Spulenansteuerung

Bild .1: Starkstromaufbau

Einleitung

Die Spulenansteuerung haben wir mit einer H-Brückenschaltung realisiert. Die Evaluation des eingesetzten 4-Q-DC-Choppers von Lenze dauerte lange (15 Firmen haben wir angeschrieben). Die Hersteller von Motorenansteuerungen der benötigten Leistungsklasse setzen im Allgemeinen nicht mehr auf Gleichstrommotoren. Sie stellen statt dessen Frequenzumrichter für bürstenlose Motoren her.

Der gewählte Chopper weist eine hohe Taktfrequenz auf, damit der entstehende Lärm erträglich bleibt.

Natürlich gäbe es auch geeignete Leistungsverstärker für den Laborbedarf, doch übersteigt deren Preis unsere Möglichkeiten.

Mechanik

Für eine maximale Flexibilität haben wir die Spulenansteuerung auf einen Laborwagen gebaut. Alle gefährlichen Teile sind mit einer Acrylglasplatte vor Berührung geschützt. Wir haben zudem darauf geachtet, dass die Ansteuerung übersichtlich ist.

Aus diesem Grunde mussten diverse Aluminiumplatten und -profile angefertigt werden [Anhang B1].

Starkstromaufbau

Mit der erforderlichen Leistung von rund 9kW ist ein Aufbau nicht mehr einfach zu realisieren.

Um unsere Studienkollegen nicht zu beeinträchtigen, setzten wir Netzfilter ein, welche das Netz vom Chopper abkoppeln. Damit die Spulen nicht unnötig erwärmt werden, brauchten wir Filter, welche den Wechselstromanteil der Chopperausgangsspannung von der Spule fernhalten. Zudem helfen die Filter die Störstrahlung zu verringern. Um die Spulen vor Überhitzung zu schützen, bauten wir eine unabhängige Schutzschaltung.

Zudem ist das schnelle Ausschalten der Spulen ziemlich schwierig, muss doch viel Energie aus dem Magnetfeld herausgezogen werden. Schliesst man die Spulen bei einem Notstop einfach kurz, so dauert es einige 100ms bis das Feld abgebaut ist. Um den Feldabbau bei einem Notstop zu beschleunigen, haben wir eine Schaltung mit Varistoren entwickelt, welche die Energie der Spulen aufnimmt.

Selbstverständlich haben wir die Chopper auch noch mit Sicherungen vor Überlast geschützt. Damit unsere Sicherheit gewährleistet wird, haben wir einen "fliegenden" Hauptschalter mit Notaustaste realisiert.

Wir haben aus Kosten- und Umweltschutzgründen möglichst viele Occasionsbauteile eingesetzt [Anhang B2].

Bild .2: Ansteuerungsprinzip für eine Spule