Elektronische Gebläse-Drehzahlveränderung

Um das Thema "Flötenschwebung" nicht zu behindern, möchte ich hier eine eigene Beitragsreihe starten:

... wer sich mit elektronik auskennt, kann so auf einen balg verzichten ist aber nur was für tüftler

(harald kabbeck)

So interessant der Gedankengang erscheint, möchte ich doch hiervon stark abraten:

, um den ständig wechselnden Windverbrauch und den damit einhergehenden Druckschwankungen ausgleichen zu können, außerdem wäre ein Druckmeßumformer notwendig, um ein Signal für den Frequenzumrichter zu erhalten, denn schließlich muß ja dieses geheimnisvolle Gerät, welches, zwischen Netzsteckdose und Motor geschaltet, die Drehfeldfrequenz im Motor, also die Drehzahl verändern kann, stets die Information erhalten, welcher Druck momentan vorhanden ist.

Auf Anraten eines Orgelbauers verzichtete ich bei meinem Erstlingswerk, einem kleinen Positiv mit 8' und 2', auf einen Balg und ließ die Gebläseluft ohne Drosselventil über einen längeren Schlauch direkt in den Ventilkasten strömen; dank starker Pfeifenfußdrosselung und Windverschleich in der Lade halten sich die Druckschwankungen im Verein mit dem wesentlich überdimensionierten Gebläse in vertretbaren Grenzen, das 2'-Register kann dabei allerdings nicht allein gespielt werden!

Ich habe ein Drehstromgebläse an Steinmetzschaltung mit Betriebskondensator, d.h. an den Kontakten liegt



0°, 90° und 180° Phase an, die 90° macht der Kondensator. Stimmt doch oder?



BEi Drehstrom stimmen die Spitzen der Spanung mit dem umlaufenden Anker überein, 0° 120° 240°. (Uli Zastrau)

Richtig, so kann man das ausdrücken und wir sehen anhand der Zahlen, daß durch die Gewinnung der Hilfsphase mit dem Kondensator eine starke Verzerrung der Symmetrie gegeben ist; immerhin gelingt es, überhaupt ein Drehfeld in dem Induktionsmotor zu induzieren, was bei den üblicherweise niedrigen Leistungen bei Orgelgebläsen, aber auch beispielsweise bei Waschmaschinen durchwegs so gemacht wird.

Kann ich jetzt einfach die Frequenz meiner Wechselspannung ändern? (Ulf Zastrau)

Frequenzumrichter funktionieren ganz grob ausgedrückt so:

Die 50 Hz- Netzfrequenz wird gleichgerichtet, aus der so gewonnenen Gleichspannung werden Rechteckspannungen gebildet, welche 120° phasenversetzt zueinander wirken. Die Frequenz dieser Rechteckspannungen kann verändert werden, z. Bsp. zwischen 5 und 100 Hz, ohne die Phasenlage zueinander zu verändern. Schließt man an die Rechteckspannung die Wicklung eines Drehstrommotors (=Induktionsmotor) an, erhält man einen sinusförmigen Stromverlauf in den Wicklungen

. Im Endeffekt erhält man eine Drehstromquelle mit fester Phasenlage und veränderbarer Frequenz!

Alles klar? Mir nicht!

Wolfgang.

Mir schon, danke Wolfgang,...



wenn das alles zuerst gleichgerichtet wird, kann man danach ja machen, was man will.



Ist es also für eienn Drehstrommotor sowieso besser, so einen Frequenzumrichter (2phasen-zu-Drehstrom-Trafo) einzusetzen? Die Blindwerte sind bei der Kondensatorvariante ziemlich hoch, und man hätte die Möglichkeit, den Motor (wie bei mir etwas unterdimensioniert mit max. 60mmWS und 16'-Zunge) mit 60 statt 50 Hertz laufen zu lassen und ein paar mmWS zu gewinnen, und dabei den Motor zu "schonen".



Ich denke, das mit der Drehzahlregelung wäre höchstens was für die Extremfälle: an den Balgaufgang 2 Schalter: wenn der Balg fasst ganz voll ist, das Rollventil beinahe zu, dann kann man versuchen, die Frequenz etwas runterzunehmen. Dazu darf das Rollventil aber bei Stellung "Balgplatte ganz oben" nicht ganz schliessen, oder?

Und andersrum, wenn man mal ne romantische Hesse- oder Merkelfantasie auf der hausorgel 4händig und füssig spielt, *g* und der Balg lehrläuft, kann man mit 70 Hertz vielleicht die letzten Reserven mobilisieren...

Ob es für einen Drehstrommotor "sowieso" besser sei, einen Frequenzumrichter einzusetzen, kann man nicht so allgemeingültig beurteilen. Zwar ist die Drehmomententfaltung gleichmäßiger gegenüber der Kondensator-Hilfsphasenmethode,

durch die hohe Taktfrequenz der Rechteckimpulse treten jedoch stärkere Magnetisierungsverluste in den Blechen auf. Man kann wohl davon ausgehen, daß die ab 1990 gebauten Motoren für den Umrichterbetrieb ausgelegt sind.



Tatsächlich erscheint mir eine Gebläse-Drehzahlregelung im Verbund mit einem Balg eine sinnvolle Möglichkeit, die notwendige Balggröße zu verringern, da durch den Einsatz der beiden Positionsschalter der Proportionalregelung der Drosselklappe (Rollventil) eine Dreipunktregelung überlagert wird.



Schon seit längerer Zeit sinne ich über die Möglichkeit, auch ohne elektrische Tricks die Balgregelung zu verbessern: Es müßte doch gelingen, einen rein mechanischen Regler mit integralem Anteil zu konstruieren, das wäre doch etwas für die Herren Maschinenbauingenieure hier. Das Problem sehe ich in der Ausführung einer langsamen gleichmäßigen Bewegung des Ventils, vielleicht könnte man durch den Einsatz einer Gasdruckfeder das erreichen. Leider wird durch die Verwendung von Spezialelementen der Selberbau vereitelt, so daß man gleich zum Frequenzumrichter greifen kann.



Auch wenn ich zur Zeit keine Lösung sehe, bleibe ich gedanklich an der Aufgabenstellung, vielleicht kommt ja einmal die bahnbrechende, um nicht zu sagen balgbrechende Erfindung...

Zu dumm. Ich habe gerade nochmal bei Meidinger angefragt, um eine Empfehlung zu meinem Gebläse zwecks Freqenzumformer zu erhalten.

Anscheinend sind Sie aus dem Orgelgeschäft weg:



"Leider ist unsere Homepage veraltet und wir stellen seit 2004 keine Orgelgebläse mehr her! Wir erarbeiten demnächst eine neue Homepage,

welche in den nächsten Wochen zugänglich sein wird!



Tut uns sehr leid, Ihnen keinen positiven Bericht geben zu können und grüssen Sie freundlich!"



Soviel dazu. Wieder ein Schritt näher zum Monopol für Laufhuff..

Hallo Elektrofachlaute



Ich habe gestern mal meine Gebläsekiste geöffnet, und mir das Typenschild und die beschaltung meines gebläses nochmal angesehen. Es sind nicht 6 Buchsen für Stromzuführung, ondern nur drei.



U, xy und V



ist das Drehstrom? Aus dem Motor kommen 4 Adern raus, zwei schwarze und zwei rote. eine schwarze und eine rote gehen jeweils an "U" und "V", und eine rote mit einer schwarzen zusammen an "xy".



Ich bin jetzt etwas verwirrt, da ich Drehstrommotoren nur mit 6 Klemmen kenne, Dreieck- oder Sternschaltung.



Ausserdem ist als Betriebsspannung 220 V angegeben und dann ein "T" auf dem Kopf, kann "rechtwinklich" oder 90° bedeuten, kann aber auch "gegen Masse" bedeuten.



Der Motor läuft mit der üblichen Schaltung eines Betriebskondensators in Steinmetzschaltung. Kann ich den einfach abklemmen und einen Frequenzumwandler dranhängen?



Gruß, und schönes Wochenende

Ulf

Mit diesen Anschlußbezeichnungen bin auch ich "jetzt etwas verwirrt"; nach alter Weise werden die drei Wicklungen mit U-X, V-Y und W-Z bezeichnet.

Ich nehme an, daß die Wicklungen im Inneren des Motors im Dreieck verbunden sind. Zur Beurteilung, ob an den drei Klemmen einfach der Ausgang eines Frequenzumrichters angeschlossen werden kann, möchte ich empfehlen, bei abgeklemmten Kondensator den Ohmschen Widerstand zwischen den Klemmen zu messen: Ist er jeweils gleichmäßig-übereinstimmend niederohmig, kann man wohl davon ausgehen, die im Dreieck geschalteten Wicklungsanschlüsse zu haben.



Mit spannenden Grüßen

Wolfgang.

Hallo,



Mein Gebläse ist befähigt zu 120 mm WS.

Eigentlich für mich zu viel.

Eben erhielt von unserem Lieferanten für Motoren die Aussage, dass ein Kondensator die 'weniger gute Lösung' ist.



Obwohl ich die Gefahr der Überlastung eher geringer sehe, da ein Orgelgebläse meiner Meinung ja nicht so sehr 'unter Last' steht.



Trotzdem würde mir der Frequenzumrichter ganz gut gefallen, wäre ja auch Stromersparnis durch herunterregulieren.



Allerdings rechnet der Fachhandel mit 300 bis 400 Euro.



Jetzt möchte ich mal bei ebay schauen.

Kann mir jemand einen Tipp geben, auf was ich achten muss, wenn ich einen Frequenzumrichter aussuche.



Hier mal die Daten vom Typenschild des Gebläses:



HP: 0,55 (sind das die PS?)

Volt: 220/380

Amp: 3,0 1,75

Period: 50

Phas: 3



Ich möchte ja nichts falsches kaufen.



Schöne Grüße

Johannes

Johannes Meyer:
HP: 0,55 (sind das die PS?)

Ja, das sind sie - fast, die englischen Pferde sind geringfügig stärker, etwa ein Prozent!

Die Leistungsangabe in HP verrät das Gebläse, ein älteres Modell zu sein, dessen Motor nicht für den Frequenzumrichterbetrieb konstruiert worden ist, indes bedeutet das nicht zwangsläufig, daß er dadurch Schaden erleiden

Die Gefahr des Durchbrennens der Wicklung besteht bei älteren Motoren aber auch beim direkten Netzanschluß.

Der Motor gibt, grob geschätzt, eine mechanische Leistung an das Lüfterrad von etwa 600 bis 700 Watt ab, somit dürfte ein Frequenzumrichter für Motoren bis 750 Watt Nennleistung genügen; als Gewerbetreibender kannst Du beispielsweise bei

für etwa 180 Euro solche Geräte kaufen; wichtig ist neben der Leistungsangabe 750 Watt die Angabe der Eingangsspannung 230 V einphasigen Wechselstroms.

Ich würde erst einmal einen Versuch ohne Frequenzumrichter, also mit dem üblichen Kondensator in Steinmetzschaltung unternehmen, was sollte daran schlecht sein, immerhin ist der Motor dafür ausgelegt; erst wenn es wirklich nicht gelingen sollte, mit dem Rollventil den Druck auf ein gleichmäßiges Maß ohne Schwingen der Balgplatte zu verringern, kann man dem fast schon

Gebläse

immer noch eine nostalgie- und stilbrechende drehzahlreduzierende Elektronik vorsetzen!

Mit dem Wunsch, einen frohen Namenstag zu feiern grüße ich heute speziell alle Johannes',

allen anderen Freunden eine frohe Sonnwendfeier,

Ulf Zastrau:
Ich denke, das mit der Drehzahlregelung wäre höchstens was für die Extremfälle: an den Balgaufgang 2 Schalter: wenn der Balg fasst ganz voll ist, das Rollventil beinahe zu, dann kann man versuchen, die Frequenz etwas runterzunehmen.

Auch wenn die Diskussion um Balggröße und Frequenzumrichter-Einsatz nun bereits seit einem Vierteljahr zur Ruhe gekommen ist, wage ich einen Nachtrag:

Neulich montierte ich versuchshalber anstelle einer Positionsschalter-Konstruktion einen Drehwiderstand an den Rahmen des Balges; vermittelst eines etwa acht Zentimeter langen Hebels bewirkt die auf- und abgehende Balgplatte eine kleine Drehung, so daß die Gebläsedrehzahl von 38 Hertz ohne Ton bis auf 41 Hertz gesteigert wird, wenn viele Baßpfeifen gleichzeitig ertönen, unter anderem auch mehrere der größten 16'-Pfeifen.

Zwar liefert diese überlagerte Drehzahlverstellung ebenfalls nur eine Proportionalregelung, doch sackt die Balgplatte selbst bei meinem Miniaturbalg längst nicht so weit ab wie bei der Regelung allein über das Rollventil.

Übrigens stellte ich bei meinen Versuchen fest, daß ein Winddruck von nur 30 mm WS im Balg ausreichend ist, um die 16'-Pfeifen, mit 1 Meter langen Kondukten 19 mm-Innendurchmesser an die Lade angeschlossen, ausreichend zu versorgen!

Hoffentlich werde ich mit diesem Nachtrag nicht als nachtragend angesehen, vielmehr möchte ich platzbeengte Hausorgelbauer dazu ermutigen, auch mit äußerst kleinen Bälgen auszukommen,

Hallo Wolfgang,

diese Idee hatte ich auch schonmal, da das Gebläse dann auch nicht so ruckartig auf andere Frequenzen reagieren muss. KLappt das, ja?! ich meine, der AUfwand ist ja gering, wenn man schon einen ansteuerbqaren Freqenzumrichter hat. Ich habe ein etwas schwächliches (für meine Monsterplanung) Gebläse und einen kleinen Balg, dem so eine Hilftstellung ganz gelegen käme. Es wäre auch die billigere (?) Alternative zu Laukhuffs Drehzahl-nach-Belastungs-Steuerung. ()Damit hat Thomas doch Erfahrung, oder?)



Gruß,

Ulf

Hallo Ulf,



ich habe das System von Laukhuff mit der automatischen Drehzahlverstellung auf der Frankfurter Musikmesse gesehen. Bei der Vorfuehrung dort funktionierte es einwandfrei: sobald mehr Wind gebraucht wurde fuhr der Regler die Drehzahl innerhalb von 2 s nach. War gerade eine Spielpause ging er zurueck in den Ruhebetrieb mit niedriger Drehzahl. Die Grenzen konnten elektronisch eingestellt werden.



Noch besser gefiel mir auf dem Stand aber eine andere Windmaschine: drei Keilbaelge wurden abwechselnd durch je eine umlaufende Kurbel mit einem Seil daran aufgezogen. Die Kurbel betaetigte ein Elektromotor. Durch die langsame, vertikale Bewegung der Balgplatte im oberen Umkehrpunkt setzte die Balgplatte sanft auf und es gab kaum merkliche Luftdruckschwankungen (< 2 mm WS).



Gruss

Thomas Reinhardt

Ja, "das klappt" mit dem Drehwiderstand, lieber Ulf, sogar so gut, daß ich meinen Versuchs-Miniaturbalg vermutlich dann auch für die große Orgel verwenden werde! In der Tat ist der Aufwand gering, zumindest rein finanziell gesehen, doch erfordert auch das Fertigen des kleinen Hebels und der Anschluß der drei Drähte keine große Anstrengungen.



Dank Thomas Reinhardts Hinweis auf sein im Gebrauche stehendes Winddruckreguliergerät von Laukhuff suchte ich mir das hier ganz unten in dem Kapitel beschriebene Gerät in dem Laukhuff-Katalog:



Zunächst läßt der Titel "Sensorlose Winddruckregulierung für Ventus" auf eine Winddruckregulierung anstelle des Roll- oder Schieberventils vor dem Balge schließen, doch erhellt die Lektüre schnell, daß "eine ausreichende Balganlage, wie allgemein üblich" erforderlich sei; unter ausreichend versteht der Hersteller die Fähigkeit, für wenigstens zwei Sekunden den größtmöglichen zu erwartenden Luftbedarf aus dem Balge zu entnehmen, ehe der Apparat das Gebläse auf erhöhte Drehzahl gebracht hat. Genau genommen wird also der Winddruck des Gebläses reguliert, sensorlos, das Signal für den Windbedarf erkennt das elektronische System aus dem sich ändernden elektrischen Strom; eine durchaus pfiffige Idee in Verbindung mit einem technisch auf die Orgel-Anwendung perfektionierte Elektronik!



Auch wenn ich mich nun der Gefahr des Eigenlobes aussetze, möchte ich zu "meiner" Erfindung mit dem Drehwiderstand anmerken, daß hiermit die Notwendigkeit des Zwei-Sekunden-Puffers nicht gegegeben ist, wenn man die Beschleunigung des Gebläsemotors an dem Frequenzumrichter entsprechend groß einstellt, ohne dabei freilich zu übertreiben im wahrsten Sinne des Wortes.



Übrigens kann ich Ulfs Sorge wegen ruckartigen Reagierens auf andere Frequenzen bei Verwendung von Schaltkontakten zerstreuen, denn auch beim Gebrauche von über die Schalter zu aktivierenden Festfrequenzen werden diese allmählich gemäß den einstellbaren Beschleunigungs- und Verzögerungsrampen erreicht.



Ob nun die Balgplattenlage vermittelst Schalter oder Drehwiderstand erfaßt wird, beide Arten der Sensorik liefern ein spontanes Signal bei sich änderndem Windbedarf mit dem Vorteil, es unmittelbar in die Drehzahlregelung des Gebläses einmünden zu lassen; zudem bietet der Drehwiderstand wegen seiner kontinuierlichen Rückmeldung sogar die Möglichkeit einer Regelung mit integrierendem Anteil, mein alter Traum, um die Balgplatte ständig genau in der Mittellage zu halten...



Was dein "schwächliches Gebläse" anbetrifft, Ulf, darfst Du dir von dem Frequenzumrichterbetrieb keine ausgesprochenen Wunder erwarten; ein bißchen mehr geht freilich immer, allerdings nimmt die Windleistung ab 50 Hertz nicht mehr zu: Zwar kann man problemlos mit Frequenzen über 50 Hz die Drehzahl und damit den Druck im Gebläse erhöhen, doch darf dabei das Drehmoment nicht weiter ansteigen, im Gegenteil, es muß proportional mit der Drehzahl fallen!



Wenn also das Gebläse wegen zu geringen Windvolumens schwächelt, hilft eine Frequenzerhöhung nichts, es sei denn, man möchte eine Motorüberlastung riskieren. Falls jedoch die minütliche Windmenge ansich ausreicht, lediglich große Strömungswiderstände wegen zu kleinen Kanals vom Gebläse zum Balg vorliegen, beispielsweise bei größerer Entfernung aus Schallschutzgründen, kann eine erhöhte Drehzahl in der Tat ungenützte Windleistungsreserven herausquetschen.



Was ist eigentlich eine "Monsterplanung" bezüglich des Hausorgelbaus, wird die so geplante Orgel dann hellowien-fähig?



Wie auch immer, man sehe mir bitte meinen Monster-Beitrag nach, den ja niemand lesen, gar gedanklich nachvollziehen muß,



Wolfgang