Inverter, motore, riduttore, giri al minuto, coppia

[Alessio Tempestini]

Buonasera, sono un neofita per quanto riguarda gli inverter e avrei bisogno di una risposta alla seguente domanda oltre che a delle pillole sul funzionamento di un inverter.

Per un mescolatore è stato messo un motore da 1.5kW a 50Hz a 1400g/min In=3.31A tale motore è accoppiato con un riduttore 1 a 7. 

Il motore è comandato con un inverter siemens G120C da 2.2kW.

Con i prodotti più densi il motore entra in difficoltà, molto probabilmente è stato mal dimensionato.

A 36Hz assorbe 5.5A

A 26 Hz assorbe 4.3A

La valocità di rotazione dovrebbe essere addirittura aumentata ma il motore scalda parecchio e anche l'inverter segnala il riscaldamento (dell'inverter).

Premesso che andrebbe cambiato il motore e l'inverter, ma diciamo che non posso, se metto un riduttore 1 a 10, a quei dati Hz più o meno quanto assorbe tale motore?

Mettendo un riduttore 1 a 10 i giri del mescolatore a parità di Hz si ridurranno, quindi se volessi a quel punto aumentare i giri del mescolatore, sono alle solita storia di prima, cioè che il motore si surriscalda?

grazie

[Livio Orsini]

Per prima cosa gli inverter si dimensionano in base alla corren assorbita dal motore.

 

Se il motore indica come corrente di targa 3.3 1A farlo lavorare 5.5A, se questa misura è reale, significa surriscaldarlo e deteriorare l'isolante degli avvolgimenti con conseguente bruciatura.

Se l'inverter non limita la corrente al valore di targa significa che è stato parametrizzato male o che è guasto.

Inoltre per lavorare a freqeunza inferiore dei 40Hz bisogna usare un motore servo ventilato, altrimenti il motore si surriscalda per ventilazione insufficiente.

 

12 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Mettendo un riduttore 1 a 10 i giri del mescolatore a parità di Hz si ridurranno, quindi se volessi a quel punto aumentare i giri del mescolatore, sono alle solita storia di prima, cioè che il motore si surriscalda?

 

Il motore non si surriscalda se si aumenta la frequenza di lavoro.

Attenzione.

Sino a 50Hz il motore eroga la coppia nominale, oltre i 50Hz entra in regime di potenza costante, quindi la coppia cal in modo proporzionale all'aumento di velocità e potresti trovarti nella condizione di coppia insufficiente.

Inoltre divi valutare bene la resa del nuovo riduttore. Se la resa del nuovo riduttore fosse significativamente minore del vecchio rischieresti di avere la stessa coppia del precedente, ma con velocità inferiore.

[drn5]

....oppure si potrebbe pensare di modificare le "pale" del mescolatore, sempre se possibile.

Sennò così cuoci tutto.

Ciao

Modificato: 3 settembre 2020 da drn5

[batta]

Passando da un rapporto 7/1 ad un rapporto 10/1, sicuramente migliori la situazione.
Per avere la stessa velocità dell'albero lento che ora hai a 36 Hz, dovrai andare 51 Hz. Se non hai bisogno di aumentare ulteriormente la velocità, questo sarebbe il rapporto di riduzione ideale.
Sapere però se questo sarà sufficiente o meno a far rientrare la corrente nei dati di targa, è difficile.
Potresti controllare, nell'inverter, la potenza meccanica attiva (r32). Se questa rimane nel limite di 1,5 kW, col cambio del riduttore sei quasi sicuro di risolvere. Se la potenza è superiore a 1,5 kW, dovrai anche cambiare taglia di motore. L'inverter, essendo un 2,2 kW (per compiti non gravosi, ovvero praticamente senza sovraccarichi), potrebbe andare ancora bene.

[Alessio Tempestini]

Grazie delle risposte. Avevo previsto quanto detto e volevo essere sicuro. Purtoppo io me lo sono ritrovato, nel senso che il vecchio impianto lo avevano fatto così, facendo lavorare i motori sottosforzo e non so com'è che non è mai successo nulla. I cicli di lavoro durano 15min in cui il motore è perennemente in quelle condizioni. Con scarsa ventilazione e in sovraccarico. Io non conoscevo le condizioni di coppia resistente e per fare il nuovo quadro ho riproposto la solita taglia di inverter e mi sono accorto del guaio. Infatti l'inverter staccava per sovraccarico, per fare la prova abbiamo sballato le tarature arrivando ai dati suddetti. Per quanto riguarda il riduttore è un riduttore e quindi i giri del motore saranno inferiori non maggiori. Quello che volevo dire, forse mi sono sbagliato ad esprimermi è che, posto che il motore per questa applicazione è sottodimensionato, se per assurdo non lo volessi cambiare, se metto un riduttore con rapporto 1 a 10 invece che 1 a 7, il motore a parità di giri della pala dovrebbe assorbire meno corrente. Giusto? Se però devo portare il numero di giri della pala a quelli che avevo con rapporto 1 a 7, devo aumentare i giri motore e quindi mi torna ad andare in sovraccarico? 

[Alessio Tempestini]

1 ora fa, batta ha scritto:

Passando da un rapporto 7/1 ad un rapporto 10/1, sicuramente migliori la situazione.
Per avere la stessa velocità dell'albero lento che ora hai a 36 Hz, dovrai andare 51 Hz. Se non hai bisogno di aumentare ulteriormente la velocità, questo sarebbe il rapporto di riduzione ideale.
Sapere però se questo sarà sufficiente o meno a far rientrare la corrente nei dati di targa, è difficile.
Potresti controllare, nell'inverter, la potenza meccanica attiva (r32). Se questa rimane nel limite di 1,5 kW, col cambio del riduttore sei quasi sicuro di risolvere. Se la potenza è superiore a 1,5 kW, dovrai anche cambiare taglia di motore. L'inverter, essendo un 2,2 kW (per compiti non gravosi, ovvero praticamente senza sovraccarichi), potrebbe andare ancora bene.

Ho letto ora la risposta.

Io pensavo di fare così. Siamo riusciti a vedere quanto assorbe questo motore con la velocità dell'albero lento desiderata e abbiamo inffatti circa 46Hz con corrente assorbita sui 6A.

Con questi dati guardo la coppia che riesce a dare il motore tramite scheda tecnica. Tramite scheda tecnica del riduttore,vedo che coppia lui fornisce all'albero lento. Così ottengo la coppia resistente che ho in quelle condizioni. A quel punto scelgo bene motore e riduttore.

E' corretto?

Credo ci sia solo un pero'..... Non credo che la scheda tecnica di un motore che ha come corrente nominale circa 3A, mi riporti la coppia del motore stesso a 6A.

O sbaglio.

[Livio Orsini]

1 ora fa, Alessio Tempestini ha scritto:

se per assurdo non lo volessi cambiare, se metto un riduttore con rapporto 1 a 10 invece che 1 a 7, il motore a parità di giri della pala dovrebbe assorbire meno corrente. Giusto? Se però devo portare il numero di giri della pala a quelli che avevo con rapporto 1 a 7, devo aumentare i giri motore e quindi mi torna ad andare in sovraccarico? 

 

 

Credo tu stia facendo un poco di confusione o che tu ti esprima male.

Vediamo di chiarire con 2 esempi.

1. Riduttore 7:1 ->velocità motore 1400 rpm, velocità albero lento 200 rpm. Coppia all'albero lento = coppia motore * 7 *n, dove n sempre <1.
2. Riduttore 1:7 ->velocità mototre 1400 rpm, velocità albero lento 9100rpm Coppia nominale all'albero lento = (coppia motore /7) *n, dove n sempre <1.

Se sei nel secondo caso, usando il riduttore 1:10 devi ridurre i giri motore per avere gli stessi giri della pala; il motore dovrà erogare una coppia che sarà pari a: (coppia resistente della pala * 10) /n. Quindi sarai in condizionin molto peggiori delle attuali.

Se sei, invece nel primo caso, le cose migliorano dal punto di vista del carico del motore.

 

1 ora fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Non credo che la scheda tecnica di un motore che ha come corrente nominale circa 3A, mi riporti la coppia del motore stesso a 6A.

 

A parte il fatto che se questo motore assorbe realmente 6 A e non si tratta di un errore di misura, questo motore dovrebbe essere per lo meno moribondo.

La corrente erogata da un inverter deve essere misurata con uno strumento TrueRMS (vero valore efficace), insensibile ai disturbi HF generati dall'inverter.

Se lamisura è effettuata dall'inverter stesso, bisogna essere sicuri che le scale sian tarate al meglio.

Comunque la corrente assorbita da un MAT corrisponde si alla coppia erogata, ma non c'è corrispondenza biunivoca coppia-corrente come nei motori a corrente continua, non solo non c'è nemmeno la linearità dei motori in cc.

L'unica via per determinare la coppia erogata è la misura della la potenza meccanica attiva (r32) da cui ricavi facilmente la coppia visto che P = w*Cm, dove w è la velocità angolare in radianti secondo. Poi a questo dato applichi il rapporto del riduttore ed il suo rendimento.

 

[batta]

2 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Non credo che la scheda tecnica di un motore che ha come corrente nominale circa 3A, mi riporti la coppia del motore stesso a 6A.

Come già detto da Livio, se questo povero motore da 1,5 kW lo fai lavorare con un assorbimento di 6 A, probabilmente è già vicino alla tomba.
Per la coppia, non hai bisogno di consultare tabelle, ti basta leggerla dal G120.

r31 - Valore attuale della coppia, livellato

In r31 leggi un valore in formato INT che dovrai scalare per risalire alla coppia in Nm.
Per la scalatura, considera che 16384 (4000 Hex) corrisponde alla coppia che trovi nel parametro p2003 (coppia di riferimento).
Oppure, nel pannello di controllo per la messa in servizio, leggi direttamente la coppia in Nm.

Moltiplicando la coppia per la velocità angolare trovi la potenza, oppure leggi la potenza direttamente in r32 (sempre da scalare come la coppia, riferita a r2004).
Questa è la potenza meccanica all'abero, ovvero il dato che serve a te.
In r82[2] invece, trovi la potenza elettrica assorbita. Ma non ti serve.
 
 

[Alessio Tempestini]

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

 

Credo tu stia facendo un poco di confusione o che tu ti esprima male.

.

 

 

 

Credo entrambi 🙂

Pensavo che quando si dice "riduttore" si intendesse un qualcosa che riduce la velocità cioè se ho un riduttore 1:10 se ho 1400giri me lo porta 140giri, diversamente quello che sopra chiama albero lento è l'albero più veloce....misteri della lingua 🙂

Comunque ho capito che non è così a quanto sembra.

Io quindi ho un riduttore 7:1

 

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

A parte il fatto che se questo motore assorbe realmente 6 A e non si tratta di un errore di misura, questo motore dovrebbe essere per lo meno moribondo.

 

E' quello che non torna ne a me ne al manutentore. Ma è così... Hanno tolto le protezioni che gli saltavano per farlo andare così ed è anni che va....

 

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

La corrente erogata da un inverter deve essere misurata con uno strumento TrueRMS (vero valore efficace), insensibile ai disturbi HF generati dall'inverter.

Se lamisura è effettuata dall'inverter stesso, bisogna essere sicuri che le scale sian tarate al meglio.

 

 

La abbiamo misurata sia con uno strumento del genere che con l'inverter stesso e da quei valori li.

 

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Comunque la corrente assorbita da un MAT corrisponde si alla coppia erogata, ma non c'è corrispondenza biunivoca coppia-corrente come nei motori a corrente continua, non solo non c'è nemmeno la linearità dei motori in cc.

 

 

Ah ok.....

 

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

L'unica via per determinare la coppia erogata è la misura della la potenza meccanica attiva (r32) da cui ricavi facilmente la coppia visto che P = w*Cm, dove w è la velocità angolare in radianti secondo. Poi a questo dato applichi il rapporto del riduttore ed il suo rendimento.

 

 

Ecco questo mi è meno chiaro, potrebbe rispiegarmelo?

grazie

 

 

[Livio Orsini]

13 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Ecco questo mi è meno chiaro, potrebbe rispiegarmelo?

 

In buona sostanza è quello che ha scritto Batta.

In tutti i motori rotanti la potenza meccanica erogata all'albero equivale al prodotto tra la velocità angolare, espressa in radianti per secondo, e la coppia motrice.

Esistono anche formule pratiche che saltando i vari passaggi di equivalenza ti permettono di calcolarti la coppia direttamente dai kW  e dagli rpm.

La più comune è Cm = (975 *kW)/rpm.

Leggi la potenza all'albero con parametro "r32", lo moltiplichi per 975 (se leggi in kW) e dividi per la velocità in rpm. Il risultato è la coppia miotrice espressa in kgm.

[Alessio Tempestini]

16 ore fa, batta ha scritto:

Come già detto da Livio, se questo povero motore da 1,5 kW lo fai lavorare con un assorbimento di 6 A, probabilmente è già vicino alla tomba.
 

Anche io non so come sia possibile ma quei motori lavorano così da anni...

Anche gli inverter stessi.... La temperatura dell'inverter mi andava a 110°C

16 ore fa, batta ha scritto:

Per la coppia, non hai bisogno di consultare tabelle, ti basta leggerla dal G120.

 

 

Da ignorante, come fa l'inverter a capire quanto è la coppia se come dice Livio

17 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Comunque la corrente assorbita da un MAT corrisponde si alla coppia erogata, ma non c'è corrispondenza biunivoca coppia-corrente come nei motori a corrente continua, non solo non c'è nemmeno la linearità dei motori in cc.

Nel senso, l'inverter avrà come dato la corrente, la tensione e la frequenza in uscita da se stesso. Come fa a calcolare la coppia resistente se è vero quanto detto sopra?

 

Che significa valore di coppia livellato?

 

16 ore fa, batta ha scritto:

 

In r31 leggi un valore in formato INT che dovrai scalare per risalire alla coppia in Nm.
Per la scalatura, considera che 16384 (4000 Hex) corrisponde alla coppia che trovi nel parametro p2003 (coppia di riferimento).

 

 

Mi rendo conto di essere proprio ignorante in materia... che significa tutto ciò?

 

[Livio Orsini]

2 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Da ignorante, come fa l'inverter a capire quanto è la coppia se come dice Livio

 

Si presume che l'inverter lavori in modalità vettoriale, altrimenti tutto il discorso cade.

Banalizzando e semplificando i concetti, in modalità vettoriale l'inverter jha un modello matematico del motore, preciso quanto è stata precisa la paramentrizzazione, e da questo ricava per stima la coppia erogata, quindi calcola la potenza erogata all'albero.

 

Spero vivamente che l'inverter sia stato parametrizzato a dovere ed abbia almno effettuato l'auto tunig. In caso contrario le considerazioni fatte fino ad ora sono ... pura fantasia.

 

2 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

La temperatura dell'inverter mi andava a 110°C

 

E un modo di far lavorare i dispositivi ... inqualificabile! 8non esprimo appieno il mio pensiero perchè sono una persona educata).

 

2 ore fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Mi rendo conto di essere proprio ignorante in materia... che significa tutto ciò?

 

Significa che non leggi direttamente il valore di coppia in Nm o kgm, ma leggi un numero compreso tra 0 ed un massimo di 16384 * 2 =  32768, dove 16384n è il valore di coppia nominale che avrai inserito nel parametro 2003.

Se hai un motore 4 poli il valore del parametro sarà all'incirca corrispondente 1.03 kgm o 10 Nm.

Quindi se nel parametro r32 leggi 20500 significa che la tua coppia stimata è (20500/16384) * 10 = 12,51 Nm.

 

 

[Alessio Tempestini]

19 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Spero vivamente che l'inverter sia stato parametrizzato a dovere ed abbia almno effettuato l'auto tunig. In caso contrario le considerazioni fatte fino ad ora sono ... pura fantasia.

 

 

penso proprio di si. Mi informo

 

 

19 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

E un modo di far lavorare i dispositivi ... inqualificabile! 8non esprimo appieno il mio pensiero perchè sono una persona educata).

 

 

Io no, e li ho letteralmente mandati a f......

 

19 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

 

Significa che non leggi direttamente il valore di coppia in Nm o kgm, ma leggi un numero compreso tra 0 ed un massimo di 16384 * 2 =  32768, dove 16384n è il valore di coppia nominale che avrai inserito nel parametro 2003.

Se hai un motore 4 poli il valore del parametro sarà all'incirca corrispondente 1.03 kgm o 10 Nm.

Quindi se nel parametro r32 leggi 20500 significa che la tua coppia stimata è (20500/16384) * 10 = 12,51 Nm.

 

 

Ok chiarissimo.

 

Mi sapreste consigliare qualche testo base per cercare di iniziare ad approfondire l'argomento Inverter e azionamenti?

 

grazie

 

[Livio Orsini]

8 minuti fa, Alessio Tempestini ha scritto:

Mi sapreste consigliare qualche testo base per cercare di iniziare ad approfondire l'argomento Inverter e azionamenti?

 

Penso che prima, o contemporaneamente, dovresti apprendere i fondamentali dei motori elettrici.

Se cerchi in rete trovi parecchio materiale; ti consiglio di considerare solo i documenti provenienti da istituti tecnici e professionali. Questo per evitare documenti fantasiosi scritti da incompetenti o documenti troppo teorico, come quelli universitari.

 

Nella sezione didattica (link nella mia firma), sottosezione elettrotecnica, c'è un mio documento generico sugli azionamenti elettrici in cc e ac. potrebbe essere una base iniziale.