FUNZIONAMENTO INVERTER SU MOTORE TRIFASE

[gabri.siboni]

Buongiorno,

sto cercando di ricostruire la potenza di un motore trifase alimentato con inverter. Per motivi che non sto a descrivere perchè sarebbe lungo ed inutile, i tempi di funzionamento a 50 Hz sono molto ridotti, per cui i dati di cui dispongo sono i dati di targa del motore e le misure effettuate con pinza amperometrica in ingresso e in uscita da inverter a 25 Hz.

Targa: 400 V; 53.48 A; cos(fi) 0.88; 30 kW.

Ingresso Inverter: 17 A; 440 V.

Uscita Inverter: 34 A; 215V.

 

1) perchè la tensione in ingresso ad Inverter è 440 e non 400 come da fornitura?

2) a 50 Hz l'inverter fa uscire 17 A o 53.48 A come da targa motore?

3) che rapporto c'è fra potenza e frequenza?

[Livio Orsini]

13 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

perchè la tensione in ingresso ad Inverter è 440 e non 400 come da fornitura?

 

Ma dove hai misurato 440V? sui morsetti di inresso all'inverter?

400 V è il valore nominale della bassa tensione distribuita con rete trifase; il valore reale, per legge, deve essere compreso tra 340 V e 460V (400+/-15%)

Se la rete è del distributore ENEL, per contratto, la tensione può variare tra 360 V e 440V (400+/-10%)

 

Ovviamente tutti gli apparati elettrici commercilazzati in CE ed operanti con alimentazione da rete trifase in bassa tensione devono poter lavorare con tensione compresa tra 340V e 460V.

 

19 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

a 50 Hz l'inverter fa uscire 17 A o 53.48 A come da targa motore?

 

L'assorbimento del motore è funzione del carico meccanico applicato all'albero, quindi l'inverter fornirà la corrente richiesta dal motore sino al limite di targa dell'inverter, o al valore di corrente massima parametrizzato in fase di taratura.

 

20 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

che rapporto c'è fra potenza e frequenza?

 

Se intendi lapotenza meccanica fornita dal motore, il rapporto è diretto e lineare. La potenza è data dal prodotto coppia * velocità; la velocità del motore (nel caso di un MAT) è direttamente proporzionale al valore della freqeunza di alimentazione quindi, a parità di coppia erogata, la potenza cresce linearmente con il crescere della frequenza.

 

23 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

i tempi di funzionamento a 50 Hz sono molto ridotti,

 

Questo può essere un problema se sitratta di un motore autoventilato a cui non è stato aggiunto un servoventilatore.

Indicativamente sotto i 45 Hz la portata della ventola diminuisce drasticamente ed il flusso d'aria non è più sufficiente a raffreddare correttamente il motore.

[gabri.siboni]

1) la tensione l'ho calcolata hai morsetti dell'inverter.

2) verificherò che non sia stato parametrizzato un massimo in taratuta.

3) nel calcolare il numero di giri a 25 Hz devo tenere conto della percentuale di scorrimento? E' la stessa che ho a 50 Hz (2,5%) o aumenta? è un dubbio che mi è venuto perchè è un motore che ha 10/12 anni di vita. Se il rapporto fra tensione e frequenza è diverso, sarà diversa anche la coppia motrice?

 

[Livio Orsini]

16 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

la tensione l'ho calcolata hai morsetti dell'inverter.

 

Calcolata (??) come.

 

4 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

nel calcolare il numero di giri a 25 Hz devo tenere conto della percentuale di scorrimento?

 

Certo, a meno di avere una retroazione di velocità come, ad esempio, nella modalità vettoriale con reazione.

 

5 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

 E' la stessa che ho a 50 Hz (2,5%) o aumenta?

 

La percentuale dipende dalla coppia resistente all'albero; c'è un minimo fisso che aumenta con l'aumentare della coppia.

6 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

Se il rapporto fra tensione e frequenza è diverso, sarà diversa anche la coppia motrice?

 

Immagino, dato che non dici nulla in proposito, che l'inverter lavori in modalità scalare (V/f).

Se la retta V/f è tarata correttamente il motore, sino alla frequenza nominale non sarà mai deflussato, quindi potrà erogare la coppia nominale.

Se la retta è mal impoatata il motore potrebbe anche lavorare sotto alimentato quindi in modalità deflussata, con conseguente perdita di coppia. E la modalità che si ha sopra i 50 Hz quando si entra a lavorare in regime detto di "potenza costante".

Se la tensione in igresso è inferiore a 400V il deflussaggio potrebbe iniziare anche un poco prima dei 50Hz

[gabri.siboni]

Scusate ho ricontrollato le misure. La tensione in uscita dall'inverter a 50 Hz è 440 V

[Livio Orsini]

4 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

Scusate ho ricontrollato le misure. La tensione in uscita dall'inverter a 50 Hz è 440 V

 

uindi non è parametrizzato in modo corretto, perchè il punto terminale della retta V/f dovrebbe essere 400V/50hz

Però se non hai usato un ottimo strumento che misura TrueRMS anche con tensioni impulsive, la tua misura potrebbe essere errata. Controlla i paramentri di taratura.

 

PS mi sono reso conto ora che la discussione non è nel forume sezione corretti, quindi la sposto.

 

[Marco Fornaciari]

Stando ai dati di targa il motore pare avere potenza attorno ai 25 kW.

Quando un motore pilotato da inverter fornisce all'albero potenza e copia minori della nominale non ha molto senso misurare la corrente in ingresso all'inverter.

I 440 V in uscita ci possono anche stare, ma dipende dall'inverter: magari se si sa che modello è si può anche confermare.

E sapere anche cosa fa andare, ed esempio se è un estrusore, o una impastatrice, e l'inverter è uno di quelli che ipotizzo 440 V ci stanno tutti.

[gabri.siboni]

Ho usato una pinza amperometrica Fluke che ritengo abbastanza affidabile visto il marchio. Probabilmente è un problema di taratura della retta inverter. Cercherò di lavorare su quello. Una volta verificato il corretto funzionamento dell'inverter, per calcolare la potenza in ingresso al motore, sfrutto i valori di tensione e corrente o il rapporto coppia nominale-velocità (considerando la coppia costante sia a 25 Hz che a 50 Hz)? perchè con queste letture mi viene una coppia motrice a 25 Hz che è il 70% della coppia nominale.

[gabri.siboni]

Il motore fa andare una soffiante ROBUSCHI ROBOX ES 85/3P-RVP125

[Marco Fornaciari]

La potenza è nella targa del motore. Così come tutte le altre caratteristiche, anche dellinverter.

Marca del motore sconosciuta, ma visto chi lo monta e per cosa, direi che è valido.

Le carattestiche della soffiante le trovi nel sito Robuschi, ad es.

https://www.gardnerdenver.com/it-it/robuschi/products/rotary-lobe-blowers

https://www.gardnerdenver.com/it-it/robuschi/products/tri-lobe-rotary-positive-displacement-blower-rbs

 

In quella applicazione e con quell'inverter 440 V i morsetti del motore ci stanno.

 

Ma alla fine qual'è il vero problema?

 

[gabri.siboni]

il mio problema è ricostruire i consumi effettivi che ha la soffiante lavorando a 25 Hz con intervalli di ON/OFF in modo da valutare i costi energetici effettivi.

[Marco Fornaciari]

Beh, se il problema è tutto lì.

Ma con i calcoli non ci salti fuori facilmente, anzi.

Se ricordo bene quell'inverter dovrebbe avere il totalizzatore dei consumi, quindi basta leggere.

Diversamente ci colleghi un analizzatore di rete e misuri per X ore di funzionamento continuo, l'analizzatore può essere un portatile o un fisso in via definitiva, anche con lettura via Web.

Devi però misurare l'energia a monte dell'inverter, perchè il consumo è lì, e quando serve poca energia essa, essendo che la trifase al motore è generata da una continua con condensatore di filtro e tampone, è assorbita in parti uguali sulle 3 fasi. Quindi con 34 A (rispetto ai 54 nominali) al motore è giusto avere 17 A in ingresso all'inverter. Pertanto facendo un ragionamento grossolano, ma che rende l'idea, l'energia consumata non è 400 x 34, ma 400 x 17: in pratica la metà. E' per quasta ragione che gli inverter sono considearate apparecchiature che fanno risparmiare energia.

[Livio Orsini]

2 ore fa, gabri.siboni scrisse:

per calcolare la potenza in ingresso al motore, sfrutto i valori di tensione e corrente

 

Per calcolare la potenza assorbita devi usare la tensione misurata ai morsetti di ingresso e la corrente misurata in ingresso, ovvero misuri la tensione di rete e la corrente assorbita dalla rete.

Questa è la potenza apparente.

Se vuoi conoscere la potenza reale necessiti del dato di cosenphi della corrente di ingresso.

 

1 ora fa, gabri.siboni scrisse:

il mio problema è ricostruire i consumi effettivi che ha la soffiante lavorando a 25 Hz

 

I consumi effettivili hai proprio dai dati misurati in ingresso.

Tieni presente che l'inverter non lavora gratis, ma assorbe enrrgia anche se il motore è fermo.

Con questo motore devi paramentrizzare la retta V/fcon il punto di arrivo 400V / 50 Hz, mentre il punto di partenza sarà 40V / 5 Hz o 24V / 3Hz. Io non scenderei con il pidistallo al di sotto dei 3Hz.

 

 

2 ore fa, gabri.siboni scrisse:

Il motore fa andare una soffiante ROBUSCHI ROBOX ES 85/3P-RVP125

 

Sei sicuro dei dati? perchè secondo i dati del costruttore per questa soffiante è previsto un motore ben maggiore.

[Marco Fornaciari]

Infatti avevo visto che la soffiante richiede un 90 kW, ma il nome inserito da gabri.siboni è di una macchina dov'è inserita la soffiante, e sul sito non ci sono le carattristiche.

Attendiamo riscontri.

 

[gabri.siboni]

Buongiorno,

per prima cosa vi ringrazio per essermi stato dietro e mi scuso se a volte ho dato dei dati un po' così. Sono un laureando in Ingegneria energetica e purtroppo è una delle prime volte che metto mano a questi argomenti nella pratica. Grazie per la pazienza che ci state mettendo.

Questa mattina siamo andati a rifare le misure. L'errore è stato quello di usare una pinza tarata sui 50 Hz mentre il funzionamento era a 25 Hz. L'inverter è tarato bene sui valori nominali del motore. Abbiamo rilevato la presenza di un contatore posizionato a monte dell'inverter. In quel punto risulta quindi una corrente di 23 A su tutte le fasi e una tensione di 398/400 V.

Il problema che ho riscontrato è che a soffiante spenta il cos(fi) è di 0.9 mentre a soffiante accesa c'è cos(fi)=0.37, potenza attiva=4.3 kW, pot. reattiva=10.87 kvar, pot. apparente=11.68 VA.

Vi chiedo, bisogna rifasare?

[Livio Orsini]

18 minuti fa, gabri.siboni scrisse:

Il problema che ho riscontrato è che a soffiante spenta il cos(fi) è di 0.9 mentre a soffiante accesa c'è cos(fi)=0.37, potenza attiva=4.3 kW, pot. reattiva=10.87 kvar, pot. apparente=11.68 VA.

 

Presumo che il cosphi sia ststto rilevato a monte dell'inverter.

Se è così il valore non mi torna; sicuro della misura?

Avete verificato che non ci siano disturbi e/o armoniche?

Per rientrare nelle normative EMC i costruttori consigliano sempre di inserire una ppositio filtro tra rete ed inverter (leggere il manuale di installazione, uso e manutenzione, dell'inverter).

Come minimo si inseresce un induttore trifase immediatamente prima dell'inverter.

 

 

[gabri.siboni]

Come prova del 9 ho calcolato arctg(10.87/4.3)=68.42 cos(68.42)=0.37

[Livio Orsini]

Si,ma se le misure non sono corrette anche la prova del nove da un risultato non corretto.

 

un valore di cosphi così basso, a monte dell'inverter, non può essere corretto.

L'unica spiegazione plausibile è che l'inverter usi un ponte SCR come raddrizzatore e questo ponte stia parzializzando molto per ridurre la tensione sul dc bus.

Però le tecnica di usare un ponte a SCR, o 2 ponti in antiparallelo per il recupero dell'energia in rete, è una soluzione che in genere non si adotta su inverters di questa taglia, perchè è una soluzione parecchio costosa.

Modificato: 23 maggio 2019 da Livio Orsini

[Marco Fornaciari]

Non mi risulta che quell'inverter possa recuperare, anche perchè complicherebbe i circuiti dell'impianto dov'è installato.

Quindi le misure non sono veritiere.

In ogni caso a valle dei morsetti di alimentazione dell'inverter c'è un ponte raddrizzatore trifase e quindi un condensatore, se il ponte è un controllato a SCR, misurare il cos fi a monte dell'inverter porta a risultati forvianti.

Ma quando si fanno queste misurazioni è anche opportuno che nel raggio di almeno di 50 m di cavo non ci siano altri carichi attivi sulla linea di alimentazione a monte dell'inverter. Se poi c'è un trasformatore di media specifico per quella zona, è bene che sia alimentao solo l'inverter in esame: diversamente in rete c'è di tutto e di più.

 

Onestamente per misure a monte di un inverter la pinza amperometrica è meglio lasciarla nella sua custodia.

 

A monte scrivi che c'è un contatore, ma se leggi tensione e corrente, allora è un analizzatore di rete: cos'è, come è collegato e come è configurato?

O avete fatto misure con il tester su una sola fase?

 

Modificato: 23 maggio 2019 da Marco Fornaciari

[Marco Fornaciari]

Tanto per fare un esempio, stato attule di un impianto:

- tensione 690-706 V

-  trasmortatore MT 3000 MVA

- installato circa 1,5 MW inverter, 3 x 350 kW, 2 x 90 kW, 1 x 75 kW, altri 6/7 tra 5 e 15 kW, poi x motori diretti

- impianto a bassa produzione

- carico circa 400 kW, 350 kW imputabili a inverter funzionanti al circa al 50% della corrente nominale

- rifasamento attivo 350 kVAR

- cos fi 0,96 a valle trasformatore

- non ho i dati del cos fi reale dei carichi perchè il rifasamento è inserito a valle dell'analizzatore di rete.

 

Ricordo che in trifase a 690 V 1 kW a cos fi 0,88 = circa 1 A

Modificato: 23 maggio 2019 da Marco Fornaciari

[gabri.siboni]

https://www.imeitaly.com/wp-content/uploads/technical-sheets/10781555W.pdf

Il misuratore è questo qui, è quello che mi legge il cos(fi) così basso.

 

 

Modificato: 23 maggio 2019 da gabri.siboni

[Marco Fornaciari]

Si, ma quello strumento misura solo l'energia e fa vedere V e A, dal manuale non vedo schermate con il cos fi

Lo strumento IME completo è un'altro, e l'ho pure usato.

Quindi da dove ricavi il cos fi di 0,37?

 

Ma poi com'è stato collegato?

 

Una domanda mi sorge spontanea: quanto conosci/conoscete voi che fate questi rilievi, di elettrotecnica teorica e pratica?

Modificato: 23 maggio 2019 da Marco Fornaciari

[gabri.siboni]

è collegato con dei toroidi alle fasi a monte dell'inverter. Il dubbio che mi è venuto è che forse fa una lettura sbagliata quando l'inverter fa lavorare il motore a 25 Hz. A pag. 5 in basso a destra c'è il punto in cui dice: ''fattore di potenza''

Mi sembra strano pero perche la corrente va a 25Hz dopo il misuratore.

 

 

 

 

Modificato: 23 maggio 2019 da gabri.siboni

[Marco Fornaciari]

A si stavo cercandole parole cos fi ...

Si ma quanti toroidi, ovvero quale schema di pagina 6 è utilizzato. Per le tue esigenze, l'unico che rende valori completi e corretti è il S1000/250.

 

Quello che succede al motore pilotato dall' inverter non ha nulla a che vedere con quello che succede a monte dell'inverter.

Giusto per fare il paragone della serva (e usanto concetti sciocchi), l'inverter deve essere pensato come un generatore trainato da un motore elettrico e con un enorme volano che rende tantissima energia a gratis quando il motore gira lentamente. Più o meno come un orologio a cucu: molla più peso.

Quello che influenza a monte dell'inverter non sono: ne il motore ne la tensione, ne la corrente che alimentano il motore.

Che influenza a monte sono le commutazioni dei semicondottori di potenza (SCR, GTO, Mosfet, IGBT, transistor) che generano il PWM partendo da una corrente continua.

In uscita, l'inverter prevede già dispositivi (filtri e quant'altro) per evitare che correnti di ritorno (che ci sono e sono utilizzate per la retroazione) possano danneggiare i semiconduttori di potenza.

Le impedenze a valle dell'inverter servono a altri scopi.

I filtri a monte dell'inverter servono a scopi ancora diversi.

Poi in realtà il discorso sui filtri si amplia, ma andiamo fuori tema.

Le misure fatte con la pinza sono mimimamente influenzate dalla frequenza inviata al motore, e a monte abbiamo sempre 50 Hz

 

A questo punto è necessario che rispondi all'ultima domanda che ho posto in precedenza: così riusciamo a capirci meglio.

[Livio Orsini]

1 ora fa, gabri.siboni scrisse:

Il dubbio che mi è venuto è che forse fa una lettura sbagliata quando l'inverter fa lavorare il motore a 25 Hz.

 

La lettura è sicuramente non corretta.

Che l'inverter piloti il motore a 25Hz è irrelevante, a meno che sia prevista una regolazione del dc bus tramite ponte a SCR, cosa che ritengo altamente improbabile per un'inverter di qualla taglia. non conosco quell'inverter specifico, ma misento di escludere al 99,9% che ci sia una preregolazione con ponte a diodi controllati.

Come ha scritto Marco Fornaciari, di regola l'ingresso dell'inverter è un ponte raddrizzatore trifase, seguito da una batteria di condensatori atta a simulare un generatore in c.c. lo sfasamento dovrebbe essere prossino a 0 (cosenphi 1).

 

1 ora fa, gabri.siboni scrisse:

Mi sembra strano pero perche la corrente va a 25Hz dopo il misuratore.

 

 

Se lo strumento è posto immediatamente a monte dell'inverter, senza i filtri d'ingresso dell'inverter, misurerà un sacco di schifezze.

L'inverter per generare 200V a 25 Hz cambia solo la funzione di generazione del duty cycle del PWM. I picchi di corrente necesari vengono drenati dalla batteria dei condensatori, mentre dalla rete viene drenata una corrente corrispondente al valore RMS.

 

 

Comunque per avere la sicurezza non devi far altro che prendere il manuale dell'inverter e studiarlo, anzi a mio parere sarebbe stata la prima cosa da fare, prina di fare qualsiasi prova e misura.