mantenere bloccato motore ad inverter

[andreadm]

ciao a tutti,

ho cercato a lungo qui sul forum e in giro su internet la risposta a quanto ho scritto nell'oggetto, ossia alla possibilità di tenere bloccato un motore AC trifase con inverter monofase 220V.

inoltre è la prima volta che utilizzerò un inverter e quindi non ce l'ho qui fisicamente per fare prove.

Ho trovato molte informazioni su rampe di decelerazione e utilizzo di sistemi di dissipazione esterni per frenare il motore, ma sempre nel senso di portarlo da un regime di rotazione ad uno stato di fermo.

A me serve capire: una volta raggiunto tale stato come posso tenere il motore bloccato? E' possibile senza il ricorso a sistemi frenanti elettromeccanici esterni?

Grazie e scusate l'eventuale banalità della domanda.

andrea

 

 

Modificato: 8 gennaio 2016 da andreadm

[fmussolin]

Potresti spiegare a cosa ti serve? Magari si capisce meglio ed è quindi possibile darti qualche idea...se il motore deve stare fermo, deve resistere ad una eventuale sollecitazione di un carico?  Per quanto tempo? Quante inserzioni/fermate con blocco del rotore dovresti fare nel tempo? Cosa traina il motore?  Perchè scarti subito il freno elettromagnetico che probabilmente è la soluzione migliore? Si può tenere fermo il motore con iniezione di CC, una volta che è rallentato quasi a zero giri ma non è un buon sistema per la salute del motore, perchè se si protrae l'iniezione di CC nel tempo, il motore tenderà a scaldare troppo....

Modificato: 8 gennaio 2016 da fmussolin

[andreadm]

ok, spiego l'applicazione.

Il motore pilota il mandrino di un tornio con il quale, oltre alle normali operazioni di tornitura, si dovranno realizzare anche delle forature frontali fuori asse con utensile motorizzato. La trasmissione avviene mediante una cinghia dentata e il rapporto è 1:1 (il motore è sovradimensionato rispetto al carico e tale trasmissione è sufficiente).

Questo determina che quando il motore sarà fermo si avrà solo un aumento del carico assiale, senza pressocché nessuna forza di ordine radiale che potrebbe farlo ruotare.

la durata del periodo con motore frenato è nell'ordine di 10-15 secondi al massimo, il numero di inserzioni/fermate è nell'ordine delle 4-8 da realizzare in massimo due minuti ogni 10.

L'applicazione potrebbe essere realizzata con un servomotore AC ma i costi lieviterebbero oltremodo.

L'utilizzo del freno elettromagnetico non lo voglio assolutamente scartare a priori, ma essendo ignorante in materia volevo capire se lo si poteva evitare per non dover rendere più complessa la catena di controllo. 

[roberto8303]

olevo capire se lo si poteva evitare per non dover rendere più complessa la catena di controllo. 

sicuramente è meno complessa di tenere in coppia il motore con l inverter, senza retroazione è praticamente impossibile.

Un freno elettromagnetico puoi anche collegarlo sul asse mandrino visto anche la riduzione 1:1, inoltre  c è un aspetto fondamentale che non hai esposto. La fermata del motore per la forature deve avere quale ordine di precisione? 5 gradi? 1 grado? molto meno? 

Perche a questo punto puoi anche considerare un motore brushless che puo fare questo lavoro brillantemente. Se hai problemi di potenza puoi anche cambiare i rapporti pulegge per avere la stessa coppia. 

[andreadm]

allora,

la fermata del motore deve avere una precisione di 1 grado, e lì l'idea è mettere in rotazione il mandrino alla velocità più bassa che si riesce e, mediante un encoder a 360 passi, stoppare il motore al punto prefissato.

mi interessa la tua affermazione:

sicuramente è meno complessa di tenere in coppia il motore con l inverter, senza retroazione è praticamente impossibile

mi spieghi meglio qui come si realizzerebbe il sistema che intendi? 

 

Per quanto attiene invece all'utilizzo di un motore brushless  dicevo più sopra che si vuole evitare di far lievitare i costi.

 

[fmussolin]

Credo che Roberto ti abbia suggerito la cosa più semplice ed economica, con il freno elettromagnetico o il brushless. Quest'ultimo avrebbe il vantaggio in più che nella maggior parte degli azionamenti è già previsto un posizionatore, cosa che a te vista l'applicazione, servirebbe e non poco.

Ci sono altri modi per fare un rallentamento e una fermata con un asincrono trifase, ma con precisione di un grado, si dovrebbe avere retroazione e alla fine credo che il brushless sia il più semplice. Non scordare che hai alimentazione monofase: che potenza dovrebbe avere il motore?

[roberto8303]

mi spieghi meglio qui come si realizzerebbe il sistema che intendi? 

 Che devi installare sul motore un encoder ed avere a bordo inverter una scheda opzionale di lettura encoder che controlla e chiude l anello di posizione.

Ci sono anche motori speciale sincroni a riluttanza che con i propri inverter riescono a garantire il posizionamento entro certe tolleranze la prima che mi viene in mente è la ksb che vende questo sistema

http://www.ksb.com/REEL-it/Prodotti_e_Servizi/Catalogo_Prodotti/Prodotti_per_tipologia/Motori_sincroni_a_riluttanza/REEL_SSP/

non l ho mai ancora provato non saprei dirti sull affidabilità

Il problema nel tuo caso è che comunque come dice fmussolin ci vuole il freno meccanico perchè anche questo tipo di motore sincrono scalda se resta troppo tempo in coppia a meno che si potrebbe ben servoventilare puoi chiedere al costruttore cosa consiglia.

Per me vince il brushless e volendo c è anche già con l elettrofreno a bordo e senza utilizzo di plc per gestire le quote di fermata. Devi valutare i costi, la semplicita di installazione, la velocità di lavoro ecc ecc per vedere quale è meglio utilizzare.

[roberto8303]

ah nelle specifiche della ksb indica un errore di 1,5° sulla posizione e non credo sia accettabile per te

[SandroCalligaro]

Dal punto di vista del controllo, mi fa piacere che roberto abbia citato i riluttanza.

Quello proposto da KSB è in realtà della REEL, azienda del Vicentino, che lo ha a catalogo da parecchi anni. A detta loro, la precisione è di 1.5° meccanici, la ripetibilità molto migliore (0.2-0.3°). Magari si potrebbe rivedere la specifica sulla trasmissione 1:1...

Probabilmente è fattibile anche con altri drive, ma nessun altro dà delle specifiche precise.

Non ho mai potuto provare direttamente questi drive in questa configurazione, ma in base all'esperienza sul nostro controllo posso dire che precisioni di qualche grado meccanico si possono ottenere su sincroni a riluttanza, sincroni a magneti permanenti interni (IPM) e in qualche caso anche a magneti superficiali (SPM).

Un inconveniente da tenere presente è che la stima di posizione è periodica a seconda del numero di coppie polari. Nei motori REEL, ad esempio (2 coppie polari), si confonde 0° con 180° meccanici. Quindi, per avere un posizionamento corretto occorre avere un sensore o una battuta sulla quale inizializzare la posizione.

 

Se ho capito bene, dici che non ci sono coppie di carico da fermo. Quindi il motore non si scalderebbe, da fermo, ed inoltre il duty-cycle di questa condizione sembra basso.

Però, sia sensorless che con sensore di posizione, eventuali sforzi (anche di poco conto e brevi) causano dinamicamente uno spostamento durante l'operazione (che verrà recuperato dal controllo). Il controllo sensorless non riesce avere dinamiche come quello con sensore, quindi reagirà con un più di ritardo (e quindi più spostamento) ad eventuali disturbi di coppia. Il freno non ha questo problema.