Umbau einer Bernardo Profi 550WQ auf Frequenzumrichter – Teil 1

Heini Mandl 8. Mai 20131. Juli 2019

Meine Mitte Februar gelieferte Drehmaschine wurde vorerst in aller Ruhe gemütlich aufgestellt, zerlegt und gereinigt. Weil ich aber das ganze Gefummel mit dem Zerlegen nicht in Kürze nochmals machen wollte, hatte ich mich entschlossen, den Umbau auf einen Frequenzumrichter vorzuziehen. Vorweg ein Bild des erfolgreichen Umbaues:

(bevor mich jemand extra fragt: Rundherum ums Poti ist ein Abziehbild vom Conrad.at)

Ich hatte mir vorsorglich eine 400V-Version mit Drehstrommotor gekauft und den Frequenzumrichter hatte ich ebenfalls schon vor einigen Wochen auf Ebay ersteigert (um € 59,00, einen Telemechanique Altivar 18 von Schneider). Natürlich war auch wieder entsprechendes Studium, wie vorzugehen ist, angesagt – das Internet ist ja voll von Meinungen, leider widersprechen sich alle spätestens dann, wenn es ums richtige Anschliessen geht. Fragen, wie “die richtige Einbindung von NotAus”, “zerstört ein Schalter oder ein Schütz den FU”, usw. lassen einen ja bald am Vorhaben zweifeln.

Ich habe mich somit für folgende Eckpunkte entschieden (mag sein, dass es auch andere gute Lösungen gibt, aber das möchte ich hier nicht näher erläutern).

Die Eckpunkte, die ich mir auferlegte, lauten (“Pflichtenheft”):

• es muß ein Schütz zwischen Primärstrom und Drehmaschine sein

• es darf keinen Ausschalter zwischen FU und Drehmaschine geben, auch keinen Schütz (das Trennen während des Betriebes würde bald den FU zerstören)

• ich möchte einen Schnellhalt für alle Not-Aus-Events (damit meine ich neben dem Pilz auch das Öffnen des Schutzdeckels, des Wechselradkastens) aber auch

• das normale Beenden soll mit einem Bremswiderstand funktionieren

• Ein irrtümliches Wiedereinschalten nach einem Not-Aus-Event darf nicht möglich sein

• Die NotAus-Funktion soll den FU nicht stromlos machen (hier scheiden sich die Geister – mir ist ein Schnellhalt über den lieber als ein absolut stromloses System. Die Wahrscheinlichkeit, dass beim bewussten Auslösen des NotAus der FU verreckt, ist in meinen Augen gering)

• Die Schalter müssen gross, leicht erreichbar sein, und vor allem bauartmässig stimmen. Ein grosses Danke hier an Wolfgang (karamo) für sein KnowHow: Grün muss einen Schutzrand haben, um unabsichtliches Einschalten zu verhindern, Rot darf keinen Schutzrand haben, damit man ohne Probleme rasch abschalten kann. Man kann das auf den folgenden Bildern sehr schön erkennen.

• Es darf zu keinen Störungen der Umgebung kommen, die durch das hochfrequente Arbeiten des FU bedingt sein könnten.

• Ich möchte ein zuverlässiges, aber auch optisch ansprechendes System, das nicht auf den ersten Blick nach “Heimwerker” aussieht

Was macht man in so einem ehrgeizigen Fall? Ganz einfach, man fragt jemanden, der sich damit auskennt! Nicht nur Chinesen kupfern erfolgreich ab, auch die Japaner taten das (nur schon Jahrzehnte früher), und jetzt komme halt ich auf die Idee. Spontan ist mir Wolfgang “karamo” eingefallen (als HTL-Professor muss er es ja wissen, wer sonst?). Also hatte ich ihn gelöchert, gemartert, gequält und angebettelt, bis er mir seine Handskizzen, Schaltpläne und sonstwas geliefert hat. Dummerweise wusste er da noch nicht, dass er auch einige Telefonstunden zu opfern hat!

Jedenfalls weiss ich seither mehr. ZB., daß die typische Chinadrehe allerlei Zubehör wie Ein-Ausschalter, Rechts-/Links-Regler, NotAus-Pilz schon drinnen hat und man sich da Kosten sparen kann, daß beispielsweise bei mir fast keine einzige Block- oder Kabelklemme war, die die Chinesen ordentlich festgezogen hatten (ich konnte die Litzen teilweise mit der Hand rausziehen). Ich weiss von Wolfgang, dass es schon sehr sinnvoll ist, sich vorher zu überlegen, wie und wo man ohne viel Zerstörung geeignete Löcher für das neue Equipment anbringt. Was aber alles an der Verkabelung interessant ist, schreibe ich im folgenden Absatz. Kurz gesagt, mir gefiel Wolfgangs Lösung sehr, weil sie ähnlich meinen Ideen vorher war, und sie vor allem machbar war.

Wie schon gesagt, meine ich beim Folgenden das Nachbauen, nicht das “Erfinden”, denn da gebührt das Lob dem Wolfgang:

Die Stromversorgung wurde geändert: Die Zuleitung geht nun vom 400V-Primärnetz zwar zur Drehmaschine, aber nicht zum Motor, via Taster und Schütz wie schon bisher zum vorhandenen Ein-Aus (rotgrün), danach aber zurück zum FU (also, das bedeutet, dass künftig damit nicht mehr die Drehmaschine, sondern der FU eingeschaltet wird)
Vom FU geht nun die geschirmte Motorleitung mit den vom FU aufbereiteten Phasen (gleichgerichtete, versetzte … oder so?), direkt zum Motor der Drehmaschine.
Da ich einen echten 400V-FU mit drei Eingängen und drei Ausgängen gekauft hatte, entfiel bei mir, der Schritt, den Motor von Stern auf Dreieck umzuhängen (wie bei 230V-FUs mit einem Eingang und drei Ausgängen). Das ist deswegen sinnvoll, weil a) mein FU mit € 59,00 ein echtes Schnäppchen war (400V-FUs mit drei Eingängen sind eher schweineteuer), und b) die andere Lösung, den FU und Motor mit Dreieck ans 230V-Netz zu hängen, zwar geht, man aber bei dieser eine Phase dann schon schauen sollte, was sonst noch alles in der Werkstatt dranhängt.
Leider hatte meine Drehmaschine nur einen Schütz, dafür mit Ein-Aus-Taster eingebaut, anders als bei Wolfgang, der hatte zwei Schütze. Er konnte somit einen davon entbehrlich machen und damit den Notaus-Kreis gestalten. Mir blieb nichts anderes übrig, als anstatt dessen ein 24V-Relais (aus dem Fundus längst verstorbener Firmen) zu nehmen und in Selbsthaltung zu schalten. Warum? Die diversen Möglichkeiten, die einen Stoppvorgang in der Maschine auslösen können, sind ja mehrere (NotAus-Pilz, Wechselradkasten, Backenfutterschutz, Nullstellung des RechtsLinks-Schalters). Alle diese sind in der Originalverkabelung in Serie geschaltet, künftig aber wird die Maschine über die Logikausgänge des Frequenzumrichters bedient und auch diese Funktionen. Damit ausgeschlossen werden kann, dass ein Notaus-Vorgang irrtümlich wieder aufgehoben wird und die Maschine anläuft (zB. der Deckel vom Backenfutter wird geschlossen, die Maschine läuft wieder an, zB. die Wechselradabdeckung wird geschlossen, die Maschine läuft wieder an). Durch die Selbsthalteschaltung kann man das schön verhindern und ein Neustart geht nur, wenn man aktiv den Ein-Button drückt (und natürlich vorher den Pilz entriegelt). Ich wusste zum Jahresanfang noch nicht, was eine Selbsthalteschaltung ist, aber dazulernen ist ja nicht verboten. Für alle, die es auch nicht wissen, hier eine einfache Skizze:

Alle anderen wesentlichen Funktionen wie Links/Rechts-Lauf, Ein/Aus und vor allem stufenlose Drehzahlregelung erledigt nun der Frequenzumrichter. Für die ersten Sachen gibt es dort Logikeingänge, die mit 24V ein/aus versorgt werden wollen. Die 24V stellt der FU dankenswerterweise zur Verfügung. Ebenso gibt es Eingänge für 0 – 10V, die der FU dann in die stufenlose Drehzahlregelung umsetzt. Die 10V stellt der FU ebenfalls zur Verfügung.
Wenn man jetzt nachrechnet, ergeben sich schon einige Leitungen, die die Drehmaschine erreichen und wieder verlassen müssen:

1) 5-adrige Zuleitung 400V zum Rot/Grünschalter,
2) 5-adrige Rückleitung 400V zum FU,
3) 3-adrige abgeschirmte Ölflex-Leitung der FU-Leistungsausgänge U,V,W zum Motor,
4) Leitung für “Logik 1”,
5) Leitung für “Logik 2”,
6) Leitung für 0-10V-Poti. 4-6 natürlich inklusive einer Ader für die Spannungsversorgung bzw. dem COM.

Warum so detailliert? Damit eventuelle Nachbauer wissen, worauf sie sich einlassen und damit ich ein wenig rechtfertigen kann, warum nun soviel Kabel hinten in die Drehmaschine reingehen.
Während des Entstehens dieser Punkte war Conrad.at in der Lieferungsphase (ich bestellte einen grünen und einen roten Taster, nach den obigen Vorgaben, nämlich der grüne mit Einschaltschutz, der rote musste “erhaben” sein, damit man ihn problemlos rasch abschalten kann). Bevor ich alles mit einem halbwegs vernünftigen Kabelmanagement versehe, wollte ich es mit einer Testschaltung ausprobieren. Das Dreh-Poti, die kleinen, für die spätere Praxis unbrauchbaren Taster waren bei Conrad Stadlau lagernd (Testaufbau siehe Fotos). Der Bremswiderstand war auf Ebay rasch gefunden und wird diese Woche noch vor meiner Haustür aufschlagen. Ein Foto muss also vorerst reichen, und die Eckdaten: 100 Ohm, 150W

Einen Schaltplan werde ich hier nicht veröffentlichen, auch keine Belegungspläne der diversen eingebauten Teile (Siemens-Schütz, Ein-Aus-Schaltung, Drehrichtungswechsler). Der Plan für die neue Schaltung stammt von Wolfgang -gehört mir also nicht- und ich musste ihn auch für meine Bedürfnisse ändern, weil seine Maschine (eine Opti)nicht ganz baugleich ist. Somit kann man davon ausgehen, dass das auch für eventuelle Nachbauer so sein wird und der Plan wäre eher kontraproduktiv.

Ich zeige jetzt einige Fotos, wie der Umbau so vor sich ging: