Motore Monofase, Parzializzazione E Altro

[Willy Montella]

Buongiorno a tutti, e la prima volta che scrivo su questo forum, sono rimasto impressionato dal numero di informazioni che vi si possono trovare.

1)

Ho letto che il tema della variazione dei velocità dei motori asincroni monofase a condensatore è stato ampiamento dibattuto e discusso.

Scrivo questo topic per chiedere un consiglio su di un applicazione precisa: dovendo variare il flusso di acqua che circola in un impianto di riscaldamento agendo sulla velocità di rotazione (il flusso e prop alla velocità) della pompa di circolazione (tipo Grundfos, Wilo e altro max 300 W) è accettabile (sotto tutti i punti di vista: termico, meccanico, durata di vita isolamenti) utilizzare un triac comandato con la parzializzazione di fase ?

So che agendo sul valore efficace della tensione in un asincrono non cambio DIRETTAMENTE la velocità di rotazione ma cambio la coppia massima e quindi la caratteristica coppia-velocità del motore andando a incontrare la caratteristica del carico (domanda: perchè è una parabola normalmente?) in un altro punto di funzionamento. Ho quindi una perdità di coppia, e non so se quest'ultima causa problemi nei sistemi idraulici ...)...

2)

A quale scorrimento un motore monofase a cond sviluppa la coppia massima ? per un trifase so che è per il 90-95% della velocità sincrona

3)

Volendo passare da un discorso qualitativo ad uno più quantitativo, mi interesserebe trovare un circuito equivalente del motore (R1, X1, R2, X2, Xm, Rfer per intenderci) di una di queste pompe (ho una pompa che posso smontare e aprire e farne quello che voglio, staccare il cond, la bobina ausiliaria ....). Dal circuito equivalente potrei poi disegnare una caratteristica coppia-velocità con la quale fare un pò di previsione dell'andamento della velocità in funzione di Vrms.

Per il trifase si fanno i tipici test a rotore bloccato e a vuoto ma per un monofase ?

4) Come modelizzare la caratteristica di un circuito idraulico ?

5) Esistono altri metodi per comandare il triac oltra che la parzializzazione, ho sentito parlare del sistema a pacchetti ....

Grazie per le vostre risposte

[Mario Maggi]

Benvenuto Willy Montella!

Non ho capito se lo chiedi per studio o perche' devi produrre tante pompe e venderle.

Le mie risposte sarebbero molto diverese nei due casi.

Escluderei che tu sia un hobbysta fai-da-te, per modificare una sola pompa.

Mi dai lumi?

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

.... dovendo variare il flusso di acqua che circola in un impianto di riscaldamento agendo sulla velocità di rotazione (il flusso e prop alla velocità) della pompa di circolazione (tipo Grundfos, Wilo e altro max 300 W) è accettabile (sotto tutti i punti di vista: termico, meccanico, durata di vita isolamenti) utilizzare un triac comandato con la parzializzazione di fase ?

Assolutamente no!, Non solo non varia la velocità, ma può procurare seri danni al motore.

2==> circa 90%, dipende dal motore

3

Dal circuito equivalente potrei poi disegnare una caratteristica coppia-velocità con la quale fare un pò di previsione dell'andamento della velocità in funzione di Vrms.

La velocità non varia in funzione della tensione, ma della frequenza. Per frequenze inferiori alla nominale si deve ridurre proporzionalemte la tensione in modo che V/XL = costante

5)

Esistono altri metodi per comandare il triac oltra che la parzializzazione, ho sentito parlare del sistema a pacchetti ....

Si, si può lavorare come se si modulasse in PWM. Il motore girerebbe per x tempo e starebbe fermo per y tempo, però l'inerzia fa si che l'effetto finale sia una velocità di base su cui si somma una specie di modulazione triangolare. Ovviamente gli effetti sul motore non sono benefici

[Willy Montella]

Salve a tutti e grazie per le risposte

Allora inanzitutto chiarisco il mio scopo: devo realizzare un modulo per la domotica che tra le varie funzioni prevede una variazione (chiaramente non un controllo) della velocità di rotazione di una pompa (e quindi del flusso d'acqua che la attraversa, mi sembra he si chiami portanza ?).

In commercio si trovano vari tipi di pompe: come circolatori troviamo sopratutto pompe a tre velocità (si usa un commutatore e si cambia l'avvolgimento asiliario) o pompe con integrato un controllo (o variatore meglio) di velocitä comandbile da un segnale 0-10 V. Il problema è che la differenza di prezzo tra i due modelli è elevata sto quindi cercando di realizzare qualcosa di mio.

Essendo il motore un asincrono monofase la velocitä di rotazione n=60*fs/p (fs frequenza di alimentazione, p coppie di poli). Quindi la soluzione (teoricamente) più indicata sarebbe la variazione della frequenza di alimentazione del rotore con un inverter. (o convertitore AC-DC DC-AC). Come gia in parte sapevo e poi ho avuto modo di leggere sul sito di inverter per motori monofase non se ne trovano, e una autorealizzazione dello stesso (sempre che si possa fare ....) sarebbe complicata e costosa.

D'altra parte diminuendo la tensione di alimentazione si diminuisce la coppia massima, si incontra la caratteristica del carico in un altro punto di lavoro e INDIRETTAMENTE si varia la velocitä di rotazione.

La cosa l'ho provata su di un circuito idraulico e funziona per vari carichi. la relazione flusso-vRms non è lineare ü questo mi porta a volere approfondire l'argomento. Mi piacerebbe in particolare poter modelizzare il fenomeno per poter prevedere dato il Vrms (che dipende poi dall'angolo di accensione) il flusso che si ottiene.

Per queso motivo dovrei identificare il circuito equivalente del motore, da cui dipende la caratteristica coppia -velocità.

Per qul che riguarda le controindicazione qualcuno mi ha detto che si otterrebbe (probabilmente) un surriscaldamento eccessivo con relativa diminuzione della durata di vita degli isolamenti, mentre dal punto di vista meccanico la robustezza del motore a gabbia di scoiattolo dovrebbe evitare qualsiasi problema.

Sottolineo che questa applicazione non richiede grande precisione e che le costanti di tempo in gioco sono molto lunghe

Grazie

Willy

[Mario Maggi]

Ciao Willy.

Ho la sensazione che la strada che vorresti intraprendere sia irta di ostacoli.

Se progetti un motore speciale "ad hoc" puoi anche ottenere lo scopo, ma restano i problemi di compatibilita' elettromagnetica per l'ambiente residenziale ed i problemi di rumorosita' intrinseca.

Mi piacerebbe in particolare poter modelizzare il fenomeno per poter prevedere dato il Vrms (che dipende poi dall'angolo di accensione) il flusso che si ottiene.

Chi mi legge spesso non mi sopportera' piu', ma devo ancora una volta parlare di armoniche. Per modellizzare il fenomeno dovresti fare una semplificazione, considerare che la tensione di alimentazione sia sinusoidale, ma questo spesso non e' vero. Quindi i risultati della modellizzazione sarebbero falsati.

Alla fine ti trovi con un oggetto che non riesci piu' a gestire, in quanto sarebbe soggetto alle variazioni delle armoniche presenti in rete che possono determinare malfunzionamenti dei circuiti a taglio di fase.

L'altro giorno alla fiera del motion control MC4 ho visto una soluzione molto elegante per il tuo problema.

Ciao

Mario

[Willy Montella]

Ciao Mario,

grazie per la risposta: cominciamo dai problemi di compatibilità: ne ho avuti (irradiazione condotta sulla rete) e li ho risolti con l'inserimento di un filtro LC, irradiazione nell'aria nessun problema sin dall'inizio.

Ora come detto i miei quesiti sono due:

- Effetti a lungo termini di un controllo di questo tipo (come detto termici, meccanici e altro)

- Riuscire a fare una previsione (anche non precisissima) dell'andamento del flusso di acqua nella condotta partendo dal valore efficace della tensione applicata. Si tratta, come detto di modelizzare il motore (come fai per un trifase asincrono e poi valutare la coppia e la velocità

Ah se posso ancora chiedererti: COsa hai visto in fiera così interessante ?

[Mario Maggi]

Ciao Willy,

Effetti a lungo termini di un controllo di questo tipo (come detto termici, meccanici e altro)

non vedo alcuna controindicazione a patto che si usino motori elettrici speciali progettati per il comando da onda parzializzata. Se invece della parzializzazione vuoi usare lo "zero crossing" dovrai studiare bene la rigidezza meccanica.

Dalla tensione distorta al flusso d'acqua ci sono molte variabili, dubito che si riesca a modellizzare con sufficiente attendibilita'.

COsa hai visto in fiera così interessante

Un comando da integrare nel motore per motori bifase.

Ciao

Mario

[Willy Montella]

Ciao Mario,

per zero crossing intendi quella specie di PWM (1 -4 Hz) con il quale accendi l'alimentazione per un determinato tempo Ta al massimo (sinuoide da 230 Vrms) e poi lo spegni per un certo tempo Ts ?

Cosi il segnale di base è sinusoidale anche se ogni tanto è ON e ogni tanto è OFF ...

[Mario Maggi]

Caro Willy,

esattamente. Occhio che in quel caso il metallo della gabbia di scoiattolo del rotore e' diverso.

P.S.: un saluto alla Michelle Hunziker, se la vedi !

Ciao

Mario

[Martino_Vezzoli]

Ciao scusate se mi permetto di intromettermi.....ma sarebbe bello capire cosa intendi per "Un comando da integrare nel motore per motori bifase".....ci puoi spiegare meglio cosa hai visto in fiera? o avere qualche link.......grazie.

[Mario Maggi]

Caro Martino,

ti vedo sempre apparentemente molto interessato ai motori bifase. Evidentemente non usi Google, al primo posto troveresti il logo della ditta svizzera che produce l'oggetto. Difficile?

Ciao

Mario