Synchronmotor läuft nicht - Uhr gescheitert?

[Hans-Gerd]

Hallo Günther,

ein sehr schönes Foto und ebenso interessantes Video - vielen Dank dafür.

Was das Foto betrifft - ich habe schließlich auch den Duell-Truck vor der Haustür:

http://www.urlaub-und-hobby.de/metallba ... uck-02.jpg



Aber nochmal zum Thema:
Soeben habe ich versucht, meine 30Z-MEKANIK-Kettenräder zum Drehen zu veranlassen und komme zu dem Schluss: kann gar nicht funktionieren - und wenn, dann zumindest nicht zuverlässig
Dazu ist zu sagen, dass diese Kettenräder aufgrund des Spiels zwischen Nabenbohrung und Welle weder wirklich zentrisch noch schlagfrei drehen. Beides ist für einen Synchronmotor sicher nicht sonderlich zuträglich.

Mehr Zeit werde ich daran aber nicht verschwenden und überlasse das gern denjenigen, die mehr davon verstehen und auch mehr Geduld haben. Oder um es sinngemäß mit Georgs Worten zu sagen: Alles, was weniger als 3 Strippen hat, kommt aus der Hölle

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd

[Georg]

Oder um es sinngemäß mit Georgs Worten zu sagen: Alles, was weniger als 3 Strippen hat, kommt aus der Hölle

Hallo Hans-Gerd,
fast richtig zitiert.
Auch wenn es Dir als Elektroniker weh tut, meine Behauptung lautet: "Alles mit mehr als einem Kabel, kommt aus der Hölle."

[dieselrauch]

Hallo,
weil ich mit meinen bisherigen Motoren nicht zufrieden war, habe ich einen neuen Motor mit 4 Spulen gebaut. Den habe ich, mit der Übersetzung von 1:30 x 1:25 = 1:750, mit einem angedeuteten Sekundenzeiger versehen. Da habe ich nicht schlecht gestaunt: Der braucht genau 2 Minuten für eine Umdrehung.
Ich habe keinen Drehzahlmesser.

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Synchronmotor III 2.jpg

Vielleicht hätte ich es mehr beachten sollen, als Norbert geschrieben hat, er brauchte einen Proxxon Feinbohrschleifer um den Motor zu beschleunigen.

Also bis jetzt laufen alle meine Motoren auf halber Synchrondrehzahl. Für die doppelte Drehzahl sind meine Rotoren wahrscheinlich zu unpräzise. (Eiern und Unwucht)
Mit der neuen Erkenntnis werde ich weiter experimentieren.

Viele Grüße
Ingo

[Georg]

Hallo Ingo,
falls Du ohne Bohrmaschine starten möchtest, kannst Du eine Schnur um die Welle wickeln und durch schnelles Ziehen den Motor auf Drehzahl bringen. Prinzip Seilzugstarter.
Du weißt: Alles was Männer Spaß macht, hat einen Seilzugstarter.

[Hans-Gerd]

Hallo Zusammen,

heute Nachmittag habe ich mal den Bauvorschlag für einen Synchronmotor aus einem der alten Vorlagenhefte herausgekramt, den Rotor gebaut und ihn in meinen Testaufbau eingefügt.
Dieser Rotor ist ja nicht gerade ein Leichtgewicht und erzeugt eine entsprechende Lagerreibung, aber - wie in der Anleitung beschrieben - mit einem Tropfen Öl läuft der Motor einwandfrei mit 1500 Umdr./min:

http://www.urlaub-und-hobby.de/videos/sm-1500.mp4

Zum Anwerfen sollte man - wie in der Diskussion bereits erwähnt - diese Drehzahl möglichst nahe treffen und hierfür kann man sich z. B. den Stroboskop-Effekt durch Beleuchtung mit einer herkömmlichen Glühlampe zunutze machen. Diese Drehzahl erreicht man übrigens ganz easy durch Drehen mit den Fingern am 19Z-Ritzel - ganz mit "ohne Schnur" und ohne Proxxon

Der Motor läuft auch mit halber Drehzahl, klingt dann aber noch etwas rauher:

http://www.urlaub-und-hobby.de/videos/sm-750.mp4

Mein Trafo liefert minimal nur ca. 10 V, aber mit einer vorgeschalteten Diode läuft der Motor auch und die Spule wird nicht so schnell warm.

Dann werde ich irgendwann ein kleines Anschauungsmodell mit diesem Rotor bauen und auf den "Kettenrad-Rotor" verzichten.

Grüße aus dem Rheinland
Hans-Gerd

Nachtrag:
Wie ich im Nachhinein festgestellt habe, wurde das Rattern des Motors von den gelösten Schrauben des Eisenkerns verursacht.
Mit festgezogenem Eisenkern läuft der Motor bei 10 V Versorgungsspanniung nahezu lautlos.

Und noch ein Nachtrag:
Soeben konnte ich noch ein kurzes Video vom Start des Motors machen (ist leider etwas dunkel):

http://www.urlaub-und-hobby.de/videos/sm-start.mp4

Das Stroboskop-Bild auf dem Rotor ist zwischen 10 und 11 s erkennbar (hoffe ich).
Sobald es die Richtung wechselt, sollte der Motor eingeschaltet werden - und dann läuft er fast immer.

[wdh]

Guten Abend in die Runde!

Schon beeindruckend, was so bereits an schönen Modellen gebaut wurde!
Und die Uhr kann doch laufen, wenn auch erst nach längerem Probieren
Die bislang einzige Anordnung des benötigten Synchron-Motors, die bei mir wirklich wiederholbar zuverlässig läuft, bleibt am Ende der Versuche die bereits gezeigte Version mit 2 parallelen Mekanik-Zahnrädern mit 18 Z. Die Räder müssen dazu in einem Abstand von gut 2 mm montiert werden . Die 12 mm - Polschraube mit Schlitz und max. einer kleinen U-Scheibe sollte so gedreht werden, dass der Schraubenschlitz in den Luftspalt zwischen den beiden Zahnräder zeigt. Der Magnet muss so steif befestigt werden, dass im Stillstand bei max. Strom (16 V) keiner der Zähne den Magnetpol auch nur streifen kann . Wenn so beim Drehen von Hand und eingeschaltetem Strom jeder Zahn ein deutlichspürbares Rastmoment erzeugt, sollte der Motor sicher laufen. Zum Anwerfen von Hand reicht dann bei zunächst erhöhtem Strom ein kurzer Schubs.
Diese Anordnung habe ich mit leichte Veränderungen mehrfach zusammengebaut. Sobald alles passte, lief der Motor nach dem Anwerfen jedes Mal bis herab zu 0,3 A bei weniger als der halben Nennspannung mit der Synchron-Drehzahl 333 1/3 rpm. Zuletzt habe ich noch ein Getriebe 19 / 95 Z angebaut, läuft .
Das gelang mir mit keiner anderen Anordnung so einfach. Auch Versuche mit einem Patentzahnrad von Walthers verliefen negativ. Ein Versuch mit gezahnten Polschuhen war ebenfalls nicht erfolgreich. Die schädliche Streuung durch die Luftwege war einfach zu groß!
Eine geeignete Gesamtübersetzung aus Märklin-Zahnrädern habe ich ebenfalls gefunden: 2 Stufen 1 : 5, dann 57 Z : 95 Z = 1- 2/3 und noch 3 x 1 :2 = 333 1/3
Diese komplette Anordnung bis zum Sekundenzeiger werde ich zum Nachweis noch aufbauen (aber keine komplette Uhr, womöglich noch mit Kalender und Schlagwerk )

Beste Schraubergrüße von
Wulf-Dieter

[Hans-Gerd]

Hallo Georg,

Du weißt: Alles was Männer Spaß macht, hat einen Seilzugstarter.

Ja - oder einen Kickstarter (siehe mein Erkennungsbild)

Gruß
Hans-Gerd

[Norbert]

.
Hallo Hans-Gerd,

Diese Drehzahl erreicht man übrigens ganz easy durch Drehen mit den Fingern am 19Z-Ritzel - ganz mit "ohne Schnur" und ohne Proxxon

das glaube ich Dir gerne, denn das habe ich bei diesem Modell als 12-jähriger auch schon geschafft.

Vergiß bitte nicht, daß das von mir verwendete Polrad etwa den doppelten Durchmesser mit einer erheblichen Massen-Konzentration im Außenbereich hat. Das ergibt ein Vielfaches an Trägheitsmoment im Vergleich zur Märklin Variante.

Dieses Moment kann ich zwar nicht bestimmen, aber einen Hinweis darauf gibt ein Versuch den ich soeben durchgeführt habe:
wenn ich das Rad mit der Gummi-Muffe am Wellenende zwischen Daumen und Zeigefinger so gut ich kann beschleunige und dann loslasse, dann rotiert es (bei ausgeschalteten Spulen) mehr als 2 Minuten (genauer: 130 Sekunden) bis zum Stillstand.

Das Problem ist die kurze Strecke zwischen den Fingern, die für die Beschleunigung nutzbar ist. Ein Nachsetzen nützt nichts, da die Finger nicht geschwindigkeitssynchron wieder aufgesetzt werden können (zumindest ich kann das nicht).

Als fingerverlängernde Abhilfe könnte ich zwei Holzleisten nehmen und hätte damit eine größere Beschleunigungsstrecke, aber da ist ein Schnurzug die deutlich elegantere Lösung.

Gruß
Norbert
.

[Hans-Gerd]

Hallo Norbert,

ja, das ist mir schon klar.
Und an dem "Smiley" magst Du erkennen, dass ich diese Bemerkung auch eher scherzhaft gemeint habe.

Gruß
Hans-Gerd

[Hans-Gerd]

Hallo Wulf-Dieter,

Schon beeindruckend, was so bereits an schönen Modellen gebaut wurde!

Als ich bis vor einigen Jahren noch regelmäßig die Intermodellbau besucht habe, dachte ich immer wieder:
Wenn diese Kreativität in die Wirtschaft einfließen würde, dann wär Deutschland unschlagbar ...

Aber zur Sache:
Erstmal vielen Dank für die detaillierten Informationen!
Auf dieser Grundlage habe ich versucht, die 18Z-Kettenräder zum Drehen zu animieren. Keine Chance - außer einem recht marzialischen Brummen tut sich da nicht viel. Diese Räder haben zwar keinen nennenswerten Seitenschlag, aber wirklich zentrisch laufen sie auch nicht. Dadurch unterliegt der Abstand zum Eisenkern einer recht großen Schwankung.

Die 30Z-Kettenräder habe ich versucht, etwas zu richten. Ist bei diesen Stahlteilen nicht so einfach, da jegliches Herumbiegen die Nabenpressung löst. Man kann es zwar wieder nachpressen, aber ob es danach besser läuft, ist anscheinend auch eher Glückssache. Jedenfalls funktioniert es mit diesen Kettenrädern auch nicht.

Wenn das Ganze so diffizil ist, dann ist es aus meiner Sicht für ein Anschauungsmodell nicht geeignet und deshalb bleibe ich beim Märklin-Rotor. Bei diesem Motor habe ich gestern Abend noch eine weitere Drehzahl beobachtet - wahrscheinlich 375 Umdr./min.
Um welche Drehzahlen es sich tatsächlich handelt, werde ich heute Nachmittag mal messen.

Beste Grüße
Hans-Gerd

[wdh]

Guten Abend Hans-Gerd!

Deiner Anmerkung kann ich nur beipflichten! Ich denke jedoch, dass der eine oder andere von uns seine Erkenntnisse aus Schrauberei und sonstigen "Bastel"-Tätigkeiten in seine berufliche Tätigkeit einbringen konnte. Mir zumindest hat es auch in der Elektrotechnik immer geholfen, Mechanik und Getriebe verstanden zu haben . In zwei Fällen sogar ganz konkret und erfolgreich: Bei der Konstruktion von Elektronik-Einschüben einmal aus dem Baukasten-System der Fa. Knürr und später noch einmal in klassischer 19 " -Technik. Beide für Industrie-Rechner zum Einbau in Roboter-Steuerschränke bei VW.
Ob solche Kenntnisse heute bei großen Firmen überhaupt noch gefragt sind, weiß ich nicht, denn es wird ja inzwischen fast alles an Zulieferer vergeben. Man schreibt lieber SW. Wir sind mehr eine aussterbende Gattung - et is wie et is und fot is fot
Schön, dass du die Versuche zumindest fortgeführt und zum Abschluss gebracht hast. Dass ausgerechnet der recht primitive kleine Märklin-Rotor so erfolgreich läuft, hätte ich nun wieder nicht erwartet.
Bei mir tat es der 18 Z - Rotor besonders gut - warum auch immer
In den 1950ern besaß ich mal einen kleinen Elektrobaukasten aus der DDR. Grüne Grundplatte, verzinkte Flachbänder und Winkel aus dickem Weicheisen. Im Kasten waren ein zweigeteiltes 6-poliges Polrad aus Blech und eine recht kleine Magnetspule sowie ein Trafo mit 3-5-8 V enthalten.
Dieses Polrad lief sowohl mit Unterbrecher als auch synchron ziemlich problemlos! Nur die losen Spulendrähte brachen mehrfach ab und auch beim Trafo (mit Alu-Wicklung!) trat dieses Problem auf - halt DDR - Technik.
Die verschiedenen Synchron-Drehzahlen sind vermutlich dem recht diffusen, fast offenen Magnetkreis geschuldet. Da entstehen infolge der Oberwellen auch mit- und gegenläufige Asynchrone Drehmomente, die ev. das Einrasten bei halber, einem Drittel(!) oder Viertel der eigentlichen Polzahl ermöglichen .
Dafür gab es mal ein herrliches Beispiel, das unser Professor in der Vorlesung "Kleinmaschinen" brachte: Die Fa. AEG hatte eine Wäscheschleuder auf den Markt gebracht, die von einem relativ schwachen Einphasen-Kondensatormotor angetrieben wurde. War die Schleudertrommel zu stark befüllt worden, lief die Schleuder zwar an, rastete dann aber aufgrund der stark ausgeprägten 5. und 7. Oberwellen bei 1/3 der normalen Enddrehzahl ein.
Die Schleuder tanzte dann durch die Waschküche bis sie schließlich umfiel!
So, genug geschwätzt. Das Uhr-Getriebe für den Motor werde ich aber noch bei Gelegenheit bauen.

Beste Grüße von
Wulf-Dieter

[Hans-Gerd]

Hallo Wulf-Dieter,

Dass ausgerechnet der recht primitive kleine Märklin-Rotor so erfolgreich läuft, hätte ich nun wieder nicht erwartet.

Ich auch nicht und deshalb habe ich mich vorher nie damit beschäftigt.

Diesem Motor konnte ich inzwischen 4 Drehzahlen entlocken. Außer der maximalen Drehzahl von 1500 Umdr./min sind es - wie zu erwarten - noch 750, 500 und 375 Umdr./min. Mit einer größeren Schwungmasse wären vielleicht auch noch 300 Umdr./min machbar.

1500 Umdr./min ist am einfachsten einstellbar, weil die Rotor-Interferenz dann nur langsam ihre Richtung wechselt und der Einschaltmoment recht gut getroffen wird.

Nun kann man den Motor abschalten und auf die nächste Interferenz bei 750 Umdr./min warten; auch hier trifft man den richtigen Moment zum Einschalten noch recht gut.

Auf diese Weise lassen sich mit etwas Geschick sämtliche Drehzahlen durchklimpern, wobei 375 Umdr./min am schwierigsten ist und etwas mehr Strom erfordert.

Ein nettes Manager-Spielzeug, mit dem sich Geschick und Geduld auf die Probe stellen lassen

Beste Grüße
Hans-Gerd

[wdh]

Hallo Hans-Gerd,

gestern habe ich nun in einen neuen Rahmen das passende Getriebe mit der Gesamtübersetzung i = 333 1/3 und den SM mit 18 Z eingebaut.
Die Übersetzung habe ich mit Märklin-Zahnrädern 19/95Z x 19/95Z x 25/50Z x 57/95Z x 30/120Z realisiert. Endlich mal eine Anwendung für das Zahnrad mit 120Z Nr. 31/120
Der Motor lief gleich beim ersten Versuch, sogar noch ohne Öl . Beim Versuch, die eine stärker taumelnde Scheibe zu richten, habe ich die Welle verbogen und auch die Vernietung gelockert (das kennst Du ja ). Im Futter meiner Drehmaschine konnte ich dann alles richten. Nach dem erneuten Zusammenbau gab es zunächst Schwierigkeiten, bis die Spule mit sehr kleinem Luftspalt genau mittig eingerichtet war. Das Getriebe darf nirgendwo streifen oder zwängen! Danach lief der Sekunden/Minutenzeiger ruhig und sicher vor sich hin bei halber Reglerstellung des Märklin-Trafos, etwa 10 V. Das Antriebsmoment an der Minutenwelle bleibt mäßig, reicht aber sicher zum Betrieb des Zeigerwerkes. Die zusätzlichen Übersetzungen von 1 zu 60 und 1 zu 12 habe ich mir geschenkt.
Damit ist diese Aufgabe nun aus meiner Sicht gelöst

Beste Grüße an alle Uhrenbauer!
Wulf-Dieter

[wdh]

Hallo,
weil ich mit meinen bisherigen Motoren nicht zufrieden war, habe ich einen neuen Motor mit 4 Spulen gebaut. Den habe ich, mit der Übersetzung von 1:30 x 1:25 = 1:750, mit einem angedeuteten Sekundenzeiger versehen. Da habe ich nicht schlecht gestaunt: Der braucht genau 2 Minuten für eine Umdrehung.
Ich habe keinen Drehzahlmesser.

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Synchronmotor III 2.jpg

Vielleicht hätte ich es mehr beachten sollen, als Norbert geschrieben hat, er brauchte einen Proxxon Feinbohrschleifer um den Motor zu beschleunigen.

Also bis jetzt laufen alle meine Motoren auf halber Synchrondrehzahl. Für die doppelte Drehzahl sind meine Rotoren wahrscheinlich zu unpräzise. (Eiern und Unwucht)
Mit der neuen Erkenntnis werde ich weiter experimentieren.

Viele Grüße
Ingo

Hallo Ingo,

wie Du siehst, haben wir alle mit den gleichen Schwierigkeiten zu kämpfen gehabt!
Deine letzte Konstruktion gefällt mir ausgezeichnet: Sehr einfach aufgebauter und zugleich stabiler Rahmen mit sehr simplem Getriebe
Hohe Drehzahlen vergrößern vor allem den Laufwiderstand des Rotors infolge der Ventilator-Wirkung, vermute ich . Deshalb gelingt es sehr viel leichter, den großen Rotor mit halber oder gar nur viertel Nenndrehzahl in den Synchronlauf zu bringen. Das spielt ja für den Zweck Uhrantrieb keine Rolle, sobald der Motor nur zuverlässig in eine Synchron-Drehzahl einrastet.
Den Erfolg meines kleinen Zahnrad-Läufers führe daher ich auch auf dessen geringe Drehzahl zurück.

Beste Grüße von Wulf-Dieter

[Hans-Gerd]

Hallo Zusammen,

dann möchte ich hier auch noch kurz meine neuerlichen Aktivitäten kommunizieren.

Inzwischen habe ich den Märklin-Rotor durch einen Rotor mit den großen Metallus-Lochscheibenrädern ersetzt.
Dieses Teil hat bereits eine solche Trägheit, dass es mit den Fingern kaum auf 1500 Umdr./min zu bringen ist. Da ein Start mit Schnur für ein Anschauungsmodell aus meiner Sicht zu umständlich ist, begnüge ich mich mit 750 Umdr./min und damit er bei dieser Drehzahl ordentlich läuft, hat der Rotor nun 8 Pole.
Er läuft sauber und praktisch geräuschlos mit 750 und 375 Umdr./min, etwas widerwilliger auch noch mit 250 Umdr./min. Dieser Motor mit einer senkrechten Welle auf einer Kugel und vielleicht mit einer 2. Spule in Reihe zur Reduzierung der Wärme dürfte aus meiner Sicht auch für eine Uhr schon geeignet sein.

Ein kleiner Tipp sei mir noch gestattet:
Der Eisenkern sollte fest in der Spule sitzen - evtl. gesichert mit einem Federring. Ansonsten könnte er sich losrütteln und irgendwann mit dem Rotor kollidieren - und dann bricht die Spule ab. Asche über mein Haupt, aber genau das ist mir passiert.
DIe Spule konnte ich mit 2-Komponenten-Kleber wieder reparieren. Sollte das nicht dauerhaft halten, dann kann man immer noch den Draht abwickeln, den Spulenkörper mit mehreren M3-Gewinden ausstatten, den Draht wieder aufwickeln und die Spule dann anschrauben. Auch das habe ich schon gemacht - ist zwar lästig, aber in Einzelfällen machbar.

Beste Grüße
Hans-Gerd

[dieselrauch]

Hallo zusammen,
vielen Dank für die vielen Experimente und Beiträge.

Mein quadratischer SM läuft inzwischen zuverlässig. Ich habe mit ihm eine Uhr gebaut, die seit etwa einer Woche gut funktioniert.

Diese Uhr werde ich in einem neuen Betrag ausführlich vorstellen.

Aktuell baue ich diese Uhr noch mal nach. Mit leicht geändertem Rotor.

Viele Grüße
Ingo

[Hans-Gerd]

Hallo Ingo,

Ich habe mit ihm eine Uhr gebaut, die seit etwa einer Woche gut funktioniert.

das hört sich doch sehr vielversprechend an - gratuliere!

Und mit welcher Drehzahl läuft der Motor jetzt letztendlich?

Gruß
Hans-Gerd

[dieselrauch]

Hallo Hans-Gerd,
Die Uhr ist für 750 U/Min ausgelegt und läuft damit. Das ist schon ziemlich schnell. Da muß ich beim Anschieben schon ordentlich zulangen.
Viele Grüße
Ingo