TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor

Diskutiere TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor im Tipps & Tricks (KEINE Problembehandlung) Forum im Bereich *** Allgemein***; Hallo Fachleute, nachdem meine Transistorschublade leer war habe ich kurzerhand den TIP33 durch einen N-Mos Typen ersetzt, dazu schlachtete ich...
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #1
schmittche
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Hallo Fachleute,
nachdem meine Transistorschublade leer war habe ich kurzerhand den TIP33 durch einen N-Mos Typen ersetzt, dazu schlachtete ich ein altes PC-Netzteil.
Funktioniert einwandfrei und sollte das auch mit allen möglichen N-Mos-Typen tun die genug Strom können. Der Widerstand von 100 Ohm der normalerweise an der Verbindung Z-Diode - Basis liegt muss gegen einen höherohmigen getauscht werden weil der FET fast keinen Strom zum Steuern benötigt und dadurch die Z-Diode überlastet würde, hier habe ich einen 10k genommen, (Pi mal Daumen), wer es ganz genau machen will muss sich das Datenblatt des Transistors anschauen.
Die Original-Z-Diode muss gegen eine Z30 getauscht werden wegen den ca. 4 Volt die beim MOS abfallen, sonst würden am Motor ca. 37 Volt anstehen, die Z15 am Gate ist eine Schutzdiode und auch notwendig.


Ausprobieren!
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #2
schmittche
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Die Ursache für einen durchgebrannten TIP33 liegt oft an der Klappe zum Mikroschalter für die Pulvermenge. Ist diese nicht leichtgängig, verschmutzt oder durch einen Grat an den Führungsnocken, wird zuviel Pulver in die BG gefüllt und der Motor am Getriebe muss zum Pressen einen sehr hohen Strom ziehen, das Gleiche gilt selbstverständlich auch für eine schwergängige Brühgruppe.
Dieser hohe Strom würde dem Transistor nicht schaden, aber er erhitzt sich dabei sehr und führt diese Wärme auch normalerweise über den Kühlkörper ab, dazu braucht er aber etwas Zeit. Werden jetzt einige Kaffees direkt nacheinander bezogen reicht die Zeit nicht damit der Transistor auf seine Normaltempertur abgekühlt wird. Je höher die Temperatur umso niedriger wird der Widerstand des Transistors, die Folge ist ein noch höherer Strom und eine schnellere Erwärmung, Stromfluss und Erwärmung unterstützen sich gegenseitig. Bei einer Temperatur um ca. 150°C ist der Grenzwert für die Sperrschichttemperatur erreicht, der Transistor brennt bei einer neuen Belastung durch, selbst wenn dann gar keine Schwergängigkeit der BG mehr vorhanden wäre.
Man darf als Techniker nicht annehmen, dass in diesem Fehlerfall der Transistor mangelhaft gewesen wäre, das trifft vielleicht bei einem von 10.000 zu. Eine fehlerhafte Z-Diode wird noch seltener anzutreffen sein, normalerweise hat eine Diode im Fehlerfall einen Kurzschluss, die Folge davon wären hier ein durchgebrannter 100Ohm Widerstand, oder einer der beiden SMD 510, und dann der TIP33. Der oft angeratene Austausch dieser Diode bei einem defekten TIP33 ist meines Erachtens Materialverschwendung.
Bei einer Reparatur sollte man die Dosiereinrichtung untersuchen, den Mikroschalter obligatorisch austauschen und diese Klappe auf Leichtgängigkeit überprüfen, einen kompletten Brühgruppenservice sollte normalerweise bei jeder Reparatur durchgeführt werden.
 
Zuletzt bearbeitet:
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #3
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Hallo

Die Ursache für einen durchgebrannten TIP33 liegt oft an der Klappe zum Mikroschalter für die Pulvermenge. Ist diese nicht leichtgängig, verschmutzt oder durch einen Grat an den Führungsnocken, wird zuviel Pulver in die BG gefüllt und der Motor am Getriebe muss zum Pressen einen sehr hohen Strom ziehen, das Gleiche gilt selbstverständlich auch für eine schwergängige Brühgruppe.

Ich werde sagen meisten am schwergängige BG (wegen zu viel Fett, was Saeco hat auch empfohlen gehabt jahrelang und dazu bei Geräte Fett beigelegt).

Der oft angeratene Austausch dieser Diode bei einem defekten TIP33 ist meines Erachtens Materialverschwendung.

Genau genommen ist so, aber dass der ZDiode kostet nicht der Welt, nimmt man es im kauf. Und um zu vermeiden dass doch nicht im diese 0,00001 % Warscheinlichkeit (dass die ZD ist defekt) drinnen zu sein.

Gruß Aydin
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #4
hmilbradt
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den Mikroschalter obligatorisch austauschen

Hallo Schmittche,

Das ist eine weit grössere Materialverschwendung als der profilaktische Austausch der ZD 33V.

mfg
Harry
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #5
schmittche
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Hallo Harry,
DAS sehe ich anders, eine Z-Diode kennt nur zwei Zustände, ganz oder kaputt, dafür reicht EINE Messung, einer dieser Mikroschalter dagegen kann fünf mal schalten und dann hat er einen Aussetzer, oder er schaltet auch 23 mal und dann einmal nicht. Miss DAS mal.
Eine Diode die durch Überlastung stirbt hat zuerst immer einen Kurzschluss weil sie durchlegiert, liegt weiter Strom an wird sie heiß bis das Lötzinn schmilzt, erst später kann sie "durchbrennen", d.h. sie leitet nicht mehr, ist hochohmig. Dabei platzt sie dann meistens.
Diese Situation wird in einer Vienna oder ähnlichen kaum vorkommen können, erst recht nicht beim Kurzschluss des Transistors, denn zuerst müsste der komplett durchbrennen, das bekommt man aber bei dieser Schaltung nicht hin, vorher müsste noch die Heizspirale kurzschließen und die Sicherung müsste geflickt sein.
Eine defekte Z-Diode mit Kurzschluss würde den TIP33 durchschalten und nicht zerstören, der Strom wäre dabei etwa 2,5A über den Gleichrichter und die Heizung, der Getriebemotor würde noch etwa 2,5V bekommen.
Eine "offene" Z-Diode würde dafür sorgen, dass der Transistor nicht leitend würde, an diesem, sowie am Motor lägen etwa 80V an, dadurch kann der Motor Schaden nehmen, der Transistor aber nicht, dort würden ca. 45V Gleichspannung mit einer überlagernden Wechselspannung von ca. 35V anliegen. In diesem Fall würde die Brühguppe den Anfangspunkt überspringen, der Moment, in dem diese durch einen kurzen Impuls von der Endlage in die Ausgangsposition zurückgefahren wird, reicht aus damit der Zylinder nicht mehr exakt unter dem Trichter steht, das Kaffeepulver landet zum Großteil in der Auffangschale.
Einen durchgebrannten Widerstand als einzigen Fehler wird man nur äußerst selten antreffen, dieser ist auch nur für einen Strom von etwas unter 10mA zuständig damit die Z-Diode einen bestimmten Grundstrom durchlassen muss um den erwünschten Spannungsabfall zu erzeugen, diesen Fehler würde man kaum bemerken falls nichts anderes in diesem Kreis defekt ist.
Die Heizung hat einen Widerstand von etwa 125 Ohm im kalten Zustand, der Getriebemotor etwa 40 Ohm, ohne die Regelschaltung würde die Spannung am Motor 80V nicht überschreiten, der TIP33 schlägt erst bei 140V durch, diese Spannung könnte er nur beim Ausfall des Getriebemotors und gleichzeitigem hochohmigem Zustand der Z-Diode erreichen, was äußerst unwahrscheinlich ist.
Der Wechsel dieser Diode bei einem Defekt dieses Transistors ist also nur angebracht falls sie einen Kurzschluss hat oder der Motor Überspannung erhält.
Ihr Ausfall, egal ob Kurzschluss oder Hochohmig, führt nicht zur Zerstörung des Transistors.
Die allgemeine Empfehlung, die man so gut wie immer vorfindet, bei einem Transistordefekt auch die Z-Diode zu tauschen, beruht auf einem Irrtum der ständig weiter unbegründet übernommen wird.
Den Mikroschalter auszutauschen ist dagegen immer eine Verbesserung des Zustandes der Maschine, dieser Schalter ist ein mechanisches Verschleißteil und wird immer getauscht wenn die Mühle endlos läuft. Ihn profilaktisch auszutauschen ist keine Verschwendung sondern eine Sicherheitsmaßnahme die mit ein paar wenigen Handgriffen erledigt ist und weitere Schäden vermeiden kann. Zudem liegt er frei und wird durch feinen Mahlstaub und anderen Staub erreicht der auch in sein Inneres eindringt, dies führt zu seinem Ausfall, die beiden Mikroschalter im Getriebe sind gleicher Bauart, dort aber findet sich keinerlei Staub, sie werden gleich oft betätigt aber fallen weit seltener aus. Bei einem Tausch der Getrieberäder wird ihr Austausch empfohlen, dabei wäre auch hier der Tausch dieses Schalters in der Dosiereinheit angebracht.
Halbleiter, Transistoren und Dioden, funktionieren oder sind defekt, ein "Manchmal" gibt es hier nur durch einen Herstellungsfehler, also einem Wackelkontakt im Inneren, dieser wird sich mit Sicherheit in den ersten Minuten ihrer Inbetriebnahme bemerkbar machen.
In meinem Beitrag weiter oben schrieb ich "und dann der TIP33", das ist falsch und war nicht durchdacht, eine fehlerhafte Z-Diode führt nicht zu einem Kurzschluss des Transistors.

Mit einem üblichem Messgerät lässt sich die Durchlassrichtung einer Diode feststellen, auch eine Z-Diode lässt nur in einer Richtung durch, erst beim Erreichen der Durchbruchspannung entsteht der Zener-Effekt, mit einem Regelnetzteil und einem Lastwiderstand lässt sich diese Spannung leicht feststellen. Sehr interessant wäre eine defekte Z-Diode die einseitig normal durchlässt und keinen Zener-Effekt mehr hat, wer ein paar Minuten Zeit übrig hat kann ja beim nächsten Mal "kaputter TIP33" die Z30 testen. Ich hatte bisher noch keine eine. Und gut aufheben, diese Dinger sind gesucht!

Viele Grüße,
Georg
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #6
hmilbradt
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Sehr interessant wäre eine defekte Z-Diode die einseitig normal durchlässt und keinen Zener-Effekt mehr hat, wer ein paar Minuten Zeit übrig hat kann ja beim nächsten Mal "kaputter TIP33" die Z30 testen.
Hallo schmittche,

Die ZD 33 V ist das Messglied der Spannungsregelung. Es darf zu keiner Kennlinienveränderung kommen. Um eine nachhaltige Reparatur einer defekten Spannungsregelung zu erreichen .... durch Mitglieder mit geringen Elektronikkenntnissen .... sollte das 6 ct Bauteil (Preis bei Reichelt) ausgetauscht werden. Der Grundsatz "Geiz ist geil" ist wahrlich nicht angebracht und eine Kennlinienüberprüfung mit Hobbymitteln nicht möglich.

mfg
Harry
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #7
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@Harry und Georg
Also ich hatte auch noch NIE eine defekte Zenerdiode. Es hat immer genügt den TIP zu tauschen und Rückläufer wegen der Regelschaltung hatte ich noch NIE, wohl aber wegen teilweise ausgefallener Microschalter. Nun prüfe ich diese immer mit einem Milliohmmeter und beim geringsten Verdacht(schwankende Werte oder Werte über 0,5Ohm) fliegen die raus! Damit bin ich bestens gefahren. Das Problem der Microschalter ist zum Einen der Staub und die Feuchtigkeit und zum anderen der sehr geringe Strom der damit geschaltet wird. Durch diesen geringen Strom werden die Kontakte nicht genügend freigebrannt.
Gruß Christoph
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #8
hmilbradt
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Hallo Christoph,

Mein Einwand im Posting #4:
"Das ist eine weit grössere Materialverschwendung als der profilaktische Austausch der ZD 33V."
.... gilt nur für den obligatorischen Austausch des empfindlichen und nicht staubgeschützen Dosierer-Mikroschalters von Saia-Burgess bei einem Defekt in der Spannungsregelung des Getriebemotors.
Der MS kostet ca. 5.00 € bis 7.00 € (ohne Porto- und Verpackung).
Bei der Häufigkeit des Fehlers würden dann sehr viele funktionsfähige MS nutzlos ausgetauscht.
Du begründest den Austausch des MS .....
Nun prüfe ich diese immer mit einem Milliohmmeter und beim geringsten Verdacht(schwankende Werte oder Werte über 0,5Ohm) fliegen die raus! Damit bin ich bestens gefahren.
Diese Überprüfung ist mit Hobbymitteln leicht zu machen.
In der von Georg aufgezeigten Kausalkette beginnend beim MS bis zum NPN-Leistungstransistor kann aber die ZD 33V nicht übergangen werden.

Übrigens hat bikermaex vor einiger Zeit mit staubgeschützten MS (Fremdprodukten) beim Dosierer experimentiert und im Forum berichtet.

mfg
Harry
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #9
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@Harry
Den Versuch mit den Staubgeschützten hab ich noch nicht gelesen, aber die defekten waren, bis auf eine Ausnahme welche abgesoffen war, innen nicht voll Kaffeemehl. Vielmehr hatte sich dort eine Oxydschicht auf den Kontakten gebildet, die sich sehr gut entfernen läßt. Die Schalter lassen sich gut öffnen, wenn man sie einige Zeit in Kontaktspray einweicht. Dann kann man die gut reinigen und wieder zusammenbauen/kleben. Als Oxydschutz verwende ich dann immer Pulmotin (Hustenmittel aus der Apo). Die Kontakte haben übrigens bei allen demontierten Schaltern keinen Verschleiß gezeigt sondern waren nur oxydiert. Die Diode hab ich natürlich immer gemessen, für gut befunden und dringelassen. Wenn die Messung natürlich einen Fehler zeigen sollte ist es selbstverständlich diese auszutauschen!
Gruß Christoph
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #10
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Hallo Christoph,

Vielen Dank für die ausgiebigen Infos.

mfg
Harry
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #11
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Die Ursache für einen durchgebrannten TIP33 liegt oft an der Klappe zum Mikroschalter für die Pulvermenge. Ist diese nicht leichtgängig, verschmutzt oder durch einen Grat an den Führungsnocken, wird zuviel Pulver in die BG gefüllt und der Motor am Getriebe muss zum Pressen einen sehr hohen Strom ziehen, das Gleiche gilt selbstverständlich auch für eine schwergängige Brühgruppe.

Meiner Meinung nach passt die Argumentation hier leider nicht.
Der Motor ist nicht in Reihe mit dem TIP33 geschaltet, wird also NICHT vom gleichen Strom durchflossen.
Die Regelung begrenzt die Spannung über Motor und Regelschaltung.
Wenn die Spannung zu hoch ist, wird der TIP33 aufgesteuert, der Strom durch den Transistor steigt, der Motorstrom
addiert sich hinzu und der Gesamtstrom bewirkt einen größeren Spannungsabfall am Vorwiderstand (Tassenwärmer oder Boiler).
Dadurch wiederum sinkt die zu begrenzende Spannung.

ALSO:
Wenn der Motorstrom steigt (durch Schwergängigkeit) sollte der Strom durch den Transistor sinken!
Allerdings wird der Motorbetrieb ja auch länger... (was die eingebrachte Energie wieder erhöht)

Die größte Leistung sieht der Transistor bei einer gut geschmierten Brühgruppe.
Bei meiner früheren Maschine ist der Transistor auch bei leichtgängiger Brühgruppe und nur 2 Kaffees
ausgefallen, wobei die Maschine auch nicht vorgeheizt war.

Gruß
Peter
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #12
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Wenn der Motorstrom steigt (durch Schwergängigkeit) sollte der Strom durch den Transistor sinken!

Hallo,

Die Regelung liegt parallel zur Motorwicklung als "variabler Widerstand". Wenn jetzt der ansteigende Strom hauptsächlich durch die Motorwicklung fließt, weil nach Deiner Aussage der Strom durch die Regelung sinkt (die Regelung also hochomiger wird), müsste die Fehlerhäufigkeit durchgebrannter Getriebemotorwicklungen enorm steigen.

Fakt ist: Es gibt kaum durchgebrannte Getriebemotorwicklungen aber sehr, sehr häufig Hitzeschäden am NPN-Leistungstransistor der Regelung ....... X_Skizze-Markup_or_
Die Saeco-Spannungsregelung arbeitet nur als Abwärtsregelung. Das bedeutet der zum Motor parallel liegende Widerstand wird bei Überspannung am Getriebemotor geringer und ein grösserer Strom fließt durch den NPN-Leistungstransistor.

mfg
Harry
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #13
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Na dann will ich mal zur SPICE-Simulation schreiten...

Der Heizwiderstand habe ich mit 125 Ohm angenommen, den DC-Widerstand
mit 40 Ohm. Diese Werte standen weiter vorne im Thread.
Die Simulation zeigt eine Wechselstromquelle mit 324V Amplitude (230V*wurzel(2)),
2 Dioden, die die für eine Halbwelle aktivierten Triacs nachbilden und die Schaltung
aus Vorwiderstand und Regelschaltung mit TIP33C.

Wenn der Motor voll blockiert ist, gibt es keine induzierte Spannung, d.h. die volle Spannung fällt über dem Motor ab. Für den Fall einer super leichtgängigen Brühgruppe
würde der Strom=0 im Motor, der Motor dreht mit Leerlaufdrehzahl. Die wahren Zustände liegen irgendwo dazwischen.


Erstmal mit blockiertem Motor:
spice_blockiert.PNGTIP33C_Verlust_blockiert.PNG

Jetzt ohne jeglichen mechanischen Widerstand:
spice_leerlauf.PNGTIP33C_Verlust_leerlauf.PNG

Die Verlustleistung ist also im Leerlauf des Motors deutlich höher!

Bei nur 25 Ohm Motorwiderstand wird der Unterschied im Transistor noch größer.

Gruß
Peter
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #14
schmittche
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Hallo Peter,
kurz nachgedacht, ist richtig was du sagst. Aber - die Transistoren gehen immer noch kaputt!
Deine Simulation ist leider nicht passend, mit einem Widerstand lässt sich kein Motor simulieren, dazu braucht es eine Induktivität und evtl. noch einen C. Dann kommen wir hinter das Problem, denn es ist ein kurzer Impuls von - keine Ahnung - ich komme mit 15mH, keinen Schimmer wieviel der Motor wirklich hat, beim Abschalten auf fast 10 KV (!) an der Basis vom Transistor, ich denke dass hier das Problem liegt, sagt jedenfalls mein Ltspice.
Du hast recht, je mehr Strom der Motor zieht desto niedriger wird der Strom durch den Transistor, aber im Spannungsmaximum abgeschaltet, kanns nicht anders simulieren, kein Motor in der Bibliothek, dann passiert das, noch dazu steigt diese Spannung in weniger als 1 µSec so hoch an.
Ich hab dann mal nach "Motorsimulation" gegoogelt, ist mir aber zuviel Rechnerei..., und beschlossen dass ich das nicht wissen muss, ahnen reicht.
Demnächst schaue ich mir das mal mit dem Oszi an, mal sehen ob sich da Spannungsspitzen zeigen die an diese 140V/CE oder V/CB herankommen, dann müsste dort ein Varistor rein, in einigen Maschinen ist schon einer drin, ein S07K35, fragt sich nur ob der schnell genug ist, ich glaube wohl eher nicht, 25nS Ansprechzeit reichen nicht, jedenfalls nicht immer.

Davon mal abgesehen, ich habe jetzt schon einige Transistoren durch MOS-Fets ersetzt, bis jetzt noch keine zurückgekommen.

Gruß
Georg
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #15
B
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Hallo Georg,

danke für die Unterstützung!
Ich frage mich wirklich langsam, ob die Transistoren einen thermischen Tod sterben oder einen durch Überspannung verursachten.
Das Abschalten habe ich wirklich nicht mitsimuliert, das tritt im eingeschwungenen Zustand ja nicht auf. Die Ansteuerung sollte doch konstant anliegen. Im normalen Betrieb kann man beim DC Motor die Induktivität vernachlässigen.
Soo riesig wird die Abschaltenergie des Motors aber auch nicht sein, sodass man sie sicherlich auch mit einem Kondensator aufnehmen könnte. Wenn man hinter dem Brückengleichrichter einen Elko einbaut, würde das bestimmt helfen.

Einen Ausfall hatte ich live miterlebt und da war die Maschine nicht heißgefahren und hat auch nur 2 Kaffees zubereitet. Das kann eigentlich nicht die thermische Auslegung sein.

Gruß
Peter
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #16
K
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  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #17
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Ach was, echt?
Bei dem hier einigermaßen stabilisierten DC Betrieb ist der Spannungsabfall an der Induktivität aber nicht wahnsinnig groß.
Das Betriebsverhalten bestimmt sich hauptsächlich aus R und EMK.

Kennt jemand einen Wert für die Induktivität und kT oder kE des Motors? ( Drehmoment- oder Drehzahlkonstante) sowie Rdc?

Gruß
Peter
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #18
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Der Motor wird mit Halbwellengleichrichtung und nicht mit einer stabilisierten Gleichspannung betrieben.

Das Verhalten im dynamischen Betrieb bei nicht konstanter Drehzahl und Drehmoment ist sicher anders als im Leerlauf.
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #19
B
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Stimmt, die Halbwelle habe ich eben unterschlagen, aber für genauere Betrachtungen brauchen wir das L des Motors.
Leider habe ich keine geschlachtete Maschine...
 
  • TIP33 Ersatz durch N-Mos - Getriebemotor Beitrag #20
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Es wird vermutlich ein Wert um 10 mH sein.
 
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