Motore Asincrono

[aria1984]

ho due domande da fare circa il motore asincrono.

PRIMA DOMANDA: ho letto in una discussione su questo argomento la risposta che livio orsini ha dato a martin mistere:

un controllo di questo tipo si basa sull'assunto che la velocità di un motore sincrono o asincrono è proporzionale alla frequenza di alimentazione. Quindi variando la frequenza si varia la velocità.(si riferiva al controllo scalare).

Volevo chiedere per proporzionali si intende DIRETTAMENTE PROPORZIONALI?

se è cosi come mi spiego l'espressione dello scorrimento s:

s=(pulsazione elettrica - velocità angolare del rotore)/pulsazione elettrica.

se la pulsazione elettrica e la velocità di rotazione sono direttamente proporzionali, come mi spiego questa relazione? forse livio orsini si riferiva proprio ad essa con quella affermazione?spero di no e di aver capito bene perchè grazie a quella affermazione mi sono spiegata dei diagrammi relativi al controllo scalare proprio considerando che la pulsazione elettrica dell'alimentazione e la velocità del rotore sono direttamente proporzionali.insomma ho le idee confuse...

SECONDA DOMANDA:nelle dispense che sto studiando c'è scritto che posso considerare l'impedenza dovuta all'induttanza di dispersione rotorica trascurabile rispetto alla resistenza di rotore e che tale approssimazione è lecita nel tratto stabile della caratteristica meccanica(coppia-velocità rotorica)cioè nel tratto discendente,perchè?

Modificato: 17 luglio 2005 da NULL

[Livio Orsini]

Nel motore sincrono la velocità angolare del motore è proporzionale alla frequneza ed inversamente proporzionale alle coppie di poli; per esempio un motore con 2 poli ruota a 3000 rpm con frequenza di 50 Hz, mentre un motore con 4 poli ruoterà a 1500 rpm.

Nel motore asincrono idem, però dalla velocità teorica bisogna togliere lo scorrimento che dipende, empiricamente, sia dalle caratteristiche costruttive del motore che dalla percentuale di coppia resistente impiegata. Nel caso dell'esempio precedente un asincrono ruoterebbe a circa 2860 rpm (2 poli) e 1430 rpm (4 poli).

PS. Controlla la grandezza del caratere, hai scritto con caratteri adatti a chi ha seri problemi di vista.

[aria1984]

cioè in pratica vado a considerare la velocità relativa tra statore e rotore... in pratica è come se il campo statorico fosse fermo e il rotore ruotasse con velocità pari alla differenza delle due?ma cosi non mi spiego i diagrammi che ho visto nel controllo scalare... perchè in pratica in essi sull'asse delle ascisse c'è la velocità rotorica e gli andamenti hanno la stessa forma che si avrebbe se sull'asse metterei la pulseìazione elettrica....e così non me li spiego più...

per quanto riguarda il carattere non credevo fosse gigante...

Modificato: 17 luglio 2005 da NULL

[aria1984]

oddio ho scritto se metterei!!!!!!!!!!!mi correggo! se mettessi... chiedo scusa...

Modificato: 17 luglio 2005 da NULL

[aria1984]

SEMPLICE CURIOSITA'....come mai mi ha avete corretto la dimensione del carattere?lo so che è una cosa futile ma se per voi non è possibile sceglierla allora non date delle alternative,no?

[oiuytr]

come mai mi ha avete corretto la dimensione del carattere?lo so che è una cosa futile ma se per voi non è possibile sceglierla allora non date delle alternative,no?

La possibilita' di scegliere caratteri grandi serve per enfatizzare una parola o al limite una frase, non tutto il post. Chi ha il monitor piccolo puo' avere delle difficolta' a leggere post con caratteri enormi.

[rguaresc]

posso considerare l'impedenza dovuta all'induttanza di dispersione rotorica trascurabile rispetto alla resistenza di rotore e che tale approssimazione è lecita nel tratto stabile della caratteristica meccanica(coppia-velocità rotorica)cioè nel tratto discendente.

..che e' quello di normale lavoro. In questo tratto della caratteristica lo scorrimento s e' basso, perche' il rotore ha quasi la velocita' del campo. Le correnti di rotore sono alternate con frequenza f2= s x 50 dell'ordine di 1 o 2 Hz per cui l'induttanza di dispersione rotorica da' luogo a una reattanza molto piccola.

[aria1984]

grazie....!chiarissimo!

[aria1984]

Mi servirebbe un ulteriore aiuto sul motore asincrono….

Riguarda i vari tipi di controllo.

1-CONTROLLO VOLT-HERTZ :solitamente si utilizza una legge proporzionale fino ad una determinata frequenza di alimentazione e poi la legge a tensione costante. Cioè in pratica una volta che la tensione raggiunge quella nominale, non posso + variare proporzionalmente ampiezza della tensione e frequenza, ma fisso la tensione e aumento solo la frequenza.il controllo volt-hertz può essere utilizzato solo se la velocità di riferimento presenta lente variazioni.infatti, se partendo da una determinata velocita di rotore, che corrisponde ad una determinata frequenza di alimentazione, si varia a gradino il riferimento, anche la frequenza del motore varia a gradino nel caso di regolatore proporzionale oppure con una dinamica che dipende dal tipo di regolatore scelto.se tale dinamica è veloce, a causa della dinamica lenta della parte meccanica del motore, la pulsazione di scorrimento varia quasi a gradino.poichè le caratteristiche di funzionamento sono quasi verticali, la suddetta variazione può causare il raggiungimento del tratto instabile di un’altra caratteristica. PERCHE’?

Quindi si rende necessario che,tanto durante le fasi di accelerazione che in quelle di decelerazione, la frequenza insegua la velocità in modo che lo scorrimento corrispondente alla massima coppià.questo risultato può ottenersi limitando opportunamente la corrente statorica… QUALCUNO MI SPIEGA QUESTA AFFERMAZIONE?Cosi’ si passa al controllo volt-hertz con limitazione di corrente…

2-CONTROLLO VOLT-HERTZ CON LIMITAZIONE DI CORRENTE:un sistema di controllo che limita la corrente statorica assicura che il motore non lavori mai sul tratto instabile della caratteristica di trasferimento del motore asincrono . in seguito ad una repentina variazione della velocità il motore si porta a lavorare alla massima coppia di lavoro e vi permane fino a quando l’errore di velocità non si riduce ad un valore inferiore alla massima pulsazione di scorrimento ammissibile. PERCHE’?se in questo caso si aumenta la frequenza di alimentazione e la legge tensione-frequenza diventa una legge a tensione costante, la limitazione di corrente presente nel sistema di controllo fa sì che il motori lavori nella regione a pulsazione di scorrimento costante, pertanto bisogna provvedere a limitare anche il valore massimo della frequenza di alimentazione, altrimenti dopo che la massima coppia di avoro ha raggiunto al coppia massima, il motore finisce sul tratto instabile della caratteristica.??????????????Per evitare che il motore lavori sul tratto instabile della caratteristica di funzionamento si usa un controllo con limitazione dello scorrimento.

3-CONTROLLO VOLT-HERTZ CON LIMITAZIONE DELLO SCORRIMENTOGrazie a un controllore che limita lo scorrimento, aumentando la frequenza di alimentazione la legge tensione-frequenza diventa una legge a tensione costante e la limitazione dello scorrimento fa si che il motore si porti nella regione a pulsazione di scorrimento costante e quindi il motore non lavora mai nella regione a potenza costante.

PS:ho quasi citato le mie dispense. Se qualcuno mi rispondesse gliene sarei grata perché tra tre giorni ho l’esame… anche se non sapete rispondere a tutto ma solo a qualcosa rispondete lo stesso. Per me già sarebbe un grande aiuto!grazie

Modificato: 18 luglio 2005 da aria1984

[aria1984]

per favore leggete anche la mia ultima discussione sul motore asincrono.... e aiutatemi!!!!!!!!!!!!

[rguaresc]

1.1 -U/f: nel primo tratto del campo di frequenze con U/f costante si mantiene costante il flusso, cioe' la sorgente della coppia che determina la capacita' di lavorare del motore. Raggiunta la massima tensione possibile con l'alimentazione DC disponibile all'inverter ci si accontenta da crescere in f, l'inverter non puo' aumentare la tensione, puo' solo ridurla con la modulazione.

1.2 L'accoppiamento motore-carico, con carico elevato, normalmente e' stabile in velocita' per valori di scorrimento piccoli, perche' solo in questo campo ad un aumento di s corrisponde un aumento di C; un delta di carico in piu' al motore comporta un rallentamento e un aumento di s fino a che si generi la C necessaria per reggere il nuovo carico. Se si va a finire in un punto ad alto s la coppia diminuisce al crescere dello scorrimento e con i carichi ordinari puo' accadere che la coppia motrice scenda al di sotto di quella necessaria al carico e il motore "si siede".

2. Anche il piu' povero degli inverter misura la corrente erogata con due piccoli TA sull'uscita, la terza si deduce. La strategia consiste nel tenere il motore nella parte stabile del funzionamento controllando lo scorrimento attraverso la corrente. Non c'e' una relazione di proporzionalita' tra corrente statorica e scorrimento, pero' al crescere dello scorrimento la corrente statorica cresce senz'altro quindi per operare una variazione di f si sorveglia la I modificando la f con gradualita' in modo che la I statorica non superi quel valore che corrisponde allo scorrimento massimo ammesso, che e' poco inferiore allo scorrimento di coppia massima, tutto per restare nel campo stabile dell'accoppiamento motore carico.

3. Questa regolazione fa uso direttamente del parametro scorrimento che deve essere elaborato nell'inverter attraverso un modello matematico.

Se si lavora del campo U/f il flusso e' costante e la curva della coppia e' quella classica, la coppia massima e' costante per tutte le frequenze.

Se si lavora a tensione costante con frequenze oltre il primo tratto al crescere di f a un certo punto cala il flusso e cala la coppia massima disponibile che dipende dal quadrato del flusso. Si distinguono due campi: in un primo campo il prodotto coppia massima X velocita' (P max) e' costante, nel campo successivo addirittura la P max diminuisce al crescere di f, diminuisce anche la corrente richiesta dal motore per un dato scorrimento e il controllo in corrente cadrebbe in difetto.

[aria1984]

grazie mille... non so come ringraziarti! leggerò la tua risposta ora e ti faccio sapere ... spero di non avere altri dubbi... già sei stato molto gentile!

[aria1984]

1.1 perché corro il rischio di raggiungere il tratto instabile di un’altra caratteristica aumentando la frequenza?da quanto ho capito io se ho una variazione a gradino della velocità di riferimento e il regolatore ha una dinamica veloce, ho una variazione a gradino della pulsazione elettrica e ,poiché la dinamica del motore è lenta,la velocità effettiva del motore rimane quasi allo stesso valore. Quindi all’aumentare della frequenza , sul piano coppia motrice-velocità rotorica, mi sposto in verticale e se mi trovo sul tratto stabile di una caratteristica, aumentando la frequenza, è probabile che passi sul tratto instabile di un altra… ma questo è quanto ho capito da un punto di vista grafico diciamo. E non so se è giusto…è giusto? in pratica succede quello che tu hai spiegato al punto che mi è molto chiaro.

1.2 Cosa significa si siede?

2 una volta che passo alla legge a tensione costante?all’aumentare della frequenza perché rischio di passare nella zona instabile?e questo è poi il rischio che ci spinge a passare al controllo 3.

3 Non ho capito. "Se si lavora a tensione costante con frequenze oltre il primo tratto al crescere di f a un certo punto cala il flusso e cala la coppia massima disponibile che dipende dal quadrato del flusso". OK."Si distinguono due campi: in un primo campo il prodotto coppia massima X velocita' (P max) e' costante, nel campo successivo addirittura la P max diminuisce al crescere di f, diminuisce anche la corrente richiesta dal motore per un dato scorrimento e il controllo in corrente cadrebbe in difetto".in che senso due campi?il secondo dovrebbe essere quello a pulsazione di scorrimento (pulsazione di alimentazione–velocità del rotore)costante, giusto?perchè la P max diminuisce al crescere di f?che significa e perché il motore cadrebbe in difetto?

nella pratica come si sceglie il controllo giusto?

ps:scusami se ti disturbo ulteriormente ma per me questo argomento è tabù!mi aiuti di nuovo per favore?

grazie mille.

Modificato: 18 luglio 2005 da aria1984

[rguaresc]

1.1 sul piano coppia motrice-velocita' rotorica .... La curva C/n (n orizzontale mi sposto in orizzontale) è disegnata a frequenza costante. Aumentare di colpo la frequenza significa ridisegnarla di botto allungata sulla destra, ma il motore per ora fa gli stessi giri di poco fa e puo' trovarsi nella zona sbagliata. Quindi se una funzione della regolazione decide di aumentere di colpo la frequenza un'altra funzione deve interporsi e dosare l'aumento di f con gradualita' sorvegliando la corrente che e' un indicatore dello scorrimento fino a che la variazione di frequenza si e' completata. Graficamente la curva sara' progressivamente stirata sulla destra, avanzera' man mano che si incrementa f e la velocità del rotore le viene dietro mantenendo uno scorrimento s piccolo. La funzione intermedia raggiungera' la frequenza datale dal regolatore osservando gli Ampere di statore come informazione dello scorrimento.

1.2 L'instabilità si riferisce sempre a un rapporto, una relazione. Una pallina nella valle e' stabile, sulla sommita' di una collina e' instabile. Un accoppiamento motore carico e' stabile a una certa velocita' se per un aumento di velocita' la coppia del carico supera quella del motore cosi' rallenta e se per una diminuzione di velocità la coppia del motore supera quella del carico cosi' accelera. Se accade l'opposto non si riesce a mantenere quei giri si ferma tutto o si va fuori giri. Nella zona dei forti scorrimenti l'accoppiamento puo' essere instabile, perche la coppia del motore diminuisce al calare dei giri e se quella del carico e' alta ma diminuisce di meno non possono funzionare. Prova graficamente

Non siamo noi a scegliere i campi U/f ecc. Le reti sono a tensione costante, gli inverter sono alimentati da raddrizzatori. Raddrizzando una tensione trifase di 400 V si ottiene una tensione DC buona per generare una tensione 0...400 con frequenza arbitraria. Poiche' i motori sono fatti per 400 V 50 Hz per il primo tratto va bene una retta U/f con U 0...400 V e f 0...50 Hz. Con questo rapporto il flusso e' costante e la curva della coppia e' sempre la stessa come altezze che dipendono dal flusso ma stirata di volta in volta su un campo di giri variabile con la frequenza. In queste condizioni la corrente di statore e' associata agli scorrimenti, cioe' per ogni scorrimento indipendentemente dalla frequenza c'e' un valore di corrente.

Volendo sfruttare di piu' l'azionamento (semplicemente per interesse) lo spingiamo a frequenze superiori a 50 Hz, ma non abbiamo una tensione superiore per continuare la rampa. Il flusso del motore diminuisce la coppia dimuisce col quadrato del flusso per ogni scorrimento. La curva dovrebbe essere progressivamente stirata, ma anche appiattita. Anche in questo caso dobbiamo evitare la combinazione sbagliata di 1.2 cioe' motore-carico con forte scorrimento. In queste condizioni la corrente non e' piu' un'informazione attendibile dello scorrimento e per dosare gradualmente la variazione di frequenza si puo' usare l'informazione scorrimento elaborata da un modello interno all'azionamento ma non la corrente di statore.

Il passaggio all'una o all'altra forma di controllo avviene all'interno dell'inverter.

[aria1984]

ti ringrazio, ora leggo tutto. se ho qualche altro problema ti posso disturbare ancora?grazie mille.

[oigio]

scusate se mi intrometto, vorrei capire in quali applicazioni viene usato il motore asincrono e quali quello sincrono. Grazie a tutti per le risposte.

[Livio Orsini]

Ci sono applicazioni tipiche del sincrono come il rifasamento.

Poi ci sono applicazioni che dipendono dalla tecnologia del momento, nel senso che in alcuni momenti è più vantaggioso applicare il sincrono su certe applicazioni. Ad esempio nel campo della tessile a secondo dei momenti su usano asincroni sincronizzati da anello esterno di velocità, oppure sincroni sotto un unico inverter. La scelta dipende dal costo del memento delle due tecnologie.

Questo per darti un'idea delle possibili diverse applicazioni.

[aria1984]

un sistema di controllo che limita la corrente statorica assicura che il motore non lavori mai sul tratto instabile della caratteristica di trasferimento del motore asincrono . in seguito ad una repentina variazione della velocità il motore si porta a lavorare alla massima coppia di lavoro e vi permane fino a quando l’errore di velocità non si riduce ad un valore inferiore alla massima pulsazione di scorrimento ammissibile.questo perchè?. perchè se lavoro alla max coppia di lavoro scende la pulsazione di scorrimento?se aumenta la coppia motrice non diminuisce la velocità e quindi aumenta la pulsazione di scorrimento?!|!!!!!!

se in questo caso si aumenta la frequenza di alimentazione e la legge tensione-frequenza diventa una legge a tensione costante, la limitazione di corrente presente nel sistema di controllo fa sì che il motori lavori nella regione a potenza costante ,perchè non può lavorare nella zona a pulsazione di scorrimento costante; pertanto bisogna provvedere a limitare anche il valore massimo della frequenza di alimentazione, altrimenti dopo che la massima coppia di lavoro ha raggiunto al coppia massima, il motore finisce sul tratto instabile della caratteristica.perchè non può lavorare nella zona a pulsazione di scorrimento costante?cosa succederebbe se ci andasse??

aiuto!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[aria1984]

legenda

blu:cose che continuo a non capire

rosso:domande relative a tali cose.

SOS!domani ho l'esame.

Modificato: 21 luglio 2005 da aria1984

[rguaresc]

Il testo è veramente involuto poco chiaro, il sistema di controllo citato ha un senso se governa la frequenza osservando la corrente statorica per stare nella zona stabile.

Io direi: ... In seguito a una repentina variazione (+) del comando di velocità questo viene attuato un frequenza in modo che se la corrente statorica si avvicina a quella della coppia massima si modera l'incremento di frequenza per non far salire lo scorrimento oltre il massimo e tenere il sistema motore-carico nella zona stabile.

Il caso del motore che riceve una coppia impulsiva frenante che rallenta il sistema con scorrimento oltre il massimo non si puo' compensare con una semplice riduzione di corrente! Si deve abbassare la frequenza generata in modo da riportare lo scorrimento entro i limiti (quindi con errore di velocita' temporaneamente alto) e progressivamente recuperare e questo si puo' fare sorvegliando la corrente.

Il motore a tensione costante e f variabile ha il flusso che diminuisce con la frequenza Fi=k*U/f (da e=4,44 f Fi) percio' la coppia massima diminuisce. Al crescere di f a parita' di scorrimento diminuiscono la coppia massima e la corrente statorica.

Una regolazione della frequenza che agisca per tenere entro un massimo la corrente statorica comporterebbe uno scorrimento progressivamente crescente con la frequenza, non sarebbe una strategia corretta.

[aria1984]

l'idea finale che mi son fatta è che nel controllo con limitazione di corrente limito la corrente per limitare la pulsazione di scorrimento e fare in modo da non passare nel tratto instabile. tuttavia poichè sto limitando tale pulsazione non posso passare nella zona a pulsazione di scorrimento costante, ma solo in quella a potenza costante. e quindi una volta che la coppia di lavoro max arriva alla coppia motrice max anzichè andare avanti sulla caratteristica meccanica, torno indietro e posso finire nel tratto instabile. onde evitare ciò si fa il controllo a pulsazione di scorrimento costante grazie al quale il motore può lavorare nella zona a pulsazione di scorrimento costante ma per contro non può più lavorare nella zona a potenza costante. per ultimo c'è il controllo coppia-flusso che si usa quando variano alcuni parametri del motore come ad esempio la temperatura e il flusso, che finora avevamo supposto costante, varia . per tenere conto di queste variazioni si usa un controllore che ha in ingresso l'errore di coppia e in uscita mi da la frequenza di alimentazione e si fa un controlo a ciclo chiuso del flusso per avere in uscita l'ampiezza della tensione.ho detto qualcosa di sbagliato?

[aria1984]

inoltre vorrei sapere cosa significa che bisogna avere un flusso max affinchè si abbia la max sensibilità della coppia alla corrente..........

[rguaresc]

Zona a U/f costante.

"limito la corrente per limitare la pulsazione di scorrimento" giusto, ma per operare genero quella frequenza che con l'attuale velocita' comporta un valore

di corrente assorbita che assicura il limite della pulsazione di scorrimento.

Fino a che posso agire in modo U/f alla pulsazione limite dello scorrimento corrisponde una I statorica costante al variare di f, il motore fornisce una

coppia costante prossima al max e una potenza meccanica cresente con f.

Per fare un esempio concreto un motore 2 poli (sincronismo a 3000 giri/') con Cmax a 2700 giri/' ha una pulsazione di scorrimento limite di 300 in giri/' e

approssimando un po'li ha per ogni frequenza del campo 0...50 se lavora a U/f costante. Con f=25 la Cmax sarà a 1200 (1500-300), per tenere il rotore fermo

con Cmax servirà un campo a 300 giri/' ecc.

Zona di funzionamento a U costante, potenza costante per f 50... . In termini di bilancio di potenze con U, I costanti e' costante la potenza disponibile,

la coppia max disponibile scende se aumenta f. Questo secondo me non significa che non si possa lavorare a potenza costante e a pulsazione di scorrimento

costante, ma che la corrente non e' una fonte per l'elaborazione del controllo e bisogna disporre di informazioni sullo scorrimento non bastando la corrente

statorica.

Infine e' corretto che per governare il flusso si agisce sulla tensione (e il tempo), il flusso e' un totale di impulsi di tensione x tempo. per creare il campo si devono commutare le valvole per assicurare gli impulsi tensione x tempo buoni per il flusso richiesto e manovrare l'evoluzione alle fasi per dare la frequenza voluta.

inoltre vorrei sapere cosa significa che bisogna avere un flusso max affinchè si abbia la max sensibilità della coppia alla corrente

In termini complessivi C = K Fi I; dobbiamo tenere Fi al massimo compatibile con la struttura di ferro per ottenere la max C. Il ferro viene sfruttato saturandolo di flusso, il rame al massimo di I. Il motore deve produrre coppia.

Modificato: 21 luglio 2005 da rguaresc