Die Drehzahl meiner Quantum-Drehmaschine wird zwischen 125 und 2000 U/min eingestellt, indem zwei Keilriemen umgelegt werden, sodass nur die diskreten Werte 125, 210, 420, 520, 1000 und 2000 U/min möglich sind. Jede Änderung der Drehzahl dauert einige Minuten.
Um dies in eine stufenlose Drehzahlregelung umzuwandeln, sind zwei Änderungen erforderlich - ein Drehstrommotor anstelle des Wechselstrommotors und ein Frequenzumrichter, der den Drehstrommotor ansteuert.
Der Originalmotor der 230V Quantum D250x550 ist ein 500W Motor mit der Bezeichnung YL7144. Dies deutet auf einen IEC71 Motor hin. Auch die Außenmaße passen.
Bevor ich für wenig Geld einen (scheinbar) passenden 400V IEC71 Motor kaufe, habe ich sicherheitshalber die Achse noch einmal vermessen.
Und siehe da, die Achse ist dicker und länger als die IEC71 Achse und auch das Gewinde ist größer. Quantum hat also einen Sondermotor bauen lassen. Als Ersatzteil bleibt also nur ein original Quantum 400V Drehstrommotor. Dieser kostet leider das 3-fache eines IEC71 Standardmotors. Dafür habe ich den Frequenzumrichter (FU) von einem Spezl geschenkt bekommen.
Versuchsaufbau
Bevor ich den Umbau des Motors an der Drehmaschine durchgeführt habe, wurde der Drehstrommotor an der Werkbank getestet.
Dazu wurde der FU auf einem Holzbrett montiert und provisorisch mit dem Motor verkabelt. Das Bedienfeld wurde aus einem Reststück Aluminium gefertigt und grob beschriftet.
Nachdem alles verkabelt war, ging es an die vorläufige Programmierung des Frequenzumrichters. Dieser hat über 330 Parameter, die richtig eingestellt werden müssen. Zum Glück konnte ich die alte Software zum Einstellen der Parameter wieder zum Laufen bringen und mit einem selbst gebastelten USB-zu-Serial-Adapter die Parameter bequem über den Computer programmieren.
Frequenzumrichter
Nach erfolgreichem Probelauf konnte mit dem Umbau begonnen werden.
Der Frequenzumrichter wurde zusammen mit dem Hauptschalter, einem Netzrückwirkfilter und dem Bremswiderstand mit Kühlkörper auf einer Metallplatte montiert. Die gesamte Einheit wurde dann an der Wand neben der Drehmaschine montiert.
Das neue Bedienfeld mit zusätzlichem Not-Aus-Schalter ersetzt das ursprüngliche Bedienfeld. Der Anschluss der Steuerleitungen erfolgt über ein geschirmtes 25-poliges Kabel aus dem EDV-Bereich. Hierfür wurde in der Rückwand eine entsprechende Öffnung mit Halterung angebracht.
Drehstrommotor
Der 230 V Motor wurde ausgebaut und durch den Quantum Drehstrommotor ersetzt. Da es sich um einen Austauschmotor handelte, war dies ein Plug-and-play. Wegen der 230 V Spannung und der höheren Leistung wurde die Anschaltung von Stern auf Dreieck geändert.
Aufgrund von Störungen im Messsystem wurde das Motorkabel später durch ein geschirmtes FU-Kabel von Lapp ersetzt.
Programmierung
Nach Abschluss der mechanischen Arbeiten erfolgte die Optimierung der FU-Parameter.
Die Motordaten, die U/f-Kennlinie, die Not-Aus-Steuerung mit Bremswiderstand und die entsprechenden Eingänge für die Schalter und Ausgänge für die Leuchtdioden wurden eingestellt.
Die Einstellungen waren so gut, dass ich bisher keine weiteren Optimierungen vorgenommen habe. Es gibt aber sicher noch Raum für Verbesserungen.