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gtsolid

Induttanza di statore

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gtsolid

Buongiorno,

ho un motore senza induttanza esterna con 4.27 mH fase-fase e 2.135 di fase.

So che cosa rappresenta l'induttanza, ma vorrei capire quando serve quella esterna e perche' l'induttanza di fase e' la meta' di quella fase-fase (questa parte e' arabo, dipende penso dal collegamento, a stella, degli avvolgimenti)

 

In generale e' meglio avere un motore con induttanza alta o bassa? se e' alta, penso che a parita' di corrente indotta ottengo meno flusso magnetico, quindi una cosa negativa

Edited by gtsolid

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Livio Orsini

Idati che hai pubblicato sono inservibili se non si sa a quale tipo di motore appartengano, magari un foto leggibile della targa risolverebbe molti interrogativi.

 

Inoltre cosa intendi per induttanza esterna ?

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gtsolid

Ho questa curva caratteristica, non dispongo della foto della targhettaimage.png.e69c34066b9483e7efc20253667d26cf.png

Per il resto il pdf completo e' qui

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Sandro Calligaro

Si tratta di un motore della Phase, "brushless" (sincrono a magneti permanenti superficiali).
Lasciamo per un attimo da parte il fatto che è una macchina particolare, come costruzione.

Tra l'altro, proprio oggi credo di averne vista una della stessa serie (di taglia piccola) esposta (una coincidenza davvero singolare!).

Si sarebbe potuto intuire che era un "brushless" comunque, dalla tua domanda e dal grafico.

 

L'induttanza viene specificata come fase-fase perché è così che la si misura in modo semplice, con un LCR meter.

Visto che non è disponibile, solitamente, il centro stella, si misura l'induttanza tra due terminali di fase. Il circuito è una stella di 3 serie L-R uguali (per questo tipo di motore, da fermo), quindi da fase a fase si vede la serie di due resistenze e due induttanze di fase.

 

Questi motori sono pensati per essere usati anche in deflussaggio (cioè in "limitazione" di tensione oltre una certa velocità, con coppia che cala).

L'ampiezza della tensione necessaria per controllare il motore è circa |V| = velocità · |flusso|.

Siccome la tensione disponibile all'uscita dell'inverter è limitata, raggiunta una certa velocità non è più possibile aumentarla oltre, se non riducendo il modulo del flusso di statore (complessivo).

 

Il flusso di statore è dato dal flusso di rotore (costante, perché viene dal magnete permanente) e dal flusso "induttivo", cioè L·i.

Se si guarda il modulo, imponendo una opportuna componente di corrente (asse d, che in questi motori non produce coppia), si può ridurre il flusso, cioè in pratica sottrarre L·i al flusso del magnete.

Quindi, si riesce a far funzionare il motore a velocità più alta, con minore coppia disponibile (a parità di limite di corrente).

Questa modalità di funzionamento è chiamata "deflussaggio" (=riduzione di flusso, il termine era usato per i motori DC).

 

La condizione necessaria per il deflussaggio è che l'induttanza sia sufficientemente grande, altrimenti il termine L·i non riduce il modulo del flusso in modo significativo.

Se l'induttanza del motore non è sufficiente, una possibile "soluzione" è quella di aggiungere un'induttanza in serie. La metto tra virgolette perché è chiaro che può costare parecchio, se le correnti sono alte, mentre la scelta del motore "giusto" sarebbe preferibile.

 

Si potrebbe fare un'analogia con il rifasamento, anche se non è proprio calzante: qui si aggiunge un'induttanza la cui caduta di tensione contrasta in parte la forza contro-elettromotrice (back-EMF) del magnete.

 

 

PS. in generale (cioè se non occorre andare in deflussaggio), l'induttanza di un "brushless" è bene che non sia troppo alta, altrimenti la tensione aumenta "prematuramente" e la dinamica del controllo di corrente non riesce ad essere molto veloce. Se è troppo bassa, però, l'alimentazione con inverter (PWM) causa un ripple di corrente troppo alto (quindi ripple di coppia, rumore, perdite aggiuntive), ed il controllo può essere problematico (altrimenti occorre aumentare la frequenza di switching). Quindi si tratta di trovare un equilibrio...

Edited by Sandro Calligaro

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gtsolid

Grazie mille per le abbondanti informazioni! 

come si poteva intuire dal grafico il fatto che sia brushless? un MAT dovrebbe avere curve simili

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Livio Orsini

Ben tornato Sandro, era un po' che non ti si leggeva.

E sempre un piacere leggere le tue considerazioni.:thumb_yello:

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Sandro Calligaro
16 minuti fa, Livio Orsini scrisse:

Ben tornato Sandro, era un po' che non ti si leggeva.

Grazie! Avevo perso un po' di slancio, ultimamente 😉

 

34 minuti fa, gtsolid scrisse:

come si poteva intuire dal grafico il fatto che sia brushless? un MAT dovrebbe avere curve simili

Eh, l'occhio allenato lo riconosce 😀

Scherzi a parte...

  1. è molto raro che il costruttore di un asincrono dia tutte quelle caratteristiche;
  2. è difficile che, in un asincrono, le caratteristiche siano così piatte a bassa velocità, coppia e corrente poi non sarebbero comunque così proporzionali;
  3. il fatto che si parlasse di un'induttanza esterna... se non ci sono magneti, non ha senso l'induttanza esterna (per lo meno, non per il deflussaggio, che era abbastanza chiaramente coinvolto): nell'asincrono non c'è un magnete da contrastare, basta solo abbassare il "flussaggio", quindi si ha solo una sorta di L·i, di cui abbassare i;
  4. credo di averlo notato dopo, ma c'è anche una curva "no load current", che sale solo in deflussaggio (inizia a salire un po' dopo rispetto alla velocità "base", cioè quella a cui si inizia a deflussare): quella corrente serve solo a contrastare il flusso del magnete, se non ci fosse il magnete non servirebbe aumentarla, e probabilmente in un asincrono ci sarebbe anche a velocità bassa (mentre qui è nulla, in basso).
Edited by Sandro Calligaro

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gtsolid
15 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:
  1. è difficile che, in un asincrono, le caratteristiche siano così piatte a bassa velocità, coppia e corrente poi non sarebbero comunque così proporzionali;

La costante di coppia quindi e' reale solo su un certo tratto di velocita'?

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Sandro Calligaro

La costante di coppia ha senso solo nei "brushless".

Comunque, in deflussaggio non c'è più linearità tra ampiezza della corrente e coppia, ma rimane la proporzionalità tra la corrente di asse q e la coppia.

 

In un asincrono, il rapporto tra coppia e corrente dipende dalla modalità di controllo, anche se ne esiste una che massimizza la coppia a parità di ampiezza della corrente.

Mi sono espresso male, la parte di curva "piatta" potrebbe esserci anche in un asincrono, la linearità tra ampiezza della corrente e coppia, invece, no.

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gtsolid

Esistono dei brushless asincroni? che differenza c'e' tra corrente di asse e quella nominale? penso che la prima sia quella effettivamente assorbita e la seconda quella di linea, quindi una parte viene dissipata?

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Sandro Calligaro

 

6 ore fa, gtsolid scrisse:

Esistono dei brushless asincroni?

No, non volevo fare confusione: tutto era partito dalle differenze di caratteristiche tra "brushless" ed asincrono...

Fai conto che abbia scritto

Quote

In un asincrono, invece, ...

 

La corrente non è "di asse", ma di "asse d" e di "asse q".

La questione non è semplice da spiegare in poche parole, ma si tratta della rappresentazione nel sistema di riferimento sincrono.

In pratica, nei motori sincroni, si possono rappresentare le grandezze elettriche trifase come un vettore che gira in modo solidale con il rotore.

Le due coordinate di questo sistema di riferimento si chiamano asse "d" (diretto) ed asse "q" ("quadratura").

Per ciascuna grandezza (ad es. corrente, tensione), la lunghezza (intensità) del vettore è pari all'ampiezza della sinusoide relativa.

E' una rappresentazione simile a quella dei fasori.

 

In un "brushless", cioè un sincrono a motori permanenti superficiali, la coppia è proporzionale alla corrente di asse q (chiamiamola Iq), mentre la corrente di asse d non modifica la coppia, ma solamente l'ampiezza del flusso (e, quindi, della tensione).

Edited by Sandro Calligaro

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gtsolid

Ah e' circa il discorso di potenza attiva e reattiva. La seconda viene usata soltanto per creare il campo magnetico necessario alla rotazione ma poi viene "rimessa" nella rete, causando una conseguente dissipazione nel rame, incremento nei costi di trasporto, ecc... 

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Sandro Calligaro

Diciamo che l'analogia ci sta.

Anche nei generatori sincroni collegati alla rete si usa la reattiva per regolare la tensione di uscita.

Nel caso dei motori, se occorre "tenere a bada" la tensione (che altrimenti salirebbe con la velocità), si aggiunge una componente di corrente (asse d) che non produce coppia.

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gtsolid

Sai come si regola la corrente reattiva? penso a livello di circuitazione

Edited by gtsolid

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Sandro Calligaro
20 ore fa, gtsolid scrisse:

Sai come si regola la corrente reattiva? penso a livello di circuitazione

Intendi nel motore controllato da inverter?
In quel caso, si controllano indipendentemente le due correnti (asse d ed asse q), per cui il punto di lavoro viene fissato in quel modo, scegliendo "opportunamente" i valori di setpoint.

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gtsolid
Il 3/9/2019 alle 17:58 , Sandro Calligaro ha scritto:

Grazie! Avevo perso un po' di slancio, ultimamente 😉

 

Eh, l'occhio allenato lo riconosce 😀

Ciao! in questo motore K_t aumenta del 20% tra il punto A e B. Secondo te e' sufficiente per giudicarlo come asincrono?

Capture.JPG

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Sandro Calligaro

C'è un altro indizio (ma lo chiamerei "prova") a favore dell'asincrono: il rapporto tra velocità meccanica e frequenza elettrica. 

 

Ad esempio, in A, se fosse un sincrono la velocità dovrebbe essere:

1067 / 2 *60 = 32010 rpm (probabilmente doveva essere 32000, 1067 Hz sarà approssimato), 

mentre la velocità è 31591 rpm, cioè lo scorrimento è quasi 1.3%.

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gtsolid
Il 23/10/2019 alle 07:08 , Sandro Calligaro ha scritto:

mentre la velocità è 31591 rpm, cioè lo scorrimento è quasi 1.3%.

 

In un elettromandrino che lavora acciaio secondo me lo scorrimento deve essere limitato il piu' possibile per evitare finiture superficiali imprecise: piu' ho il controllo del motore, meglio e'.

Ad un aumento/diminuzione di coppia richiesta penso che il motore di comporti di conseguenza lasciando sbavature.

Per questo abbiamo sempre montato sincroni come motori mandrino.

Pero' alcuni mi dicono che il 90% degli EM sono asincroni e questa cosa mi stupisce. Sapete dirmi perche' sono cosi' diffusi? probabilmente le mie premesse non sono vere

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Sandro Calligaro
7 ore fa, gtsolid ha scritto:

Pero' alcuni mi dicono che il 90% degli EM sono asincroni e questa cosa mi stupisce. Sapete dirmi perche' sono cosi' diffusi? probabilmente le mie premesse non sono vere

Se controlli bene l'asincrono, puoi ottenere prestazioni buone comunque, anche se è molto difficile riuscire ad eguagliare un sincrono.

 

Gli asincroni, però, sono macchine che vengono "flussate" tramite la corrente di statore, quindi de-flussarle è più conveniente, basta "togliere".

Oltre a questo, se per qualche motivo si perde il controllo di un asincrono che si trova in deflussaggio (ad es. perché la rete viene a mancare), quasi certamente non succede niente di grave all'inverter o al motore. Per contro, se si sta deflussando un sincrono (a magneti permanenti) e si perde il controllo, si rischia (a seconda delle condizioni di lavoro e dei parametri del motore) la rottura dell'inverter per sovra-corrente o sovra-tensione, o addirittura la smagnetizzazione del rotore.

Gli asincroni, poi, non richiedono necessariamente il sensore di posizione, ed in controllo sensorless "perdonano" più errori di stima.

 

Detto questo, io sono un fan dei sincroni, se non altro perché mi hanno dato lavoro per una decina d'anni. 😊

 

Un'alternativa sono i sincroni a riluttanza, che non hanno flusso di rotore fissato dai magneti. Non si raggiungono le densità e le efficienze di quelli a magneti permanenti, ma comunque si riesce a fare (in quei termini) meglio degli asincroni.

Edited by Sandro Calligaro

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Livio Orsini
5 minuti fa, Sandro Calligaro ha scritto:

 

Un'alternativa sono i sincroni a riluttanza,

 

Son quelli che vengono anche detti "asincroni sincronizzati"? Nell'ultimo decennio del secolo scorso se ne faceva largo uso in quei dispositivi per la produzione di fibra tessile, detti "godet"

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Sandro Calligaro
24 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Son quelli che vengono anche detti "asincroni sincronizzati"?

Il principio è quello, ma attualmente si userebbero motori a riluttanza senza gabbia di rotore, che richiedono un algoritmo di controllo simile ad un sincrono a magneti permanenti (con qualche complicazione dovuta all'effetto della saturazione magnetica).

 

ABB ha un po' di video carini su questi motori, che ha lanciato qualche anno fa come una novità (dopo che loro stessi li avevano a catalogo per un certo tempo negli anni '90, come motori servo, prodotti ad Asti).

https://www.youtube.com/watch?v=69mtuom774E

https://www.youtube.com/watch?v=ZOH1PoOOeuY

 

REEL è stata una delle prime aziende a portare sul mercato seriamente i sincroni a riluttanza. Loro proponevano il controllo (anche di posizione) sensorless con i loro drive.

Anche Sicme Motori li ha a catalogo.

Al momento, non trovo nessuno che li usi per mandrini...

Edited by Sandro Calligaro

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