ombouw 50 Hz inductiemotor naar 60 Hz

[maarten bruns]

In mijn huis in mijn woonplaats in Brazilie waar het electiciteitsnet 230 v./60 Hz. levert heb ik een uit Nederland meegenomen nieuwe toilet macerator 230 v./50 Hz 3A. geinstalleerd.
Na minder dan een minuut gefunctioneerd te hebben kreeg het motortje de pomp (met alleen schoon water) niet meer rondgedraaid, logischerwijs door het verschil van de frequenties 50/60 Hz, terwijl het motortje hierdoor eigenlijk alleen maar sneller (20 %) zou moeten gaan draaien.
De motor is voorzien van een 10 uF condensator en heb ik geexperimenteerd met een 12 en een 15 uF condensator wat geen enkele verbetering gebracht heeft.
 
Hierna heb ik de motor aangesloten op een 230 V. 50 Hz. generator, maar tot mijn grote verbazing werkte de motor op wat dus zijn oorspronkelijke correcte voeding is ook niet meer.
Ondanks dat de motor niet doorgebrand is, moet er dus wel iets veranderd zijn toen ik hem op 60 Hz. heb laten werken.
Als je hem bij het starten met de hand "helpt" draait hij nog wel wat moeizaam rond.
Zonder dat helpen maakt hij alleen een brommend geluid.
 
Mijn vragen zijn:
- Wat kan er aan de motor veranderd zijn toen ik hem met 60 Hz. heb laten draaien?
- Kan ik het motortje om laten bouwen naar 60 Hz, zo ja hoe moet dat dan?

[klazon]

Hoe weet je dat de motor niet verbrand is? Heb je beide wikkelingen gemeten? Zo'n motor heeft een hoofdwikkeling, die zit rechtstreeks op de voedingsspanning, en een hulpwikkeling, die staat in serie met de condensator.
Ik vermoed dat de hulpwikkeling is onderbroken.
Als je een andere condensator wil proberen, dan zou ik eerder een kleinere waarde nemen dan een grotere. Dus in dit geval 8 uF.

[maarten bruns]

Bedankt voor je reactie Klazon ik ga de hulpwikkeling doormeten.
Als deze inderdaad doorgebrand zou zijn, blijft natuurlijk nog de vraag waarom en wat moet ik dan doen om dit in de toekomst te voorkomen.

[Olof Bosma]

Het is mogelijk dat de resonantiefrequentie van de condensator en de hulpwikkeling in de buurt van de 60 Hz ligt (lag). Dan kan de stroom sterk toenemen en zo de wikkeling verbranden. In zo'n geval zou ik dus de condensator op voorhand een factor (50/60)² = 0,7 lager kiezen om even ver van de resonantiefrequentie vandaan te blijven.

[maarten bruns]

De beide wikkelingen heb ik doorgemeten en zijn niet onderbroken.
 
De suggesties van Klazon en Olof om een condensator met een lagere waarde te gebruiken lijken mij zeer plausibel; bedoel je met die factor 0,7  dat ik een 9,3 uF of een 7uF condensator zou moeten gebruiken?
 
De wikkelingen zien er uitstekend uit en ook is er geen verbrandingslucht waar te nemen.
 
Hoe kan ik een goede diagnostiek maken die aantoont of de wikkelingen misschien toch te lijden hebben gehad zonder dat deze uiterlijke oververhittingsverschijnselen vertonen?

[Olof Bosma]

Aangezien alles erop wijst dat er wel iets is misgegaan in die motor, denk ik dan dat er sluiting tussen de wikkelingen is ontstaan doordat er isolatie is verbrand. (Die smelt ook eerder dan koper.) Dat is lastiger vast te stellen. Je zou dan de Q van de spoel moeten meten en dat is geen standaard optie van een universeelmeter. Het is gemakkelijker om met een nieuwe motor te beginnen.
In dat geval wel eerst de condensator verlagen. 10 µF zou dan inderdaad 7 µF moeten worden.
Wil je toch die wikkeling controleren, dan zou dat met een omweg kunnen met een toongenerator en een universeelmeter.

[maarten bruns]

Met een nieuwe motor beginnen, betekent in mijn geval dat ik hem opnieuw zal laten wikkelen wat hier gelukkig redelijk betaalbaar is.
wel werpt zich dan de vraag weer op wat het verschil in conceptie is tussen een 50 en een 60 Hz motor; veranderen het aantal windingen of/en veranderd misschien de massa van het weekijzer?

bij het opnieuw wikkelen heb ik dan nu de mogelijkheid om in ieder geval het aantal wikkelingen te laten veranderen, maar dat kan misschien ook weer het veld in negatieve zin veranderen als het weekijzer hetzelfde blijft?

Interessant is dat er in de handel steeds meer elektrische handgereedschappen verkrijgbaar zijn die 50/60 Hz zijn; dat zijn dan wel koolborstel motoren.

[Olof Bosma]

Hoewel ik zo'n akkefietje nooit bij de hand heb gehad, zou ik dan het aantal wikkelingen lager kiezen met een factor √(50/60) = 0,91. Dan wordt de impedantie bij 60 Hz gelijk aan de oorspronkelijke situatie bij 50 Hz. De condensator hoeft dan ook niet meer zoveel verlaagd te worden; dat wordt een factor van 50/60 = 0,83. Dus die 10 µF wordt dan 8,3 µF (dat zal wel 8,2 µF worden).
Misschien kan dat wikkelbedrijf ook wel vaststellen of er inderdaad sluiting in de wikkelingen zit.
In het weekijzer zullen iets meer wervelstroomverliezen kunnen optreden, maar dat zal vermoedelijk weinig voorstellen. Ik kan me voorstellen dat als de motor straks werkt het toerental (in vrijloop) hoger is maar het koppel lager. Dat leidt tot meer slip zodat het uiteindelijke toerental misschien wel daalt. Dit komt het rendement ook niet ten goede en zou dus ook iets meer warmte kunnen opwekken.
Inderdaad zijn koolborstelmotoren veel ongevoeliger voor frequentie.

[klazon]

Dat komt omdat koolborstelmotoren niks doen met de frequentie. Die draaien net zo goed op gelijkstroom. Het verschil kan zijn dat ze bij 60Hz wat sterker vonken.
 
In plaats van dat motortje over te laten wikkelen, is het niet eenvoudiger en goedkoper om een nieuwe motor te kopen?

[Olof Bosma]

In plaats van dat motortje over te laten wikkelen, is het niet eenvoudiger en goedkoper om een nieuwe motor te kopen?

 
We spreken wel over een motor van bijna 1 pk.
 
Aansluitend op #8:
Als je besluit te laten overwikkelen, is het misschien niet veel duurder beide wikkelingen te laten doen. Dan zou je ook de hoofdwikkeling wat kunnen laten afwikkelen. Door die 60 Hz is het ontwikkelde magnetisch veld lager en dat kun je wat opkrikken door minder windingen te gebruiken. De stroom neemt kwadratisch toe bij minder windingen, maar de magnetisatie neemt lineair af. Je zou dus een optimum verwachten bij 50/60 = 0,83 .
Een andere (wellicht betere) optie is beide wikkelingen gelijk te laten, alleen met de condensator voor de frequentie te compenseren (7 µF) en met een autotrafo de spanning wat verhogen. Er is dan 60/50 * 230 = 276 V nodig. Dat is 46 V meer. 48V-trafo's zijn er vast wel. De motor neemt dan wel meer vermogen op, maar dat is misschien ook wel nodig om dat hogere toerental te kunnen halen.

[Michel Uphoff]

Ik ben er nog niet van overtuigd dat er een wikkeling is doorgebrand. Dat heb ik vaker meegemaakt en de motor stinkt ook na dagen nog als het laatste oordeel. Een goed herkenbare en heel penetrante geur. Een 50Hz motor op 60Hz laten draaien is bepaald niet ideaal, maar meestal ook niet desastreus. Het lijkt mij mogelijk dat dit 50-60Hz probleem niet de oorzaak is, maar dat er iets anders aan de hand is.
 
Het kan niet zijn dat er iets mis is met de aansluiting van de elco? Als die aansluiting onderbroken is, krijg je inderdaad zo'n brommende motor die na handmatig aanzwiepen met wat tegenzin aan het draaien te krijgen is.
 
Zit er een centrifugaalschakelaar op samen met een hulpwikkeling? Zo ja, controleer die dan ook even. Als deze schakelaar open staat (hij moet bij niet draaiende motor gesloten zijn), werkt de motor niet. Het zelfde geldt voor een eventueel startrelais.
 
Zitten er beveiligingsvoorzieningen op de motor (clixons bijvoorbeeld), en heb je die gecontroleerd?
 
Heb je het merk en typenummer van die motor?

[maarten bruns]

beste Klazon, Olof en Michel, deze keer wil ik jullie eerst maar eens bedanken voor jullie meedenken in de richting van oplossen van mijn probleem.
 
De macerator/toiletpomp/wc broyeur heb ik 2 jaar geleden tijdens een bezoek aan Nederland gekocht om de simpele reden dat ze hier in Brazilie (nog) niet verkocht werden.
Om zonder veel romslomp de beschikking te hebben over reserve onderdelen heb ik vanwege de zeer goede prijs (€95,-) er meteen 2 gekocht.
Voordat ik ze in mijn koffer gestopt heb heb ik ze met succes in Nederland eerst laten proefdraaien.
Het is een merkloze in China gemaakte pomp die er gewoon goed en degelijk uitziet.
Nu ongeveer een maand geleden ben ik er eindelijk aan toe gekomen om hem te instaleren, met het hierboven beschreven resultaat. 
Ook de reservepomp tobt met hetzelfde probleem.
De motor is niet voorzien van een centrifugaal schakelaar, noch van een startrelais en ook geen beveiligings voorzieningen.
Daar er geen directe aanwijzingen zijn dat de windingen verbrand zouden zijn, voel ik het er meest voor om eerst maar eens met een lichter condensator te gaan experimenteren en ook ga ik op zoek naar een 48 v transfo; alleen weet ik niet hoe ik die dan precies aan zou moeten sluiten. 
 
Er is me veel aan gelegen om het probleem op te lossen ook al zou ik hier nog  wat kosten voor moeten maken, want de prijs van een nieuwe (welke sinds kort uit Frankrijk geimporteerd wordt) is omgerekend €500,-. 

[Benm]

Ik heb ook mn twijfels bij de 60 Hz als hoofdoorzaak van het probleem. Uiteraard is het wel een forse afwijking in frequentie, maar meestal niet genoeg om iets acuut te slopen tenzij het heel specifiek is ontworpen voor een bepaalde netfrequentie. 
 
Hoe zit het daar met de stabiliteit van de netspanning? En heb je gemeten of je echt op 220-230 volt zit, en niet toevallig toch op 127 zoals in bepaalde gebieden gebruikelijk is?
 
Vroeger merkte je meer van een afwijkende netspanning dan tegenwoordig - het gemiddelde apparaat me schakelende voeding (laptop/usb lader, flatscreen tv, etc) werkt onderhand op alles tussen pakweg 80 en 260 volt en van DC tot 440 Hz zonder ook maar iets raars te doen. 

[Olof Bosma]

Zou je de condensator eens op sluiting kunnen controleren? Wanneer de wikkeling en de condensator inderdaad in de buurt van 60 Hz in resonantie komen, ontstaat er een veel te hoge spanning over zowel de wikkeling als over de condensator. En een condensator kan wel reukloos overlijden.

[Michel Uphoff]

Ook de reservepomp tobt met hetzelfde probleem.

 
Oh.. dat is andere koek, die info hadden we eerder kunnen gebruiken. Dan zou je eens kunnen experimenteren met een elco met pakweg 20% minder capaciteit. Maar ik heb er een hard hoofd in en blijf het behoorlijk vreemd vinden dat een eenvoudige 50Hz motor op 60Hz zo in de problemen komt.
 
Wat Olof zegt: De condensator zou misschien doorgeslagen of kortgesloten kunnen zijn. Dat kan je met een multimeter ruwweg controleren. Sluit de aansluitingen van de elco een paar seconden kort zodat deze volledig ontladen is en zet er dan de multimeter (weerstandsmeting, hoogste waarde) op. Je zou een naar overflow ('oneindig') oplopende weerstand moeten zien als je een multimeter van hogere kwaliteit hebt, maar bij een goedkoop multimetertje zal het oplopen van de weerstandswaarde heel snel gaan. Meet je uiteindelijk een niet 'oneindige' weerstand, dan is het ding naar de barrebiesjes.
 

Het is een merkloze in China gemaakte pomp die er gewoon goed en degelijk uitziet.

 
Je hebt er helemaal geen informatie over?
Nergens een typenummer, link naar de website, foto van de motor, gegevens van de elco?
Er zit toch geen printplaat bij zoals bij een aantal broyeurs van bekendere merken?
Heb je de motor ook buiten het toilet getest en zo nee, is de oppomphoogte wel binnen de specificaties?