pillole sul motion control da decifrare

[kekkoian]

1) Qualcuno che fa motion control mi ha detto che il motion control più spinto si puo fare con i motori brushless e non con i motori a induzione ad esempio un motore brushless lo puoi fermare e invertire il senso di rotazione rapidamente mentre un motore ad induzione no perchè hanno inerzie diverse..... 

 

Ma i motori brushless non sono inclusi anche in quelli ad induzione? perchè distingue in questo modo? E soltanto un gergo tecnico per fare una specifica distinzione...? 

Inoltre perchè hanno inerzie diverse?

 

2) Mi ha detto poi che i brushless hanno l' encoder integrato sull' asse del motore...(non ho capito perchè abbia sottolineato questa cosa facendo un paragone con i motori a induzione......).

 

Perchè ha sottoliato questa cosa secondo voi?

 

 

 

Lo so che sono domande strane però non ho molto la possibilità di parlare con questa persona. Diciamo che ho solo massimo un paio d' ore di apprendimento al giorno mentre comunque lui è impegnato dal lavoro e non posso martellarlo di domande.

 

Mi piacerebbe avere delle risposte che possono darmi degli spunti di approfondimento.

 

Grazie forum

 

 

 

 

[rguaresc]

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Ma i motori brushless non sono inclusi anche in quelli ad induzione?

 

No, i motori brushless sono motori sincroni, il rotore ruota mantenendosi incollato al campo magnetico che lo fa ruotare, non hanno scorrimento

Il termine brushless e' commerciale non vale per tutti i motori senza spazzole, gli antichi motori sincroni avevano le spazzole, quando le hanno tolte hanno introdotto questa parola.

 

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Inoltre perchè hanno inerzie diverse?

Per costruzione, visto che si impiegano dove serve una reazione rapida hanno il rotore di piccolo diametro rispetto alla lunghezza e per questo meno inerzia

 

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 Mi ha detto poi che i brushless hanno l' encoder integrato sull' asse del motore.

 Cosi' l'encoder ha una maggior risoluzione, anche i motori asincroni possono avere l'encoder sull'albero motore ma tanta risoluzione poi non la si sfrutta.

Una differenza fondamentale e' nell'impiego: con i brushless si puo' controllare la posizione angolare del rotore in modo rapido e preciso.

 

[Livio Orsini]

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Qualcuno che fa motion control mi ha detto che il motion control più spinto si puo fare con i motori brushless e non con i motori a induzione ad esempio un motore brushless lo puoi fermare e invertire il senso di rotazione rapidamente mentre un motore ad induzione no perchè hanno inerzie diverse...

 

Oltre a quanto scritto da rguaresc, che condivido in toto, le migliori prestazioni dinamiche ancora oggi si ottengono con servomotori cc a magneti permanenti speciali.

Oltre ad avere bassissime inerzie questi motori possono erogare coppie motrici che, a bassa velocità, raggiungono anche 10 volte il valore della coppia nominale del motore.

[kekkoian]

ottimo. Grazie

[SandroCalligaro]

Aggiungo solo qualche altra notizia e faccio una domanda per curiosità.

 

I cosiddetti "brushless" (che come dice rguaresc è un nome commerciale) sono i motori sincroni a magneti permanenti superficiali (Surface Mount - Permanent Magnet Synchronous Motors, SM-PMSM, a volte solo SPM o PMSM). Ci sono altri tipi di sincroni a magneti permanenti, con i magneti "annegati" nel rotore (Interior Permanent Magnet ..., IPMSM o IPM), molto meno conosciuti e che di solito non vengono chiamati semplicemente "brushless".

 

I sincroni a magneti permanenti hanno vari vantaggi rispetto ai motori ad induzione:

- migliore controllabilità, perché il campo di rotore è noto in ampiezza e direzione: siccome viene dai magneti permanenti, è costante in ampiezza e la sua posizione è "incollata" al rotore, come dice rguaresc (letteralmente, visto che i magneti sono incollati sulla superficie). Inoltre il campo di rotore non deve essere generato dalle correnti, quindi non c'è alcun ritardo nella magnetizzazione. Nell'asincrono occorre un certo tempo perché il rotore raggiunga lo stato di magnetizzazione desiderato, inoltre posizione ed ampiezza del campo possono essere solo stimate (è rarissimo che il campo venga misurato).

- inerzia bassa, perché nel rotore è necessario "meno ferro" e non ci sono conduttori, spesso quindi vengono ricavati dei "vuoti".

- densità di potenza alta, anche perché sono più efficienti (sempre per il fatto che il campo di rotore c'è già, senza correnti), e poi le perdite sono concentrate nello statore, dal quale è più facile avere dissipazione (il rotore è termicamente isolato a causa del traferro). Per questo i PMSM, se raffreddati a liquido, raggiungono densità di potenza impressionanti (vedi ad esempio il KERS di Magneti Marelli).

- si possono costruire con numero di poli anche molto alto, aumentando la densità di coppia

 

Il principale svantaggio dei brushless è che richiedono un inverter, ed un controllo relativamente sofisticato (rispetto al minimo sindacale richiesto per far girare un asincrono).

 

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 Mi ha detto poi che i brushless hanno l' encoder integrato sull' asse del motore.

Cosi' l'encoder ha una maggior risoluzione

DIciamo che l'encoder è comunque un oggetto diverso dal motore, che viene calettato all'alber. E' vero vhe in un brushless c'è quasi sempre un vano apposito, che fa parte della carcassa del motore, per montare l'encoder.

La risoluzione dipende principalmente... da quanto si vuole spendere. Siccome di solito non ha senso avere alta risoluzione su un asincrono...

 

In generale ci sono alcune applicazioni (poche, per ora, ma aumenteranno) a dinamica relativamente lenta ma ad alta efficienza, con brushless in controllo sensorless (senza encoder).

 

 

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le migliori prestazioni dinamiche ancora oggi si ottengono con servomotori cc a magneti permanenti speciali.

[...] raggiungono anche 10 volte il valore della coppia nominale del motore.

Livio, per favore avresti sottomano qualche esempio, per farmi un'idea degli estremi che si possono raggiungere?

Sul sovraccarico posso dire che rapporti simili (1:8, per lo meno) si possono raggiungere anche con alcuni brushless di piccola taglia.

[Livio Orsini]

Devi andare su motori particolari a terre rare (che costano parecchio).

Oramai sono usati sempre più raramente e quasi sempre a livello "professionale" (militare). Li trovi sui cataloghi di costruttori di motori speciali. Un tempo uno dei più diffusi per l'ottimo rapporto prezzo-prestazioni era il mavilor.

Mentre vengono usati ancora oggi, per la loro economicità, azionamenti composti da chopper cc e motore a magneti permanenti di basso costo.

Anche questi azionamenti riescono ad offrire prestazioni dinamiche a livello pari a quello dei migliori brushless.

Il loro tallone d'achille è che, avendo spazzole e collettore, necessitano di manutenzione periodica.

Se poi non si limita perfettamente la corrente in funzione della velocità spazzole e, soprattutto, collettore si consumano in un battibaleno.

[kekkoian]

la pillola del giorno è la numero 

 

3) questo signore dice dice che il verso di rotazione di un motore brushless non lo puoi invertire invertendo le fasi ma devi andare nel programma.....(lo STARTER)

 

 nello STARTER è andato a invertire semplicemente il conteggio degli impulsi dell' encoder cioe diminuire anzichè aumentare? 

[beppeconti]

Se hai dei dubbi non fai prima a chiedere al collega?

Non si può invertire il senso rotazione di un motore brushless solo cambiando il senso di conteggio del feedback.

L'operazione di inversione del senso di rotazione normalmente si fa nella parametrizzazione dell'azionamento.

Visto che stai parlando di azionamenti Siemens (Starter) ci sono dei parametri appositi per fare questo.

Si potrebbe fare anche a livello hardware, nei brushless con resolver mi è capitato di farla anni indietro, vanno rispettate alcune regole però.

 

 

[Livio Orsini]

Leggere i manuali è così faticoso?

[SandroCalligaro]

Grazie, Livio.

 

Per invertire il senso di rotazione scambiando le fasi, a livello concettuale devi anche:

- cambiare il verso di conteggio dell'encoder

- rifare la fasatura dell'encoder, cioè ottenere l'angolo tra l'asse magnetico della fase U e la direzione dello zero dell'encoder. Se sapessi quali fasi hai scambiato potresti ricalcolare quel valore.

[kekkoian]

Se apro un manuale siemens sugli azionamenti lo trovo troppo specifico per me, vanno bene per persone che hanno gia una conoscenza di base. Se apro un libro su motori e azionamenti ci trovo una marea di formule che richiedono un lungo studio ma al contrario sono slegate dalle applicazioni teclogiche. Ho provato anche con le dispense che ho trovato su questo sito ma non sono esaustive. Onestamente per me che vorrei essere produttivo il piu presto possibile non e facile entrare nell argomento. Sto spendendo ore ed ore su internet cercando qualcosa che fa al mio caso. Forse provo con videolezioni su youtube. Se c e qualche libro o manuale che riuscite a suggerirmi che puo fare al mio caso potete suggerire. Dopo le mie otto ore in azienda (sono prammatore PLC e SCADA !?) me ne vado altre due ore in un azienda vicina che fa cose piu interessanti dove assisto al lavoro di questo ingegnere esperto che comunque non e sempre disponibile e non posso rompere le scatole troppo mentre lavora. 

[Livio Orsini]

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Se apro un manuale siemens sugli azionamenti lo trovo troppo specifico per me, vanno bene per persone che hanno gia una conoscenza di base.

 

Per costruire un edificio bisogna iniziare da fondamenta solide.

Non si può iniziare a costruire il tetto prima di tutto il resto; allo stesso modo se non ti fai le conoscenze di base su come funziona un motore e su come lo sicomanda non puoi pensare di comprendere concetti a livello superiore.

Anzi per i controlli di movimento, o motion control che dir si vuole, prima ancora dovresti dominare benei concetti fondamentali della cinematica e della meccanica.

[Nicola Carlotto]

Per cominciare a capire bene studia come deve essere tarato al primo avviamento un azionamento per motori in corrente continua eccitazione separata e retroazione da dinamo tachimetrica.

Poi studiati come deve essere tarato un inverter vettoriale a controllo di flusso con retroazione da encoder.

Se fai una buona ricerca su goooooogle  trovi manuali per i primi avviamenti.

Da li la nebbia si dirada..

Ciao

 

[SandroCalligaro]

Per poterti aiutare è importante sapere che formazione hai.

[kekkoian]

Ho una laurea triennale in ingegneria dell' automazione. Ho fatto anche un buon esame di macchine ed azionamenti elettici con un ottimo professore ma dopo la laurea ho dimenticato tutto o quasi. Purtroppo all' università ci sono troppe formule e si fa poca pratica per cui quando dimentichi le formule non ti rimane piu niente.

Mi tocca studiare di nuovo ma stavolta cercherò di essere più orientato all' obiettivo che non è quello di superare l' esame ma di far girare qualcosa.

Ho trovato un ottimo libro che credo faccia al mio caso e lo sto leggendo molto agevolmente:

 

ELECTRIC MOTORS
AND DRIVES
Fundamentals, Types, and Applications
Fourth Edition
AUSTIN HUGHES AND BILL DRURY

 

Spero che mi dia una base su cui poi affrontare la lettura di un manuale siemens.

[walterword]

i motori brushless forniscono la loro posizione , feedback, tramite segnali analogici che rappresentano seno e coseno di ogni fase.Questi segnali vengono acquisiti dal drive che elabora e genera gli impulsi dell'encoder incrementale simulato che viene acquisito dalla scehda FM piuttosto che dal motion generico che può essere anche un controllo numerico .

[Nicola Carlotto]

waterword

Bisogna che gli sia chiaro il concetto della retroazione prima di tutto , poi si puo' pensare al resto.

Cordiali saluti

Nicola

[SandroCalligaro]

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i motori brushless forniscono la loro posizione , feedback, tramite segnali analogici che rappresentano seno e coseno di ogni fase.

Non sono d'accordo, la misura di posizione è indipendente dalle fasi, e non necessariamente analogica. Non è detto che ci debba essere un encoder incrementale simulato.

Non confondiamo il povero kekkoian. 

 

Sono d'accordo con Nicola Carlotto.

Oltre alla retroazione ci sarebbero da conoscere i principi del controllo vettoriale.

kekkoian, ci sono tanti documenti un po' approssimativi (= confusione), ma se hai già studiato all'università io cercherei le dispense di qualche corso (ad esempio uniPD o uniUD, che conosco). Se, avendo la teoria in testa, leggi il manuale di un drive, riesci a far corripondere le cose.

Poi, se c'è qualcosa che non capisci, hai sempre la possibilità di chiedere.