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Scelta taglia motore elettrico


masterm

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Buongiorno a tutti.

 

Spulciando vecche discussioni non sono riuscito a risolvere il problema legato al mio progetto.

In pratica il motore elettrico, attraverso un sistema di trasmissione a pulegge (motrice da 280mm e condotta da 800mm), deve far ruotare a 250 giri/min (tempo circa 5 min) un tubo (lungo 12 m, d = 700mm, peso 7600 kg) posto in verticale e infilato nel terreno. La rotazione del tubo è supportata da due cuscinetti assiali (entrambi con d=150mm) alla base e di uno in testa con d=750. La coppia motrice deve essere quindi maggiore alla somma della coppia inerziale del tubo + quella dovuta agli attriti dei cuscinetti.

 

Ora nel calcolo delle coppie di attrito e inerziale, vengono valori Nmm decisamente altri tali da dover prendere in considerazione motori addirittura da 75 kW.

Premesso che ci sarà anche un inverter accoppiato al motore, in modo da poter variare la velocità e quindi la coppia, mi chiedo se a questo punto le formule per il calcolo delle due coppie siano non corrette:

 

Cin (tubo)= J*w=1/2*massa*raggio^2*velocità angolare

Ca (cuscinetti)= coppia strisciamento + coppia tenuta

 

Grazie in anticipo per i suggerimenti.

 

 

 

 

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In questa sezione c'è una mia vecchia discussione relativa al dimensionamento dei motori elettrici in cui, nel primo messaggio, c'è anche il link ad un mio breve tutorial sull'argomento.

Questo tutorial lo trovi anche nel forum "didattica" sezione elettrotecnica.

 

Comunque l'inerzia del carico influisce solamente durante la fase di accelerazione, quindi se la tua inerzia è elevata e vuoi ridurre la coppia che dovrà erogare il motore basta aumentare il tempo di accelerazione del sistema; caso tipico sono le centrifughe: hanno momenti d'inerzia molto grandi ma vengono azionate da motori relativamente piccoli perchè si adottano tmpi di accelerazione molto lunghi.

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Ciao Livio, grazie per la risposta.

Ho letto i vari interventi e tutorial sull'argomento. Li rileggerò con maggiore cura, nel caso in cui mi sia sfuggito qualcosa.

 

Il mio progetto è una macchina centrifuga posta in verticale. Quindi se devo aumentare l'accelerazione del sistema, devo aumentare sia i 250 giri/min che il tempo di 5 minuti. Pertanto devo riconsiderare il sistema di trasmissione precedentemente considerato (tipo i diametri delle pulegge), vero?

Nel caso dell'attrito dei cuscinetti, che tu sappia esiste una formula univoca? Sui testi e su internet (cataloghi SKF compresi), ho trovato varie formule alternative alla prima scritta nel primo post.

 

Grazie in anticipo.

Fabio

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14 minuti fa, masterm scrisse:

Nel caso dell'attrito dei cuscinetti, che tu sappia esiste una formula univoca?

 

Io non sono un meccanico e le mie conoscenze teoriche di meccanica sono molto generali, in pratica quelle acquisite al corso di Fisica 1 che frequentai circa 50 anni fa, quindi non saprei cosa dirti al riguardo.

 

15 minuti fa, masterm scrisse:

Quindi se devo aumentare l'accelerazione del sistema, devo aumentare sia i 250 giri/min che il tempo di 5 minuti. 

 

Dal mio tutorial.

 

Se il tubo è vuoto devi usare la formula per il calcolo di J di un cilindro cavo.

Poi questo momento di inerzia lo riporti all'asse motore moltiplicato per il quadrato dei rapporti di velocità,

Tanto per fare un esempio.

Se scegli un motore con wm = 1470 rpm ed il tuo tubo ha una wc = 250 rpm, allora avrai che Jmc = Jc * (2502 / 14702), quindi l'inerzia riportata all'asse motore sarà 0.029 * Jc che il momento di inerzia del tubo.

 

La coppia necessaria per l'accelerazione sarà data da Cm = Jt ( delta w / tacc) dove delta w è esprssa in rad scondo e tacc in secondi.

Nel caso in esempio sarebbero 234 rad sec in 300", da cui Cm = Jt * 078. Jt è la somma di tutti i momenti di inerzia, quindi si dovranno sommare anche gli eventuali momenti delle pulegge, sempre riportate all'asse motore, ed il momento di inerzia del motore stesso.

La coppia così ottenuta andrà poi divisa per il rendimento della trasmissione.

E' evidente che maggiore è il rapporto di velocità tra motore e carico, minore sarà l'influenza del momento di inerzia del carico; il rapporto inoltre è quadratico quindi ancora più conveniente.

 

A questa coppia dovrai aggiungere la coppia necessaria per:

  • Attrito dei cuscinetti
  • Attrito di primo distacco
  • Attrito del carico (tubo) all'aria o con altra eventuale superficie.

 

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