Krótkie podsumowanie wszystkiego co na razie wiemy o silniku planetarium i sposobach na poprawienie jego działania:
1. Schemat ideowy oryginalnego układu sterowania planetarium: http://i.imgur.com/UeiqZfW.jpg
Interesujące są przewody 11, 12, 13, 14, 15 i 16. 11 i 12: doprowadzenie zasilania, zmostkowane, odpowiednio, z 4 i 3, czyli stroną wtórną włącznika głównego. 11: połączony z 15, zasila terminale początkowe potencjometrów regulacji obrotów przez selektor kierunku 12: zasila odczep centralny F uzwojenia statora silnika 13, 14: łączą odczepy końcowe F2, F1 z terminalami potencjometrów regulacji obrotów 15: połączony z 11, zasila sczotkę A rotora silnika 16: łączy szczotkę B rotora silnika ze szczotką potencjometrów regulacji obrotów
Potencjometry regulacji są nawinięte na wspólnym rdzeniu i mają wspólną szczotkę która może przemieszczać się tylko po jednym z nich naraz. Na tej samej osi zamontowany jest selektor kierunku, w praktyce to bakelitowy bęben z przewodzącą wstawką która cały czas styka się ze środkową szczotką selektora (przewody 11, 15), w pozycji zerowej nie styka się z żadną inną szczotką, po zejściu z pozycji zerowej zwiera przewód 11 z początkiem jednego z dwóch potencjometrów. Celem jest włączenie w obwód, przez przewody 13 albo 14, jednej z dwóch połówek uzwojenia statora, F-F2 albo F-F1. Identyczną funkcjonalność dałby zwykły, pojedyńczy potencjometr i przełącznik SPDT łączący jego zakończenie z odpowiednią połową uzwojenia statora.
UWAGA: nie mam absolutnej pewności że faktyczne połączenia są zgodne ze schematem, listwa zaciskowa zawierająca terminale 11-16 jest trudno dostępna, potrzebuję lepszego oświetlenia i dostępu z drugiej strony żeby zweryfikować zgodność.
2. Mamy do czynienia z silnikiem szeregowo-bocznikowym o nieco nietypowym sposobie sterowania. Uproszczony schemat układu sterowania: https://easyeda.com/normal/motor-3oOa8tPNx.png
Górny schemat to aktualny układ sterowania z pominięciem jednej z połówek uzwojenia statora - naraz zasilana zawsze jest tylko jedna połowa, możemy więc pozwolić sobie na takie uproszczenie. Oznaczenia terminali i numerów przewodów odpowiadają pełnemu schematowi.
Dolny schemat przedstawia sytuację maksymalnego położenia potencjometru, odpowiadającego maksymalnej prędkości. Rotor jest połączony szeregowo ze statorem, zbocznikowany rezystancją 1.4kOhm.
3. Silnik ma aktualnie problem z wystartowaniem na napięciu niższym niż około 70VAC, ale gdy już zacznie się obracać, można zejść z powrotem nawet do 30VAC i uzyskać stabilną, niewielką prędkość obrotu głowicy. Widoczne są wyraźne różnice w działaniu na lewych i prawych obrotach, trudno powiedzieć w tym momencie czy to kwestia różnic w parametrach połówek uzwojeń statora czy nierównomiernego zużycia lewych i prawych powierzchni zębów w przekładniach ślimakowych. Możliwe są też różnice w dokładnej charakterystyce potencjometrów.
4. Prąd pobierany podczas pracy z oryginalnym układem sterowania wynosi aktualnie 150-350mA.
5. Silnik tego typu z pewnością nie będzie działać z falownikiem, jego obroty nie są w żaden sposób związane z częstotliwością napięcia zasilającego, mamy więc dwie możliwości zastąpienia rezystancyjnej regulacji obrotów: - autotransformator regulowany - zasilanie prądem stałym z przetwonicy o regulowanym napięciu wyjściowym
W sobotę przeprowadziliśmy próby uruchomienia silnika z autotransformatorem oraz źródłem DC, przy czym zostały wykonane na połączeniu szeregowym bez rezystancji bocznikującej rotor.
6. Po podaniu 90VDC silnik nie zaczął się kręcić, ograniczenie prądowe zasilacza ustawione na 100mA zadziałało i obniżyło napięcie do 35VDC. Nie zwiększałem ograniczenia żeby nie ryzykować uszkodzeń, podejrzewam że ten silnik, mimo że teoretycznie zalicza się do silników uniwersalnych, nigdy nie był przewidziany do pracy z prądem stałym i nawet gdyby się uruchomił, mógłby mieć tendencję do przegrzewania się, szczególnie w wypadku przeciążenia zbyt dużym oporem mechanizmu.
7. Po podaniu napięcia z autotransformatora silnik nie zaczął się kręcić, ale pobierany prąd nie przekroczył 70mA nawet dla pełnych 230VAC. Zaznaczam: test został przeprowadzony przy szregowym połączeniu rotora i statora, *bez* bocznikowania rotora. Jestem w tym momencie niemal pewien, że to był po prostu zbyt mały prąd wzbudzenia na statorze żeby pokonać opór przekładni a rolą bocznikowania rotora jest m.in. umożliwienie przepływu większego prądu przez stator niezależnie od prądu przepływającego przez rotor.
8. W następnej kolejności - we wtorek, niestety w poniedziałek nie będę w stanie - planuję przeprowadzić test identyczny jak wyżej ale z bocznikiem około 1.4kOhm na rotorze, żeby wymusić wyższy prąd wzbudzenia.
9. Jeśli test zakończy się sukcesem, planuję użyć tego autotransformatora: http://el-sklep.com/autotransformatory-regulacyjne-oiea/51-auto-oiea-1-autot...
Jego wydajność prądowa jest wciąż sporo większa niż potrzeba, ale nikt nie produkuje mniejszych autotransformatorów regulowanych, a jest wystarczająco mały żeby się zmieścił pod panelem. Tył osi jest odsłonięty, można ją łatwo przedłużyć i zamocować serwo do automatycznego nastawiania.
On Mon, 25 Apr 2016 04:38:46 Remigiusz Marcinkiewicz wrote:
- W następnej kolejności - we wtorek, niestety w poniedziałek nie będę w
stanie - planuję przeprowadzić test identyczny jak wyżej ale z bocznikiem około 1.4kOhm na rotorze, żeby wymusić wyższy prąd wzbudzenia.
Test został przeprowadzony i zakończony pełnym sukcesem, przy świadkach i z dokumentacją fotograficzną. Uruchomiłem silnik całkowicie poza oryginalnym układem sterowania, podłączony zgodnie ze schematem który udostępniałem wcześniej (dolny z https://easyeda.com/normal/motor-3oOa8tPNx.png ) czyli w układzie szeregowym z bocznikiem 1.4kOhm, zasilanym przez autotransformator regulowany. Silnik zachowywał się tak samo jak sterowany oryginalnym potencjometrem.
- Jeśli test zakończy się sukcesem, planuję użyć tego autotransformatora:
http://el-sklep.com/autotransformatory-regulacyjne-oiea/51-auto-oiea-1-autot ransformator-regulacyjny-breve.html
Zamawiamy. Panie Piotrze, jakie dane do faktury?
Poza tym, proponuję, aby Muzeum wysłało do Carl Zeiss zapytanie o dokumentację modelu ZKP 2 (pochodzi z niego aktualny silnik, chciałbym porównać układy sterowania) oraz dokumentację techniczną przekładni ślimakowych w naszym ZKP 1, w szczególności rysunki i wymiarowanie ślimacznicy w pierwszym stopniu przełożenia, na wypadek gdyby okazało się że trzeba ją wymienić. Wygląda na to, że seria ZKP jest nadal kontynuowana (na zeiss.com można zobaczyć model ZKP 4), a jest duża szansa że utrzymują dokumentację do starszych modeli.
Dalsze plany zanim przyjdzie transformator: przegląd mechaniki, szczególnie pierwszej przekładni ślimakowej. W pomieszczeniu planetarium mamy już dodatkowe oświetlenie i stoły, trzeba zebrać się w 3-4 osoby, zabrać statyw i kamerę żeby nagrywać proces demontażu, trochę rozpuszczalników i nowe smary - i zabrać się za ten mechanizm ze śrubokrętem. Proponowałbym piątek po 13 - proszę zainteresowanych pomocą o zgłoszenie się.
On Tue, 26 Apr 2016 18:02:03 Remigiusz Marcinkiewicz wrote:
- Jeśli test zakończy się sukcesem, planuję użyć tego autotransformatora:
http://el-sklep.com/autotransformatory-regulacyjne-oiea/51-auto-oiea-1-aut ot ransformator-regulacyjny-breve.html
Docelowy transformator został dziś przetestowany w takim samym układzie sterowania jak wcześniej duży, działa poprawnie. Czas na zaprojektowanie układu z serwem do nastawiania napięcia.
Dalsze plany zanim przyjdzie transformator: przegląd mechaniki, szczególnie pierwszej przekładni ślimakowej. W pomieszczeniu planetarium mamy już dodatkowe oświetlenie i stoły, trzeba zebrać się w 3-4 osoby, zabrać statyw i kamerę żeby nagrywać proces demontażu, trochę rozpuszczalników i nowe smary - i zabrać się za ten mechanizm ze śrubokrętem.
Silnik, pierwsza przekładnia i ślimak z drugiej przekładni okazały się jeszcze łatwiejsze do zdjęcia niż myślałem. Po częściowym demontażu i czyszczeniu są aktualnie na stole, czekają na dodatkowe narzędzia. Dotychczasowe spostrzeżenia i wnioski:
- szczotki silnika przydałoby się wymienić, widać że pracują pod kątem bo przy długości która im została nie są odpowiednio stabilizowane. To niepożądane zjawisko w silniku dwukierunkowym. Nie jest to sytuacja krytyczna, podziałają jeszcze trochę, ale trzeba się rozejrzeć za nowymi. Pewnie trzeba będzie je dorabiać na wymiar, najlepiej od razu kilka kompletów.
- oś silnika jest osadzona na łożyskach kulkowych starego typu, bez żadnych uszczelnień czy osłon i nieposiadających wewnętrznego pierścienia - kulki poruszają się bezpośrednio po osi. Opór ruchu silnika jest tak duży (niezależnie od tego, czy są założone szczotki), że wymiana łożysk wydaje mi się niezbędna. Będzie konieczne użycie łożysk niskoprofilowych, zapewne igiełkowych, żeby zmieścić się w grubości oryginalnych łożysk pozbawionych wewnętrznego pierścienia.
- nie udało mi się rozkręcić silnika do czyszczenia wewnątrz, nie miałem przy sobie bitów spanner potrzebnych do ruszenia nakrętek trzymających przednią pokrywę - nie spodziewałem się takiego sposobu mocowania zamiast normalnych śrub lub nakrętek sześciokątnych.
- pierwsza przekładnia jest w zaskakująco dobrym stanie - stalowy ślimak nie ma absolutnie żadnych śladów zużycia, mosiężne koło ślimakowe jest delikatnie wytarte ale nie sprawia wrażenia zdeformowanego.
- do całkowitego wyczyszczenia przekładni i silnika muszę wybić trzpienie ustalające elementy na osiach, do tego również nie miałem dzisiaj sprzętu
- łożyskowanie pierwszej przekładni wykonano panewkami mosiężnymi z olejowaniem z gąbki dociskanej sprężyną (po jednej pod dużymi śrubami na górze przekładni, wspomnianymi w instrukcji). Panewki i oś pod nimi są w bardzo zadowalającym stanie, ale gąbki zamieniły się w pręty zaschniętego syfu i resztek smarów i olejów z ostatnich kilku dekad, raczej nie do uratowania. Trzeba dorobić, ewentualnie wymienić panewki na samosmarowne (np. brąz powlekany teflonem lub kompozyt miedziowo-grafitowy)
- ślimak drugiej przekładni jest prawie jak nowy - widać wprawdzie minimalne przetarcie w środkowej części, ale nawet tam fabryczna powłoka pasywowanej stali nie starła się całkowicie.
- łożyskowanie ślimaka drugiej przekładni wykonano łożyskami kulkowymi bez osłon ale o typowej budowie. Obracają się swobodnie ale i tak dobrze byłoby je wymienić na współczesne, uszczelniane.
- koło ślimakowe drugiej przekładni wygląda dobrze. Wyjęcie go wymagałoby zdemontowania całej głównej osi obrotu, ale to raczej nie ma sensu. Ta część mechanizmu obraca się swobodnie.
Przy okazji zauważyłem, że jedna z listw stykowych łączących przewody biegnące do projektora bardzo silnie się nagrzewa, zdecydowanie bardziej niż powinna przy takiej mocy podłączonego oświetlenia. Do sprawdzenia wszystkie punkty łączenia przewodów, to może mieć związek z przegrzewającymi się projektorami planet.
Następny krok: pełny demontaż i czyszczenie wnętrza silnika, pomiary osi i gniazd łożysk w celu dobrania zamienników. Chciałbym w tym celu zabrać silnik do naszego warsztatu żeby oszczędzić sobie dalszych niespodzianek z brakującymi narzędziami oraz uniknąć wożenia w te i we wte delikatnego sprzętu pomiarowego. Zabrałbym dzisiaj, ale nie mogłem się dodzwonić żeby zapytać o zgodę.
-
Remigiusz Marcinkiewicz