Selbstbau Styroporschneider bzw. Styroporsäge

[andi67]

Hallo!

Ich kenne das Forum hier schon lange und lese viel mit. Speziell Solarlampen interessieren mich (-> Qtree).
Aber darum geht es mir jetzt nicht.
Ich möchte mir eine Styroporsäge selber bauen. Zuerst einen Bausatz gekauft (mit Triac und Diac etc.) aber das einzige, was heiss wird, sind die Hochlastwiderstände. Konstantan nur mässig warm. Schaltplan habe ich angehängt. Falls ich gegen irgendwas verstoße, diese bitte löschen!
Die Schaltung habe ich definitiv richtig zusammengebaut auch keine Lötbrücken etc. Beim Triac habe ich erst recherchieren müssen, da die Zeichnung nicht eindeutig war.
Selbst ein schwächeres NT mit nur 1A brachte nur heisse Widerstände. Vielleicht hat ja jemand eine Idee, was das sein könnte.

Aber: ich habe ja noch verschiedene regelbare NTs von Eisenbahnen (AC und DC mit Spannungen bis24V und Strömen bis 3A). Konstantandraht mit 5 Ohm/m habe ich auch. Kann man da nicht was simples draus machen? Hat jemand eine Idee?
Einfach nur den Konstantan anschliessen bewirkt, dass ein AC-Trafo (Märklin) mit 16VA und 16V heiss wird, der Draht zwar auch, aber ich befürchte das Abrauchen des Trafos.

Um die Mechanik gehts mir nicht, sondern nur um die Elektrik/Elektronik.

Besten Dank!

[Borax]

Hallo andi67,

welcome on board!

Ich würde es mit PWM Steuerung und einem Mosfet versuchen. Im Prinzip so was:
viewtopic.php?p=72970#p72970 (Schaltung 3).
R3 stark verkleinern (ca. auf 50Ohm), Transistor Q1 und Shunt (R4) weglassen (Konstantstrom brauchst Du ja nicht).
Die Schaltung braucht aber Gleichspannung mit maximal 16V. Wie groß soll Deine Styroporsäge werden? Bei 1m Länge mit 5Ohm/m würden so (16V) maximal 3A fließen. Bei kürzerem Draht natürlich entsprechend mehr.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Ich frage mich, was R1 und R3 (2 x 2,2 Ohm in Reihe,a slo 4,4 Ohm) in Reihe geschaltet mit dem Konstantandraht sollen, zumal man ja ohnehin schon per Triac die Leistung regeln kann (heute würde man dazu wohl eher einen MOSFET-Transistor und eine PWM nehmen, allerdings macht das nur mit Schaltnetzteil Sinn, da ansonsten am Gleichrichter schon mehr verheizt würde, als hier am Triac, so gesehen ist ein Triac gar nicht verkehrt...)

Den Draht direkt an eines Stelltrafo (z.B. Eisenbahntrafo) anzuschließen ist schon genau der Richtige Weg. Diese Trafos haben i.d.R. alle einen Bimetallschalter, d.h. es kann dem Trafo nichts passieren, er schaltet höchtens für 30-60 Sekunden mal ab. Klar wird der warm, aber das ist normal.

Vielleicht ist diese Einstellschaltung ja für deutlich dünneren Draht gedacht, als Du ihn verwendest... Tausche mal die Reihenschaltung R1+R3 gegen zusammen 1 Ohm oder brücke es gleich ganz (allerdings kann Dir das den Triac killen, solltest Du ggf. gegen einen Typen mit 16, 25, 30 oder noch mehr Ampere tauschen. Strom oder Hitzeentwicklung spart das aber im Trafo nicht, Du kannst genausogut den Draht direkt an einen Einstellbaren Trafo anschließen. Wenn Du mehrere schwache hast, kannst Du die auch parallel schalten und ungefähr gleich einstellen.

Das Problem hier ist, dass Du eine sehr geringe Spannung mit sehr hohem Strom brauchst. Wenn alles nichts hilft, dann nimm einfach 1 bis 2 NiMH- oder besser noch NiCd-Akkus und schließe den Draht da an. NiMh schaffen bei Mignon 4 bis 8 Ampere ohne großartig Schaden zu nehmen und NiCd ca. das vierfache.

Wenn Du Akkus erst neu kaufen müsstest, dann empfehle ich eneloop, die haben neben der fast nicht vorhandenen Selbstentladung auch noch den vorteil, dass sie für "normale" NiMH-Mignon-Akkus vergleichweise hohe Ströme abgeben können, ohne dass ihre Spannung gleich wegknickt.

[andi67]

Hi Borax,
PWM klingt gut, aber ich bin bei diesem "Problem" mehr auf eine "Quick&Dirty" Lösung aus, so einfach wie möglich. Ich nutze die eh nur selten.

Eine Info noch, die ich vergessen habe: Ich nehme eine alte Laubsäge und spanne da den Konstantan-Draht, ca. 15cm lang, gut isoliert ein.

@CRI 93+ / Ra 93+
ich dachte immer, dass man Trafoos nie parallel schalten sollte, da die nie 100% identisch sind und somit sich gegenseitig so stark beeinflussen können, dass die abrauchen.

Wenn ich mit einstellbaren Trafos arbeite, welche sind besser geeignet: Gleichstrom oder Wechselstrom? Und wie kann ich am besten den benötigten Strom berechnen, den ich brauche, um den Draht bsp. auf 80 Grad zu erwärmen?

[CRI 93+ / Ra 93+]

Den Strom für eine bestimmte Temperatur berechnen kann ich nicht, es kommt ja auch drauf an, wie schnell die Wärme wieder weg kann, das solltest Du einfach probieren, wie es sich am besten "sägt".

Stell-Trafos mit Gleichspannungsausgang (identisch gepolt natürlich) parallel zu schalten ist gar kein Problem, welche mit Wechselspannungsausgang: da musst Du auch auf die Polarität achten, +/. gibt es da ja nicht, wenn beide ca. gleich eingestellt sind und Du sie zusammenschaltest und sie NICHt zu knurren anfangen, war's wohl richtig rum, ansonsten hast Du einen Kurzschluss (die Funken sind dann auch deutlich stärker, bei identischer Polung kann es durch leicht unterschiedliche Spannung auch minimal funken).
Gleichspannungstrafos könnten allerdings kaputtgehen, wenn die Spannungsregelung intern Elektronisch (z.B. per PWM) erfolgt, von Mini Trix gibt's sowas und auch von Lehman. Am robustesten sind sicherlich Märklin-Wechselstramtrafos.

Konventionelle gewickelte Trafos bekommst Du so nicht kaputt, aber VORSICHT: wenn Du nur einen der beiden aus der Steckdose ziehst, liegen am Stecker des anderen 230V an! (der Trafo arbeitet dann sozusagen "Rückwärts") --- das ist aber auch das einzig bedenkliche.

Trafos mit Wechselspannungsausgang sind ein wenig besser geeignet, da dort kein Gleichrichter an der Lastgrenze arbeiten muss, aber auch Gleichstrom-Eisenbahntrafos und deren Gleichrichter sind i.d.R. Kurzschlussfest.

Eine PWM-Steuerung bringt gegenüber dem Triac keinen Vorteil, allerdings ließe sich mit PWM + Induktivität + schnelle Schottky-Diode eine Art Step-Down-Wandler konstruieren, der Dir z.b. 12V / 1A aus 1,2V / 10A bringen könnte. Aber Quick & Dirty ist anders, das wären dann doch eher die Akkus, falls Du nicht genug Trafos hast.

Welche Daten haben denn die Dir zur Verfügung stehenden Trafos?

Da Du nur wenig Spannung brauchst, sollte eigentlich ca. der doppelte Strom wie angegeben entnehmbar sein, zumindest für die Sägedauer. Es wird dann nur ein Teil der Sekundärwicklung im Trafo warm, die Wärme verteilt sich aber weiter auf den ganzen Trafo. Ich gehe davon aus, dass Eisenbahntrafos so konstruiert sind, dass dadurch kein Windungsschluss entstehen kann. Schlimmstenfalls könnte aber natürlich schon eine interne Temperatursicherung schmelzen.

[andi67]

Erstmal Danke für die ersten Antworten.

Trafos habe ich en mass. NTs ebenso. Die Märklin AC´s haben liegen so bei 24V und max 3A. Ringkerntrafos mit 12V und 10A habe ich auch noch. Schaltnetzteile und DC-NTs dito. Also da bin ich ganz gut ausgestattet.
Meine Überlegungen gingen zu einem der Märklin: 0-16V bei max 16VA. Den habe ich getestet und nach ca. 30 Sekunden ist der recht warm und macht sowas wir Knurrgeräusche. Habe dann lieber abgeschaltet.Die Schneidleistung war völlig O.k.
Wo kommen die Knurgeräusche her?

Das mit dem Umbau der Schaltung versuche ich mal am WE zu machen.

[Beatbuzzer]

Ringkerntrafos mit 12V und 10A habe ich auch noch.

Das hört sich doch gut an. 10A deuten auf eine dicke Sekundärwicklung, die deine Schneidemaschine auch im Dauerbetrieb arbeiten lassen sollte.
Eine primäre Dimmung per Phasenanschnittsteuerung wäre optimal. Ist zwar nicht so schön für den Trafo, der er immer mit einer angeschnippelten Sinuswelle genervt wird, aber auf jeden Fall verlustärmer als Widerstände, oder eine sekundäre Triacdimmung.
Das liegt auch daran, dass an einem Triac immer relativ hohe Spannungen von ca. 1V abfallen. Bei hohen Strömen ergibt sich also eine höhere Verlustleistung, als bei niedrigen Strömen.

[andi67]

Ringkerntrafos mit 12V und 10A habe ich auch noch.

Das hört sich doch gut an. 10A deuten auf eine dicke Sekundärwicklung, die deine Schneidemaschine auch im Dauerbetrieb arbeiten lassen sollte.
Eine primäre Dimmung per Phasenanschnittsteuerung wäre optimal. Ist zwar nicht so schön für den Trafo, der er immer mit einer angeschnippelten Sinuswelle genervt wird, aber auf jeden Fall verlustärmer als Widerstände, oder eine sekundäre Triacdimmung.
Das liegt auch daran, dass an einem Triac immer relativ hohe Spannungen von ca. 1V abfallen. Bei hohen Strömen ergibt sich also eine höhere Verlustleistung, als bei niedrigen Strömen.

hm, dann scheine ich noch irgendwo einen Denkfehler oder ein Verständnisproblem zu haben.
Die Spannung spielt soweit ich weiss, hier keine Rolle. Entscheidend ist der Strom und die Leiterlänge, korrekt?
Bei kleinerem Strom von 1A wurde der Draht recht warm. Hänge ich jetzt 10A ran, raucht der ab, oder? Der Konstantan-Draht hat einen Durchmesser von 0,65mm.
Vielleicht ist es auch nur zu spät...

[CRI 93+ / Ra 93+]

Was Beatbuzzer meinte Bezog sich auf den Platz des Triacs. Aber auf der Primärseite solltest Du nicht rumbasteln! Wirkungsgrad ist für so eine Säge auch egal. Eine Triac-Dimmung auf Primärseite bedingt außerdem, dass diese mit induktiven Lasten umgehen kann, sonst kann es --- bei unbelastetem Trafo sogar nochmal ganz besonders leicht --- zu gefährlichem Halbwellenbetrieb kommen, der Trafo geht in die Sättigung und heizt sich innerhalb kürzester Zeit auf bis es qualmt --- und das was da quamlt ist der Lack vom Kupferdraht, der aus z.T. hochgiftigen* Bestandteilen besteht. (dshalb auch nicht mit dem Lötkolben abisolieren, sondern lieber abkratzen und beim Löten dennoch gut lüften)

Der maximale Strom, der durch Deine Säge fließt ist NICHT der Strom, den der Trafo maximal abgeben KÖNNTE, sondern U/R=I, also z.B. 12 V/4,4 Ohm = 2,72 A. (dies wäre der Strom, der aus dem Leistungssteller in Stellung "max." an einem 12V-Trafo rauskommen könnte, wenn der Draht einen Kurzschluss darstellen würde. (da dürfte er auf die kurze Länge nah dran sein)
Dabei ist es egal, ob der Trafo 3 Ampere oder 783000 Milliarden Ampere abgeben könnte)

Wie gesagt: die beiden Widerstände in der Leistungssteller-Schaltung sind IMHO überflüssig (erst rech auch noch in Reihe geschaltet), bzw. schützen zwar den Triac vor Kurzschluss, verbraten aber mehr energie als Dein Glühdraht aufnimmt und sind offenbar ohnehin so hochohmig, dass der Strom durch den Straht nicht mehr reicht, um diesen zu erhitzen. Du kannst ja mal R1 ODER R3 überbrücken, wenn's dann immer noch nicht geht R1 + R3 parallel (statt in Reihe) schalten und da wo Du den Widerstand entfernt hast eine Drahtbrücke rein. so ist der Triac immer noch einigermaßen geschützt. Ansonsten: ein 25A-Triac kostet 1,nochwas bei Reichelt (ein defekter Triac verhält sich i.d.R. wie ein Stück Draht, d.h. der Strom kommt immer durch)

Deine Leistungssteller-Schaltung ist offenbar für viel dünneren Draht ausgelegt, als Du ihn verwendest (habe ich oben ja bereits geschrieben).

*
Warnhinweis bei RS (bei allen Artikeln "Kupferlackdraht", fast ganz unten auf der Seite)
Toluol-2,4-diisocyanat bei Wikipedia
Kupferlackdraht bei Wikipedia

[elektrouwe]

Warum denn so aufwendig ?
Ich habe mehrere Styroporschneider mit alten PC Netzteilen gebaut. Normalerweise nehm ich den 5V Ausgang, für lange bzw dünne
kann es auch mal der 12V sein. Eine Leistungssteuerung war nie notwendig : die Grobanpassung erfolgt einfach über die Länge des
Widerstanddrahts ( ich habe alte Drahtwiderstände abgewickelt). EInfach mit dem Amp.meter den max. Strom überprüfen.
Der max. Strom steht auf dem ( kurzschlussfesten !) NT...
gut schneid, u~