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picluigi

Inverter machiavellico.

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picluigi

Ho azionato un motore 3f brushless (195V - 300Hz  -3A -17000rpm)  mediante un inverter di fabbricazione cinese. E' un inverter che dispone di 100 funzioni la maggior parte delle quali, dico la verità, sono per me un vero tabù. Ne ho utilizzate sei, le più comuni, cioè quelle  per impostare il diagramma V=f(freq).  Ho impostato la Vout(max), la Vout(nom) e la Vout(min) in funzione delle relative frequenze. Ero convinto bastasse, invece no. Quando ho pigiato il tasto FWR (rotazione avanti) o REV (rotazione indietro) l'albero del motore ha cominciato a ruotare a scatti facendo mezzo giro poi stop, altro  mezzo giro e di nuovo stop. In sostanza non prendeva mai velocità. Allora, consultando il manuale, scritto in inglese_cinese, mi sono imbattuito in una funzione chiamata testualmente: "Rated capacitor of motor". Più avanti dice che se " the rated capacitor of frequency converter more than motor's, adjust Rated capacitor of motor to protect the motor exactly". Non ho capito niente. Però ho intuito che deve esserci una corretta relazione tra la capacità dell'inverter e quella del motore. Ma quale capacità? Comunque il costruttore aveva impostato 'sto "Rated capacitor of motor " al valore 40%. Io a caso l'ho spostato al 70% e il motore a cominciato a funzionare regolarmente sia in avanti che indietro. A questo punto chiedo se qualcuno potesse darmi una mano per capire quale sia il significato di questa direi molto importante funzione chiamata appunto: "Rated capacitor of motor" . Tengo a precisare che fino ad ora ho sempre agito sull'inverter con il motore a vuoto. Quando sarà a carico chissà cosa succederà!

Vi ringrazio tutti. 

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Sandro Calligaro

Non essendoci alcun condensatore nel motore trifase, credo si sia trattato di un caso, o meglio che per caso la modifica abbia avuto un effetto positivo.

 

Non sarebbe male se postassi marca e modello (e/o direttamente il manuale) dell'inverter e qualche informazione in più sul motore (anche qualche foto in cui sia visibile la targa potrebbe aiutare).

 

Un motore "brushless" (cioè sincrono a magneti permanenti) difficilmente si riesce ad avviare in controllo scalare: occorrono algoritmi appositi che utilizzano un sensore di posizione oppure un algoritmo di stima della posizione di rotore.

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picluigi

Grazie Sandro per la risposta.

Allego foto della targa del motore e dell'inverter. Vorrei anche allegare il manuale dell'inverter che è in pdf ma non so come caricarlo. Il sistema non accetta questo formato. Dimmi tu come posso fare. Grazie ancora.

 

Motore.jpg

InverterCinese.jpg

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Sandro Calligaro

Se lo hai scaricato, avrai un indirizzo, se lo posti possiamo scaricarlo anche noi. Questo mi sembra il modo più semplice.

 

Aggiungo un paio di cose:

- Il motore non è un "brushless", ma un asincrono trifase ("induction motor", in inglese). Mi sembrava strano che fosse un brushless (anche se ci sono parecchie lavatrici con motori brushless) e che girasse con un inverter "qualunque"

- Rileggendo il tuo primo post, sono quasi certo che le diciture del manuale siano il risultato di una pessima traduzione: "capacitor" credo stia per "capacità", ossia (nella loro concezione della cosa) per corrente (nominale). Questa cosa è confermata dal fatto che dicono:

" the rated capacitor of frequency converter more than motor's, adjust Rated capacitor of motor to protect the motor exactly"

Che interpretato sarebbe: se la corrente nominale del motore è minore di quella dell'inverter, modificare il valore in modo da proteggere il motore correttamente (altrimenti il limite è quello dell'inverter, più alto, ed il motore rischia di bruciarsi).

 

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picluigi

L'indirizzo dal quale ho scaricato (oltre un anno fa) il manuale in pdf non ce l'ho più. Ho solo il manuale che però il sistema non accetta.

L'interpretazione che tu dai circa il Rated capacitor of motor mi sembra molto logica.

Il motore che proprio oggi ho smontato è senz'altro un asincrono. Infatti il rotore è una normalissima gabbia di scoiattolo e di magneti permanenti non c'è traccia.

La lavatrice alla quale era abbinato disponeva di 4 velocità di centrifuga prodotte e controllate da una scheda che ho rottamato con tutto il resto.

Ero convinto che abbinando il motore ad un inverter (qualsiasi) si potesse ottenere la variazione della sua velocità a piacimento.

La variazione della velocità la ottengo. Noto, però, che qualunque essa sia il motore, seppur a vuoto, scalda rapidamente e parecchio. Non capisco il perchè.

Il mio intendimento era quello di utilizzarlo per costruirmi una piccola fresatrice, usufruendo di una robusta colonna per trapani, in mio possesso.

Ma se  scalda cosi tanto, dovrò accantonare il tutto.

Grazie, cordiali saluti.

 

 

 

 

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picluigi

Ho postato il file.pdf del manuale d'uso del mio inverter cinese all'indirizzo che mi hai fornito.

Per capire il motivo per il quale il motore scalda così tanto,  ho fatto una rilevazione  della forma d'onda(concatenata) generata dall'inverter settato a 50Hz, che ben volentieri allego. Si nota una sinusoide a 50Hz con valore massimo di circa 4Volt   però "modulata" da una serie di picchi (molti picchi) in cui valore è di circa 300Volt (ho usato una sonda x10). Con un multimetro di buona qualità posizionato in Vac ho rilevato invece un valore di tensione (concatenata) di 166Volt.

Credo  sia l'alto valore di quei picchi a produrre l'anomalo riscaldamento: il motore è progettato per una tensione nominale di 195 Volt.

Cosa potrei fare per smorzarli? Forse potrei inserire in serie alla linea di alimentazione del motore tre reattanze. Ma l'inverter come reagirà?

E' il primo inverter che utilizzo per i miei esperimenti. Quelli di marca producono anch'essi delle sinusoidi cosi "inquinate"?

Grazie ancora.

 

 

 

FormeOndaInverter.jpg

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Sandro Calligaro

Per il manuale, credo si debba copiare il link al file ed incollarlo qui.

 

Riguardo all'inverter, per prima cosa stai attento a fare quel tipo di misure: a meno che l'oscilloscopio o l'inverter non siano isolati da terra, si rischia di fare un corto circuito, tramite la terra dell'oscilloscopio.

Se poi l'oscilloscopio non è connesso a terra, la misura può essere rischiosa se questo non è isolato in modo adeguato (in sostanza, eviterei di usare un oscilloscopio a basso costo, anche se a batteria).

Con un normale oscilloscopio, queste misure si fanno di solito usando sonde di tensione isolate o, al massimo, due sonde su cui applicare la differenza.

 

Riguardo ai picchi, tutti gli inverter commerciali per controllo motore generano in realtà solo tensioni PWM, commutando la tensione del bus DC, ossia normalmente la tensione di rete raddrizzata (circa 300 V, non è un caso).

Ci sono al mondo forse 2 o 3 inverter commerciali per controllo motore, per applicazioni molto particolari (e di costo molto alto) che hanno uscita sinusoidale ma, ribadisco, sono casi molto particolari.

 

Nella forma d'onda che mostri c'è qualcosa di strano, ed è il fatto che le commutazioni ci siano solo in alcune parti del periodo. Potrebbe, però, essere un semplice problema legato all'acquisizione ed alla visualizzazione delle forme d'onda da parte dell'oscilloscopio.

Di che oscilloscopio si tratta (non riesco a riconoscere nessuna delle marche più note)? A cosa si riferisce la scritta 10 kHz, in alto a dx?

 

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picluigi

Facendo clic sul link che mi hai dato ti ritroverai in una pagina del forum dove tra gli altri titoli c'è quello del mio manuale: "Manuale d'uso dell'inverter machiavellico". Cliccandoci sopra si aprirà un'altra pagina che a destra ti mette a disposizione un tasto su cui cliccare per il download.

 

La rilevazione della forma d'onda  l'ho effettuata con due oscilloscopi che entrambi hanno dato lo stesso responso.

Il primo è un Philips-Fluke degli anni 80 mod. PM3350 50MHz 100MS/sec perfettamente funzionante. Peserà 4 o 5 Kg.

Il secondo è un mini dso mod. DS203 Made in China,  a batteria, 75 MS/s, più piccolo di uno smartphone. Costo 100€ circa.

L'immagine l'ho presa dal DS203 che dispone di porta USB sia per l'up che per il download.

Per la misurazione con il Philips, come giustamente hai osservato tu, ho utilizzato un trasformatore di isolamento 220/220 Volt inserito tra il cavo di alimentazione dello strumento e la presa di corrente ENEL.

Qui mi hai illuminato. Quelli non sono picchi ma la pseudosinusoide frutto della commutazione PWM effettuata dall'inverter sul suo bus DC.

Perchè non commuti su tutto il periodo non lo so. Potrebbe dipendere da un settaggio  dell'inverter, tra i 100 disponibili,  che non ho considerato.

Dunque, inserire reattanze non ha alcun senso. Bisogna settare bene l'apparato. Magari se hai voglia di dare un'occhiata al manuale sono sicuro che tu riuscirai ad individuare quel settaggio che lo farà commutare  come si deve.

Grazie. Buona notte.

 

 

 

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Sandro Calligaro

Scusa se ho detto delle cose scontate riguardo alle precauzioni sulla misura, non sono scontati a meno che, e mi pare il tuo caso, non si abbiano certe conoscenze.

 

Il fatto che non commuti in quella parte di periodo, se non si tratta di un artefatto dell'oscilloscopio, mi fa pensare, a dire il vero, ad un malfunzionamento.

Esistono modulazioni "bus-clamped", nelle quali si tiene ferma un'uscita dell'inverter per un tratto del periodo, ma comunque la tensione concatenata varia.

L'ipotesi più plausibile per me è che qualche IGBT non funzioni.

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Livio Orsini

Sarebbe interessante espandere l'asse dei tempi e misurare la larghezza dell'impulso, che sembra costante.

 

La mancanza di parte della modulazione potrebbe essere una sorta di controllo di corrente dell'inverter, realizzato in modo da bloccare la modulazione per un certo tempo.

 

la mia è solo un'ipotesi di lavoro.

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Sandro Calligaro

Ripensandoci, prima di tutto ti consiglio di verificare la frequenza di campionamento: la maggior parte degli oscilloscopi digitali (specie se non sono topo di gamma) imposta automaticamente la frequenza di campionamento in funzione della scala dei tempi.

Ribadisco quindi quello che dicevo sopra, e che dice anche Livio: usa una scala dei tempi più stretta, ed acquisisci solo uno-due periodi.

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picluigi

Vi rimetto due nuove acquisizioni effettuate con il Philips e riprese con il mio smartphone.

L'inverter era predisposto per fornire una tensione a 50Hz.

La prima rappresenta la "sinusoide" (concatenata) nella sua interezza. L'asse y= 0.1KV/div e l'asse x= 5msec/div. In queste condizioni il Philips campiona a 80KS/s

La seconda rappresenta la semionda positiva della "sinusoide" stessa. L'asse y= 0.1KV/div e l'asse x= 0.2msec/div. In queste condizioni il Philips campiona a 250KS/s.

La frequenza di commutazione è uguale a 2.9KHz, come riportato in alto a dx dello schermo dell'oscilloscopio (ingrandendo l'immagine).

In sostanza il motore, viste le forme d'onda, viene alimentato con una Vmax=300Volt che se fosse sinusoidale (ma non lo è) corrisponderebbe ad una Veff=211Volt.

Ma se è progettato per una Vnom , che reputo Veff, di 195Volt ha tutte le ragioni per scaldare.

Pare, spulciando il manuale, che questo inverter permetta soltanto la variazione della frequenza della tensione in uscita e no anche l'ampiezza. Troppa grazia...

Stando così le cose cercherò di collegare sull'asse del motore una ventola di raffreddamento che ora non c'è. Non c'è mai stata.

Un saluto a tutti.

 

IMG_20180712_171930[1].jpg

IMG_20180712_172841[1].jpg

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Livio Orsini
12 ore fa, picluigi scrisse:

are, spulciando il manuale, che questo inverter permetta soltanto la variazione della frequenza della tensione in uscita e no anche l'ampiezza. Troppa grazia...

 

Scusa ma non ho capito cosa intendi.

 

Questo sembra essere un normale inverter V/f per cui va impostata la retta tensione / freqeunza; nel tuo caso dovresti impostare 195V / 300 Hz.

Poi, come tutti gli inverter, l'uscita altro non è che una serie di impulsi di tensione di ampiezza pari a quella del DC Bus, ampiezza che nel caso di alimentazione a 230 V nominali sarà di circa 325 V nominali. Il valore efficace è ottenuto modulando il duty cycle degli impulsi. In questo modo si può variare l'ampiezza della tensione efficace da pochi volt sino a 230V circa. La modulazione, inoltre, ricrea l'andamento sinusoidale della tensione.

 

Il tuo motore probabilmente scalda perchè l'inverter non è stato parametrizzato correttamente.

A 50 Hz il valore efficace della tensione di alimentazione dovrebbe corrispondere a circa 32.5 V (stando ai dati che hai riportato di 195V a 300Hz)

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thinking

@picluigi

 

curiosità mia...

che valore ha il parametro 11?

 

grazie

 

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Sandro Calligaro

Come immaginavamo, le forme d'onda che avevi misurato erano frutto di aliasing.

Ora tutto torna, gli impulsi sono normalissimi, a parte la frequenza di switching di 2.9 kHz, che probabilmente è frutto di un errore di misura, quasi certamente dovuto al fatto che il duty-cycle sta cambiando e gli impulsi sono centrati nel periodo.

 

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picluigi

Ringrazio per le risposte.

Rispondo a thinking che mi chiede il valore del parametro 11. Il parametro 11, cioè F011, (che serve per impostare la tensione del motore sulla retta V/F), è = 88%. Nel manuale  questo parametro è chiamato "Motor rated voltage" e si esprime in percentuale. Però non dice in percentuale rispetto a quale valore. Io ho inteso rispetto al valore nominale di tensione dell'inverter che è = 220Volt. Avendo il motore una Vnom=195Volt@300Hz ho fatto 195/220 = 0.88. Poi se questo procedimento sia quello che intendeva il progettista dell'inverter, non lo so! Comunque, con questo valore mi pare che il motore scaldi di meno rispetto a quando questo parametro era = 100. Poi perchè, solo questo parametro lo vogliono impostato in percentuale e non in valore assoluto, altro mistero.

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thinking

Penso che è corretto F011=0.88,

Poi il parametro F078 è la corrente nominale del motore / corrente nominale dell'inverter x 100, ma non scrivi la sigla completa dell'inverter...

 

ciao

 

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Livio Orsini
9 ore fa, picluigi scrisse:

(che serve per impostare la tensione del motore sulla retta V/F), è = 88%.

 

Non c'è un parametro per impostare anche la tensione minima da cui parte la retta V/f?

 

il 13/7/2018 at 07:31 , Livio Orsini scrisse:

Il tuo motore probabilmente scalda perchè l'inverter non è stato parametrizzato correttamente.

A 50 Hz il valore efficace della tensione di alimentazione dovrebbe corrispondere a circa 32.5 V (stando ai dati che hai riportato di 195V a 300Hz)

 

Mi correggo perchè avevo trascurato un'informazione basilare. Quel motore ha sicuramente necessità di una ventilazione assistita. Se hai intenzione di usare un ventilatore per raffreddarlo dovrebbe essere la soluzione corretta.

Però mi chiedo cosa abbiano previsto quando lavora per lo scopo primario per cui è stato previsto: azionare il cestello di una lavatrice.

E' vero che quando la vora a bassa velocità ha un ciclo acceso - spento con rapporto minore del 50%, mentre quando lavora ad alta velocità è acceso per pochissimi minuti, da 2' a 6'

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picluigi

Il motore quando azionava il cestello della lavatrice non disponeva di alcuna ventola o sistema di raffreddamento; senz'altro per i motivi scritti da Livio.

Io una ventola gliela dovrò comunque mettere perchè quando funzionerà come piccola fresatrice potrebbe rimanere acceso anche più di mezz'ora, che ne so, a 150 Hz

e sotto un certo sforzo che di certo ne eleverà la temperatura.

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Livio Orsini
1 ora fa, picluigi scrisse:

e sotto un certo sforzo che di certo ne eleverà la temperatura.

 

Una sovra temperatura la si ha sempre e comunque, anche a vuoto. Se non c'è auto ventilazione bisogna prevedere la ventilazione forzata, ma anche se c'è auto ventilazione e si lavora sotto il 80% della velocità nominale.

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