Bremsgerät BR400-25L defekt

[Erich S. (alterhase)]

Sie haben ein defektes Bremsgerät? Ein BR400-25L von "Peter electronic" 
vielleicht?
Dann habe ich eventuell ein paar hilfreiche Tips für Sie:

Doch langsam, zuerst eine kleine Beschreibung, was das Gerät machen soll 
(damit hier alle mitlesen können, auch jene, die [noch] kein Problem 
damit haben und auch jene, die gar kein solches Bremsgerät haben).

Bremsgeräte braucht man, um bei Maschinen mit schnell laufenden 
Werkzeugen diese nach dem Ausschalten schnell zum Stillstand zu bringen. 
Nach dem Ausschalten gönnt dieses Gerät dem Antriebsmotor noch 250 ms 
zum Abbau der Remanenz. Dann lässt es pulsierenden Gleichstrom über 2 
Motorphasen fließen. Das Gerät prägt also ein stehendes Drehfeld (ist 
gleich "Stehfeld") ein. Der noch drehende Rotor wird dabei stark 
abgebremst als Reaktion auf die induzierten Ströme im Kurzschlussläufer. 
Nach kurzer Zeit (einige Sekunden) wird der Gleichstrom abgeschaltet und 
das Gerät geht wieder in Bereitschaft.
Die Höhe des Bremsstroms läßt sich an der Front des Gerätes einstellen. 
Die Zeit, während dieser Bremsstrom eingeprägt wird, könnte über den 
Drehkodierschalter S1 eingestellt werden, so er bestückt ist. Bei meinen 
Exemplaren war er nicht bestückt, was zur Defaultzeit von 8 Sekunden 
geführt hat.

Was macht das Teil nun im Fehlerfall?
Die grüne LED H1 signalisiert vorhandene Versorgung, die gelbe LED H2 
signalisiert laufenden Bremsvorgang (ab Maschinenstop), der Antrieb der 
Maschine bremst aber nicht!

1.) Einmal war ganz einfach der Thyristor V2 (siehe Schaltbild) kaputt. 
Ok, hier war vielleicht der Bremsstrom zu groß oder es wurde in zu 
rascher Abfolge aus- und eingeschaltet und damit der Thyristor zu heiß. 
V2 ausgetauscht - läuft wieder.

2.) Die zweite und häufigere Variante erklärt sich etwas komplizierter. 
Hier beobachteten die Bediener der Maschine, dass das Verhalten ca. 2 
Jahre lang ok war. Danach folgte eine Phase in der die Maschine zunächst 
selten, dann immer öfter und schließlich generell nicht mehr bremste.
Sichtbare Schäden waren keine festzustellen. Also habe ich die Schaltung 
im Stand-Alone-Betrieb am C6 von einem externen Netzgerät mit ca. 26 V 
fremdversorgt. Die Stromaufnahme war bei Bereitschaft ca. 5 mA bei 
Bremsbetrieb ca. 53 mA. Und die Schaltung hat gearbeitet wie sie sollte.

Als nächstes testete ich den Betrieb mit 400V~ an L1,L2. 
Leerlaufspannung an C6 ca. 26V. Bei ausgelöstem Bremsablauf ist die 
Spannung hier aber auf 8,8 V (!) zusammengebrochen. Das reicht zwar noch 
um die grüne LED schwach, die gelbe LED hell leuchten zu lassen und den 
Mikrocontroller zu versorgen, es reicht aber nicht mehr um die 3 Rélais 
K1.1, K1.2 und K2 mit ausreichend Haltestrom zu versorgen. Die 3 Rélais 
ziehen ganz kurz an (Geräusch), fallen aber sofort wieder ab. Mit 
abgefallenen K1-Rélais kann die Schaltung logischerweise nicht bremsen. 
Es müssen während der "Ablebensphase" nicht zwingend jeweils alle 3 
Rélais abgefallen sein - jede Kombination ist möglich. Auch ein Abfallen 
wärend der Brems(gleich)strom fließt, ist durchaus nicht auszuschließen.
Die möglicherweise beteiligten Bauteile V8, V9 und R9 waren in Ordnung. 
C4 aber hatte statt 470 nF nur mehr 304 nF. C4 ist ein selbstheilender 
Folienkondensator. Er dürfte schon einiges "erlebt" haben - ein 
Durchschlag: heilt aus; auch mehrere. Viele tausend hinterlassen dann 
doch Spuren, indem die Kapazität abnimmt.
Nach Austausch von C4 durch einen neuen Kondensator (mit wieder 
470nF,400V~) hat die Schaltung wieder gearbeitet wie sie soll.

Dennoch wollte ich wissen, wieviel sich jetzt an Spannungen und Strömen 
geändert hat.
U (L1,L2):         406 V~
U an C6 (standby):  27,2 V
U an C6 (bremsen):  12,8 V
An den 3 Rélais liegen nun im Bremsfall statt 8,8 V wieder 12,8 V an. 
Für 24V-Rélais nicht gerade üppig doch zum Halten reichts noch. Zum 
Anziehen können sie sich am geladenen C6 bedienen. Ist ein knappes 
Design, das nur geringen Kapazitätsverlust am C4 duldet.

In dieser Form stellt Peter electronic das Bremsgerät heute nicht mehr 
her. Es gibt ein Nachfolgemodell (fast Klemmen-kompatibel) und wen 
wunderts, man hat den kapazitiven Vorwiderstand durch einen kleinen 
Trafo ersetzt.

Im ersten Bild (Anhang) sieht man die Schaltung nach Demontage des 
Kühlkörpers. Der "Schlingel" C4 ist der gelbe Folienkondensator links 
hinten. Im zweiten Bild (nun 180° gedreht) ist C4 durch einen neuen 
Kondensator ersetzt worden.

Vielleicht konnte ich damit den einen oder anderen BR400-25L retten. 
Wenn dem so ist, freue ich mich über jede positive Rückmeldung.

Eine Warnung noch zum Schluss:
Reparaturen und vor allem Arbeiten and Schaltungen, die mit 400V~ 
versorgt sind, sollten sich wirklich nur jene zutrauen, die die 
notwendige Ausbildung, Erfahrung und die passenden Werkzeuge haben!
Kondensatoren wie der C4 können auch nach Abschalten der Versorgung 
gefährliche Ladung in sich tragen!


Ich wünsche euch gutes Gelingen,
Erich Schnitzer.

[Armin X. (werweiswas)]

Danke für die schöne Beschreibung.
Nur frage ich mich warum in diesen ganzen Kondensatornetzteilgeschichten 
immer diese bescheuerten X2 Kondensatoren mit gerade mal etwas mehe als 
Netznennspannng zum Einsatz kommen müssen?
Warum baut man da, wenns schon Sicher sein muss, nicht gleich MKP oder 
FKP mit 1000V Spannungsfestigkeit ein?
Ich musste bei uns im Haushalt in letzter Zeit auch zwei Stück 
austauschen. X2 mit 275V Spannungsfestigkeit.

MfG

[Hubert G. (hubertg)]

Armin X. schrieb:
> Nur frage ich mich warum in diesen ganzen Kondensatornetzteilgeschichten
> immer diese bescheuerten X2 Kondensatoren mit gerade mal etwas mehe als
> Netznennspannng zum Einsatz kommen müssen?
> Warum baut man da, wenns schon Sicher sein muss, nicht gleich MKP oder
> FKP mit 1000V Spannungsfestigkeit ein?

Ist wohl eine Frage von Preis und Größe.
Ich tausche öfter solche Kondensatoren aus, aber in die wenigsten Geräte 
passt einer mit größerem Volumen hinein.

[Erich S. (alterhase)]

Hallo Hubert,
da hast du genau recht. Ich hatte bei diesen Reparaturen schon nach 
spannungsfesteren Varianten gesucht, bin aber an den Platzverhälnissen 
gescheitert. Im Platinenlayout war überhaupt nur ein Rastermaß von 22,5 
mm vorgesehen. Somit war schon die original bestückte Variante mit einem 
Beinchen in der Luft über anderen Bauteilen verlötet...
Dieser WIMA mit Raster 27,5 mm war das Maximum was ich unterbringen 
konnte. Mir hätten auch 560 nF (statt 470 nF) gut gefallen - aber das 
war noch illusorischer.

mfG Erich.

[Thomas L. (roadrunner85)]

Hallo Leute,

Cool dass sich mal jemand die mühe macht und diese teile näher 
erläutert.

Ich beschäftige mich auch seit einiger zeit mit solchen Bremsgeräten da 
ich ihre Funktionsweise bezüglicher der Einweggleichrichter-Schaltung 
noch nicht ganz verstehe.
Ich hab die ganze Funktion einmal ohne modul mit eigener schaltung zu 
Hause an einem 3kw drehstrommotor ausprobiert. Spannungsversorgung hab 
ich ein 12V DC netzteil genommen mit 1,2A. Da die schwungmasse am Motor 
nicht vorhanden war, bzw nix an der Welle montiert war hats wunderbar 
geklappt und der motor stand innerhalb von 2s still. Also plus an L1 und 
GND an L2. Wie die ganze sache aber aussieht, wenn ein Kreissägeblatt 
dran wär weis ich nicht, hab ich noch nicht getestet, da ich persönlich 
glaube, dass man mit 12V und 1,2A da nicht mehr weit kommen wird, da die 
Gleichspannung ja ca. das 2,5 fache des Gerätenennstromes sein soll!? 
Hab ich zumindest nach langen recherchen gelesen, bitte berichtigt mich, 
wenn ich da falsch liege.
Was ich noch nict ganz kapiere ist wie eine gleichspannung im 
drehstrommotor funktionieren soll ohne Ground? Die Module laufen ja so, 
dass bei L1 und L2 eine gleichspannung anliegt bzw. ist das ja 
eigentlich eine mischspannung oder? aber wo kommt dann die masse her, 
dass der gleichstrom einen geschlossenen Stromkreis bildet?

Vl. kann mir das ja wer erklären?

Vielen Dank

[Erich S. (alterhase)]

Hallo Thomas,

im Bremsfall fließt Strom im Wesentlichen nur während der Halbwelle, bei 
der L2 eine positive Spannung gegenüber L1 führt. Er fließt also bei L2 
rein, dann über den geschlossenen K1.2 zur Motorphase "V" (der Motor ist 
im Schaltbild nicht dargestellt), kommt dann aus dem Motor beim 
Anschluss "U" über den ebenfalls geschlossenen K1.1 wieder in die 
Schaltung zurück, fließt dann über den Thyristor V2 (so er durch die 
Bremsstromsteuerung bereits gezündet wurde) und schließlich bei L1 
zurück in das Drehstromnetz.

Zeitlich gesehen fließt der Bremsstrom ab dem Zünden des Thyristors, bis 
der Strom durch die Motorphase den Haltestrom des Thyristors 
unterschreitet. Das kann, je nach Induktivität der Motorwicklung, über 
den nächsten Spannungsnulldurchgang hinaus gehen.

Während der anderen Halbwelle fließt nur eine "Kleinigkeit" über C4/R9 
(Versorgungsstrom der Bremsschaltung) und noch eine kleinere 
"Kleinigkeit" über R1/C1.

Deine erste Frage, was passiert, wenn am Motor eine Drehmasse 
(Kreissägeblatt o.ä.) mitläuft, ist einfach zu beantworten: die Zeit bis 
zum Stillstand der Motorwelle wird steigen. Wenn es dir zu lange bis zum 
Stillstand dauert, kannst du den Brems(gleich)strom erhöhen. Das macht 
der BR400-25 genauso, wenn du am Bremsstrompoti drehst...

mfG
Erich.

[Thomas L. (roadrunner85)]

Ich glaube mal gelesen zu haben, dass die effizienz bei solchen geräten 
um 10% steigen würde, wenn es eine spannung mit brückengleichrichter und 
glättungskondensator wäre. Stimmt dass?

[Erich S. (alterhase)]

Wie groß die energetische Effizienz während ein paar Bremssekunden ist, 
steht bei solchen Bremsschaltern nicht besonders im Vordergrund. Da 
zählen Bauteil- und Platzaufwand deutlich mehr.
Es ist nicht einmal besonders wichtig, ob im Bremsfall ein "schöner" 
Gleichstrom oder ein effektiv gleich stark wirkender, pulsierender 
Gleichstrom fließt - Hauptsache, man bewirkt starke Ströme im 
Kurzschlussläufer und wandelt damit die kinetische Energie der Maschine 
letztlich in Wärme um.

Übrigens (Anmerkung zu deinem vorherigen Post), wenn du selbst 
Bremsversuche machst, bedenke, dass beim scharfen Abbremsen eines 
schnell drehenden Werkzeugs (z.B. Kreissägeblatt) sichergestellt sein 
muss, dass sich die Einspannung des Werkzeugs dabei nicht lösen darf. 
D.h., dass die Einspannung Drehmomente beiderlei Vorzeichens aufnehmen 
können muss - nicht, dass dir ein Kreissägeblatt um die Ohren fliegt...!

mfG Erich.

[Thomas L. (roadrunner85)]

Erich S. schrieb:
> Übrigens (Anmerkung zu deinem vorherigen Post), wenn du selbst
> Bremsversuche machst, bedenke, dass beim scharfen Abbremsen eines
> schnell drehenden Werkzeugs (z.B. Kreissägeblatt) sichergestellt sein
> muss, dass sich die Einspannung des Werkzeugs dabei nicht lösen darf.
> D.h., dass die Einspannung Drehmomente beiderlei Vorzeichens aufnehmen
> können muss - nicht, dass dir ein Kreissägeblatt um die Ohren

Hab die bremsversuche ohnehin an einem motor gemacht wo nichts auf der 
welle montiert war. Bei meiner kreissäge ist auf der welle eine mutter 
die in drehrichtung anzieht um ein lockerwerden vom blatt zu verhindern. 
Wie berechne ich denn die nötige gleichspannung, die gebraucht wird für 
eine vollständige bremsung? Und spielt dabei die Spannung in Volt eine 
rolle oder der strom in ampere? Ich hab dazu google auch schon intensiv 
befragt und dort ist immer die rede von dem 2,5 fachen des 
gerätenennstromes.

Beispiel mein 4kw Kreissägemotor bei 400 volt und 0,84 cosphi, 
6,82ampere.
Dass wären dann 6,82*2,5 = ca. 18 volt.
Aber wieviel ampere bei 18 volt würde man brauchen?

Achso, der motor läuft im dreieckbetrieb mit anlaufschütz

[Erich S. (alterhase)]

Thomas L. schrieb:
> Bei meiner kreissäge ist auf der welle eine mutter
> die in drehrichtung anzieht um ein lockerwerden vom blatt zu verhindern.

Genau das habe ich damit gemeint:
Bei "Kreissägebetrieb" zieht die Mutter zu und hält das Blatt fest - bei 
Bremsbetrieb treibt das Kreissägeblatt die Mutter auf und gibt ev. das 
Blatt frei - also Vorsicht!

Strombedarf zum Bremsen:
wenn dein Motor 6,82 A Nennstrom aufnehmen kann, kannst du ihm für ein 
paar Sekunden durchaus den 2,5-fachen Gleichstrom (17 A) als Bremsstrom 
zumuten. Welche Gleichspannung dabei an die Motorklemmen zu legen ist, 
hängt vom Wicklungswiderstand des Motors ab. Den kannst du mit einem 
Ohmmeter für kleine Widerstände (ev. mit deinem Multimeter) messen.


mfG Erich.

[Thomas L. (roadrunner85)]

Erich S. schrieb:
> Strombedarf zum Bremsen:
> wenn dein Motor 6,82 A Nennstrom aufnehmen kann, kannst du ihm für ein
> paar Sekunden durchaus den 2,5-fachen Gleichstrom (17 A) als Bremsstrom
> zumuten. Welche Gleichspannung dabei an die Motorklemmen zu legen ist,
> hängt vom Wicklungswiderstand des Motors ab. Den kannst du mit einem
> Ohmmeter für kleine Widerstände (ev. mit deinem Multimeter) messen.
>
> mfG Erich.

Der Widerstand wäre dann zwischen L1-L2 L2-L3 und L3-L1 zu messen oder? 
Und sind die brücken am klemmbrett herauszunehmen, oder kann der motor 
im dreieck verschaltet vleiben? Spannung darf am motor natürlich keine 
anliegen.
Welche Formel giltet dann für die Berechnung der Spannung?
U=R*I.
Oder.
U=P*I* Wurzel3*cosphi?

[Erich S. (alterhase)]

Wenn der Motor im Dreieck betrieben wird, misst du beispielsweise 
zwischen den Klemmen U und V. Das Resultat ist natürlich nicht ein 
einzelner Strangwiderstand, sondern der resultierende Widerstand eines 
Stranges, dem die Serienschaltung der anderen beiden Stränge parallel 
geschaltet wurde. Die Brücken am Klemmbrett sollst du dabei nicht 
verändern.

Wie teilt sich dann dein Brems-Gleich-Strom auf?
2/3 des Gesamtstroms fließen z.B. von U nach V über eine Wicklung, das 
restliche 1/3 fließt von U über W nach V über die Serienschaltung der 
anderen beiden Wicklungen.
Da in der Bremssituation Gleichstrom fließt, kannst du näherungsweise 
mit U=R*I rechnen. Näherungsweise deshalb, weil der Gleichstrom (bei 
Verwendung des BR400-25) pulsiert und daher die Impedanzen auch eine 
Rolle spielen. Wenn du, wenn ich dich richtig verstanden habe, deinen 
Bremsstrom aus einem Netzgerät lieferst ("schöner" Gleichstrom), dann 
ist die Rechnung auch exakt.

Bei der Dimensionierung des Bremsstroms solltest du vielleicht am 
anderen Ende beginnen und dir die Fragen beantworten:
* in welcher Zeit will ich nach dem Ausschalten den Werkzeugstillstand 
erreichen.
* Muss ich tatsächlich 2 Sekunden später das Kreissägeblatt wechseln.
* Welche mechanischen Beanspruchungen treten in der Maschine ev. auf 
(bei Kreissäge noch recht überschaubar, aber es gibt auch andere 
Werkzeugmaschinen mit Getrieben, Zahnriemen, usw...)? Erst wenn dabei 
herauskommt, dass das Werkzeug zu lange ausläuft stellt sich die Frage, 
wie weit kann ich den Bremsstrom noch erhöhen, bin ich schon beim 
2,5-fachen Nennstrom des Motors angekommen und wie lange muss ich dort 
mindestens bremsen (der BR400-25 bremst per default 8 Sekunden - könnte 
aber auch länger, wenn das nicht reichen sollte {siehe Schaltbild}).

mfG Erich.

[Thomas L. (roadrunner85)]

Hallo Erich,

Danke dass du so viel Geduld mit mir hast und alles so toll erklärst.
Ich hab jetzt vom Motor Typenschild ein Foto gemacht, damit mal die 
Daten klar sind womit ich es zu tun habe. Es handelt sich um eine 
Wippkreissäge zur Brennholzverarbeitung mit Blattdurchmesser 700mm und 
direkter Montage am Motor (ohne Riemen, umsetzung etc.) Verschaltet ist 
der Motor wie gesagt im Dreieck bei 380V Die Zeit bis zum Stillstand 
würde ich persönlich sagen kann ruhig zwischen 5-10 Sekunden sein, je 
nach Aufwand und Schaltungsaufbau. Zum Thema welche art der Bremsung, 
glaube ich, dass die Variante hier mit der Einweg Gleichrichtung 
zwischen L1 und L2 sicher mehr sinn macht, bzw. einfacher zu realisieren 
wäre. Bei der Bremsung über ein Netzteil mit Brückengleichrichtung, 
müsste man noch berechnen wieviel VA der Trafo leisten muss.

Der Nennstrom vom Motor beträgt 9,20A und somit der Bremsstrom bei 
9,20*2,5=23 A. Auf alle Fälle wäre die erste Frage sicher einmal der 
Wicklungswiderstand um eben die notwendige Gleichspannung berechnen zu 
können.

Mfg: Thomas