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 12:31 Zur Bestimmung des Hubvolumens ...dabei die Umdrehungen zählen ... das Wasser verdrängt hat.
Nice ;) Ich wäre über konstante Drehzahl und Zeit gegangen, aber die Umdrehung zählen!? Nice.

Als ich heute früh mein Aufbau eingeschaltet habe, hat sich der L298 zischend verabschiedet. Ich war traurig. Naja. Das währte nur kurz. Die letzten Tage habe ich überlegt, wo ich schnell und günstig eine 3-Phasen-Vollbrücke herbekomme. Ich habe mir die originale Inverter-PCB von der Klimaanlage angeguckt, aus der ich auch den Kompressor habe. Die Leiterplatte hatte ein paar Probleme, u.a. war das IGBT-Modul defekt. Ein FSBB20CH60 von damals noch Fairchild. Zufälligerweise hatte ich genau diesen Baustein hier und habe ihn gewechselt. Was ein Krampf.
klein-20230727_105643.jpg
klein-20230727_121741.jpg
klein-20230727_160721.jpg
Nach dem IGBT-Modulwechsel, lief die Brücke. Mit 65 V Brückenspannung läuft der Testmotor bis 1620 U/min, bei 1000 ISR-Aufrufen pro Sekunde (Der elektrische Sinus hat dann 18.5 Stützstellen pro Periode).
Mit den 500 ISR-Aufrufen lief er nur bis 1100 U/min. (13.6 Stützstellen), dann wurde es instabil.
Der Kompressor läuft mit ca. 1500 U/min bei 1,5 Bar Überdruck. Dann zieht es ein ganzes Amperé.

Jetzt wird es langsam spannend.
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Silvio hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 05:45 Ölmenge. Das Öl möchte ich wechseln.
Gucken ob in einem Datenblatt einer Anlage die diesen Verdichter nutzt eine Ölmenge angegeben ist.
Problematisch ist dass das öl sich nicht gut wechseln lässt da der Sauggasstutzen ein Stück in das Gehäuse hineinragen wird.
Alles raus bekommt man wohl nur durch anbohren und wieder zu schweißen.
Silvio hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 05:45 müsst der 5CS102XFA 10.2 ccm/rev haben
Das wird auch so sein.
Silvio hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 05:45 Ich schätze mechanische 20-100 U/s. Wissen tue ich es aber nicht.
Auch hier bleiben nur die Datenblätter von den kompletten Anlagen in denen vielleicht etwas drin steht.
Sonst kann man da wohl nur raten.
Silvio hat geschrieben: Mi 26. Jul 2023, 05:45 grob die Druckverhältnisse. Meine Annahme: 9 Bara (4 Grad) auf 30 Bara (50 Grad). Das sind doch ungefähr die Temperaturen einer Klimaanlage oder?
Das kommt natürlich immer auf den Betriebsmodus, Außentemperatur etc. an.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Danke.
Alexander470815 hat geschrieben: Mo 31. Jul 2023, 12:27 Problematisch ist dass das öl sich nicht gut wechseln lässt da der Sauggasstutzen ein Stück in das Gehäuse hineinragen wird.
Ich habe den Kompressor eine Weile, überkopf hängend, abtropfen lassen. Es sind ganze 27g zusammengekommen. Das sind im besten Fall, laut Dichteangaben für POE, 29 ml, die rausgekommen sind. Das überrascht mich sehr. Ich dachte, da wären einige 100 ml drin.
Ich würde gerne viel mehr als die 30 ml Öl einfüllen. Was passiert mit so einem Scrollkompressor, wenn zu viel Öl drin ist, also überfüllt ist mit Öl? Die Kapsel ist die Hochdruckseite, also Öl kann nicht direkt angesaugt werden. Geht da nur der Stromverbrauch und Temperatur hoch, oder gibt es noch andere Gefahren?
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Alexander470815
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Alexander470815 »

Silvio hat geschrieben: Mi 2. Aug 2023, 09:00 Ich habe den Kompressor eine Weile, überkopf hängend, abtropfen lassen. Es sind ganze 27g zusammengekommen.
Das wundert mich nicht, der Ölsumpf ist auf der Niederdruckseite und mit dem großen Anschluss an der Seite verbunden, nicht mit dem zentralen Stützen oben drauf.
Anders wäre es bei einem Rollkolben Verdichter, hier ist der Ölsumpf idR. auf der Hochdruckseite so wie auch das Gehäuse.
Aber auch hier wird die Problematik sein dass das Rohr etwas in das Gehäuse hinein steht und man damit nicht alles rausbekommt.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Der Niederdruckanschluss geht meiner Meinung nach direkt auf die Scrollschnecke. Also man könnte auf die Schnecke gucken, wenn der Rohr nicht gebogen wäre. Jedenfalls ist das beim Schwesternmodell, wie beim Threadstarter und bei meinem zersägten Kompressor, so. Unter Ölsumpf stelle ich mir sowas wie eine Ölwanne beim Automotor vor. Aber ich mag falsch liegen.
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Re: BLDC Kompressor Ansteuern

Beitrag von Silvio »

Ein kleines Update zur Entwicklung des FUs für Synchronmotoren. Ich bin zwischenzeitlich doch auf die Transformation Clarke/Park umgestiegen, weil die Berechnung der Stromphasenlage ohne Totzeit erfolgt, was günstiger für eine Regelung ist. An zwei der 3 Phasen hängen nun Stromtrafos, die auf den ADC gehen.

Signalpfad: (2x Strom der 3 Phasen) - (ADC) -> (Clarke-Transformation ins 90°-System) -> (Park, für stehende Phasoren) -> (kleiner Tiefpass gegen das Zappeln) -> (Phasen und Geschwindigkeitsschätzung, PI-Regler)
-> 3x sinus() des nächsten Phaseninkrements. -> PWM

Des weiteren haben ich mir 3 Netzteile á 60 V besorgt und kann Gleichspannung bis 180V erzeugen. Momentan nutze ich für die synchronen Experimente nur 120 V. Damit komme ich bei dem Inverter-Kompressor auf 2900 U/min ohne Last. Wahrscheinlich explodiert alles, wenn der Kompressor in einer Kälteanlage hängt und Arbeit verrichten muss.
klein-20231006_075912.jpg
Eine Interruptroutine für 1-phasige asynchrone Motoren (Rollkolbenverdichter mit Kondensator) ist auch in Entwicklung, scheint aber problemlos.
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