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renny01

inverter per motori trifase

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renny01

Salve,  perchè  i motori alimentati  con inverte sono piu rumorosi (rumore elettrico) si parla di problemi anche ai cuscinetti

motori da 30 kw  in su 2 poli in particolare.. .che tipo di corrente esce da questi inverter.

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batta

Il rumore elettrico è dovuto al fatto che l'inverter non fornisce una tesione a forma sinusoidale, ma l'equivalente di un'onda sinusoidale creata con un treno di onde quadre.
Problemi ai cuscinetti per motori sotto inverter? Non mi risulta.

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Livio Orsini
2 ore fa, renny01 ha scritto:

si parla di problemi anche ai cuscinetti

 

Mi sono occupato di applicazioni di azionamenti costituiti di MAT + inverter dagli anni '80, non ho mai riscontrato problemi ai cuscinetti dovuti all'alimentazione tramite inverter per motori sino ad oltre 50kW

Ci sono applicazioni in cui si devono usare motori con cuscinetti isolati, ma non dipendono dall'uso o meno di inverter.

I problemi ai cuscinetti ci sono quando i 2 anelli hanno significativa differenza di potenziale, questo causa fenomeni di corrosione delmateriale.

Questi problemi, in genere, si hanno per motori oltre i 75kW

A questo proposito, per comodità, riporto un passo della dispensa del prof Luca Frosini, dell'un iversità di Pavia

 

Quote

......

Partendo da un estremo dell’albero, la corrente attraversa il primo cuscinetto,percorre l’intelaiatura, oltrepassa l’altro cuscinetto e ritorna all’alberochiudendo il circuito.Problemi di correnti nei cuscinetti, in applicazioni con alimentazione alternatasinusoidale, disturbano generatori e motori di elevata potenza, con lunghezzad’albero sufficiente da produrre una tensione tale da sorpassare la tensione ditenuta del film isolante.La soluzione storica a questo problema è di “aprire” il circuito della corrented’albero, utilizzandocuscinetti isolatisullafacciaesternaallapistadirotolamento.NOTA: quanto riportato sui cuscinetti volventi vale per la maggior parte delle macchine rotanti, mentre per i turboalternatori si utilizzano cuscinetti radenti

......

 

La maggiore rumorosità dei motori pilotati da inverter è causata, come ha scritto Batta, che l'inverter non genera una tensione sinusoidale ma una serie di impulsi a larghezza variabile.La variazione della larghezza segue una legge sinusoidale, la velocità con cui varia la larghezzza determina la frequenza della pseudo sinusoide; L'induttanza del motore opera un filtraggio pertanto la risultante è una forma d'onda che approssima l'andamento sinusoidale.

La freqeunza di commutazione degli impulsi, detta anche "frequenza portante (carrier frequency), può essere variata con legge casuale per diminuire la rumorosità del motore.

Anche aumentando la frequenza di commutazione diminuisce la rumorosità ma, contemporaneamente, aumenta il riscaldamento del motore perchè aumentano le perdite.

Edited by Livio Orsini
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19simo89
6 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Ci sono applicazioni in cui si devono usare motori con cuscinetti isolati, ma non dipendono dall'uso o meno di inverter.

ci sono parecchi costruttori di cuscinetti che vendono cuscinetti rivestiti di ceramica per evitare problemi di questo tipo, a detta loro.

non capisco il perché ce ne sia bisogno ne tanto meno ho mai visto un motore che esce di fabbrica con questi tipi di cuscinetti. saranno trovate di marketing?

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fmussolin

Mica tanto

per motori oltre i 90 kW di potenza o altezza asse pari o superiore a 315, per uso con inverter tutti i costruttori di motori raccomandano l'uso di cuscinetti isolati.

 

Suggerisco la lettura della pubblicazione ABB al seguente link, che credo spiega molto bene il tutto

 

https://library.e.abb.com/public/9a59157da3d56accc1256d280040f006/GuidatecnicaN5.pdf

 

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Livio Orsini
1 ora fa, 19simo89 ha scritto:

non capisco il perché ce ne sia bisogno ne tanto meno ho mai visto un motore che esce di fabbrica con questi tipi di cuscinetti. saranno trovate di marketing?

 

Il problema sta nelle dimensioni, quando le dimensioni dell'albero sono tali da avere una differenza di potenziale sufficiente, incominciano i problemi di corrosione. Solitamente è il cuscinetto frontale a risentirne maggiormente.

Empiricamente quando si superano i 75kw le dimensioni sono tali che il fenomeno di corrosione può accadere. Comunque è indipendente dall'alimentazione da inverter. Lo si ha anche nei generatori.

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Sandro Calligaro

Stando a quanto ho letto (ma si trattava di cose documentate, anche con foto), le tensioni di modo comune (rispetto a terra) ad alta frequenza possono causare problemi ai cuscinetti, con formazione di "zigrinature" sulla sede e corrosione a punti sulle sfere.

 

Il rotore, infatti, si porta approssimativamente al potenziale di modo comune dello statore, per effetto delle capacità tra statore e rotore. In un inverter alimentato dalla rete, la media dei potenziali delle uscite (modo comune) varia bruscamente rispetto a terra (se la rete è riferita a terra, cioè  TT o TN).

 

L'uso di spazzole per creare un percorso tra rotore e terra è l'altra soluzione (oltre ai cuscinetti isolati) di cui ho letto.

 

Ripeto, non parlo per esperienza diretta, quindi non so se sia frequente il problema, o se è piuttosto un modo per vendere accessori. 😉

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Sandro Calligaro

PS: forse una delle foto che ricordavo era proprio nella guida ABB linkata da fmussolin, che ho aperto dopo aver scritto.🙂

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Livio Orsini

Sandro, però si torna sempre al punto di partenza: le dimensioni della macchina.

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fmussolin

Esatto Sandro

 

l'uso di spazzole di cortocircuito di queste correnti di modo comune è una alternativa all'uso del cuscinetto isolato. Il fenomeno non è così "remoto" come sembra, per quanto ne so anzi il fenomeno è comune in tutti i motori alimentati da inverter ma assume dimensioni che possono provocare il danneggiamento dei cuscinetti, oltre una certa potenza di motore. La corrente che percorre il cuscinetto assume valori di alcune decine di mA e provoca la carbonizzazione del lubrificante del cuscinetto, le scorie della carbonizzazione provocano il degrado molto rapido del cuscinetto stesso. Per questo ritengo che non sia un "vendere accessori".

 

L'altro elemento che condiziona pesantemente il fenomeno, come si legge nella guida, è la realizzazione di un impianto di terra ben fatto e di collegare correttamente i motori all'impianto stesso

 

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Livio Orsini
11 minuti fa, fmussolin ha scritto:

Per questo ritengo che non sia un "vendere accessori".

 

Esatto il fenomeno è noto da tempo, da molto prima che si usassero massicciamente gli inverters, però sempre su macchine di dimensioni medio grandi.

La tecnica usata in passato era esclusivamente quella delle spazzole di messa a terra, i cuscinetti con strato isolante sono una innovazione relativamente recente.

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Livio Orsini
13 ore fa, Sandro Calligaro ha scritto:

ad alta frequenza possono causare problemi ai cuscinetti, con formazione di "zigrinature" sulla sede e corrosione a punti sulle sfere.

 

Mi torna, anche perchè mi è capitato di vedere proprio questo risultato.:smile:

 

 

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Pappardella

Buonasera, leggendo con interesse questa discussione, mi è venuto in mente che anche da noi abbiamo dovuto sostituire un motore da 30 kW alimentato da inverter. I cuscinetti erano distrutti. Era però 13 anni che andava per 8 ore al giorno. Può essere stata secondo voi la semplice usura o le correnti in questione possono aver giocato un ruolo più o meno determinante?

Il cavo inverter/motore fra l'altro non è schermato.

Grazie

 

 

 

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Livio Orsini
8 ore fa, Pappardella ha scritto:

Può essere stata secondo voi la semplice usura o le correnti in questione possono aver giocato un ruolo più o meno determinante?

 

Se l'usura è "elettrica" si vedono i segni di corrosione come descritto prima; più facile che sia dovuto a normale usura. Però in 13 anni un po' di manutenzione preventiva andrebbe fatta.

 

Il cavo non schermato irradia disturbi a tutto il vicinato. E' anche contrario alle normative vigenti.

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renny01

Ciao, in parole povere, sono correnti anomale di magnetismo che vammo a pizzicare sulle sfere dei cuscinetti.

In particolare con gli inverter. Usando queste spazzole da voi nominate,queste correnti  vanno a scaricarsi 

sulle spazzole e non su i cuscinetti. Cosa ne pensate?

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Sandro Calligaro

"Normali correnti di magnetismo" non so bene cosa voglia dire, ma comunque i rimedi che vengono proposti cercano di impedire che la corrente passi dal rotore verso la terra attraverso i cuscinetti:

- isolando il rotore

- creando un percorso alternativo.

 

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fmussolin
9 minuti fa, Sandro Calligaro ha scritto:

"Normali correnti di magnetismo" non so bene cosa voglia dire,

Renny01,

 

quoto assolutamente Sandro: se hai letto tutto quello che ti abbiamo scritto, le abbiamo chiamate esattamente con il loro nome. Non inventare acronimi o descrizioni fanstasiose, si chiamano correnti parassite di modo comune. A vantaggio ovviamente del lettore che inavvertitamente, cominciasse a leggere il post senza passare dall'inizio.

 

E si, se usi cuscinetti isolati o spazzole, quando i motori da una certa potenza in su sono comandati da inverter, queste correnti vengono drenate verso terra, salvando i cuscinetti dai danni descritti.

Relativamente al rumore elettrico, a volte si risolve cambiando la frequenza della portante di modulazione del PWM, ma molto dipende anche dalla qualità e costruzione del motore.

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Livio Orsini
20 minuti fa, fmussolin ha scritto:

Relativamente al rumore elettrico, a volte si risolve cambiando la frequenza della portante di modulazione del PWM,

 

Come ho già scritto, aumentando la frequenza portante si diminuisce il rumore ma aumenta il riscaldamento del motore, fatto non sempre ben tollerato.

Un tempo si usava modulare in modo casuale la frequenza portante;questa tecnica da buoni risultati ma richiede un'ulteriore complicaione nella generazione del PWM

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Sandro Calligaro
38 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Un tempo si usava modulare in modo casuale la frequenza portante;questa tecnica da buoni risultati ma richiede un'ulteriore

complicaione nella generazione del PWM

Si usa ancora, che io sappia, come opzione. Ha il principale effetto di "spalmare" il rumore su uno spettro ampio, rendendolo apparentemente meno forte. Il DTC ha questo effetto per natura. Il rumore potrebbe suonare un po' strano.

Inoltre, ci sono delle complicazioni anche nella misura di corrente e nel controllo (a meno che non sia V/f, ma quello non lo chiamerei "controllo" 🙂).

 

Alzare la frequenza, in effetti, ne abbiamo parlato in altre discussioni, porta delle perdite in più, per lo meno negli asincroni. Un collega esperto di progetto e simulazione magnetica attribuiva alla gabbia le maggiori perdite a frequenza di commutazione maggiore.

Comunque non è sempre detto che alzare la frequenza riduca il rumore. O meglio, se la si porta sopra i 10 kHz, quasi sicuramente si riduce il rumore, perché si esce dal range in cui abbiamo alta sensibilità.

Ma a frequenze più basse, la risposta acustica di un motore è abbastanza difficile da prevedere, poi c'è di mezzo la risposta dell'orecchio umano.

Parlo di motori piccoli (qualche kW), forse per motori più grandi le cose sono diverse, anche se alcune cose non sono in proporzione, come gli spessori dei lamierini e le sezioni dei singoli fili.

In ogni caso, quanto "fastidioso" sia va valutato sul posto.

 

Non siamo ancora a Natale, ma mi avete fatto ricordare una cosa... 😄
Per altro scopo (controllo sensorless a velocità anche nulla) si generano di proposito correnti ad alta frequenza (rispetto a quella di lavoro), tipicamente tra 500Hz e 2kHz, se la PWM è attorno a 10 kHz. Ad esempio...

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

 

Edited by Sandro Calligaro
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Pappardella
14 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Però in 13 anni un po' di manutenzione preventiva andrebbe fatta.

Grazie Livio della risposta. Se il motore ha dei cuscinetti sigillati che tipo di manutenzione suggerisce? Basta una verifica visiva periodica sul loro  stato o in base alla sua esperienza consiglia altro? Una misurazione degli assorbimenti per esempio per vedere se aumentano nel tempo a causa dell'usura?

Alcuni costruttori propongono dei misuratori di vibrazioni per motori di grossa taglia, per capire se c'è un degrado nella meccanica.

Quale è la sua opinione?

 

Se mi è consentito  le chiederei anche un  parere in merito  un quesito che ho postato sempre nel forum nella sezione "quadri elettrici di bordo macchina".

Di seguito il link:

https://www.plcforum.it/f/topic/277685-alimentazione-monofase-ausiliaria-in-un-quadro-di-automazione/?tab=comments#comment-2039733

 

Mi farebbe molto piacere sapere una persona con la sua esperienza cosa ne pensa.

Grazie ancora.

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Livio Orsini
9 ore fa, Pappardella ha scritto:

Quale è la sua opinione?

 

la mia esperienza è su azionamenti di taglia medio piccola, quindi non è molta pratica su questo.

Da colleghi "macchinisti" con esperienza su macchine medie e grandi avevo sentito queste raccomandazioni; l'uso di strumenti per analizare le vibrazioni era considerato quasi obbligatorio.

Poi ci sono i costruttori di cuscinetti che danno linee guida per controlli e manutenzioni sui loro prodotti basati sui tempi di lavoro.

La manutenzione ha problematiche differenti dalla progettazione, che è il mio retroterra culturale, è un lavoro da specialisti; per conto mio ho sempre seguito i consigli dei costruttori dei componenti in fatto di manutenzione preventiva.

 

14 ore fa, Sandro Calligaro ha scritto:

Per altro scopo (controllo sensorless a velocità anche nulla) si generano di proposito correnti ad alta frequenza (rispetto a quella di lavoro), tipicamente tra 500Hz e 2kHz, se la PWM è attorno a 10 kHz.

 

Gradevole, come hai fatto?

 

14 ore fa, Sandro Calligaro ha scritto:

Si usa ancora, che io sappia, come opzione. Ha il principale effetto di "spalmare" il rumore su uno spettro ampio, rendendolo apparentemente meno forte. Il DTC ha questo effetto per natura. Il rumore potrebbe suonare un po' strano.

Inoltre, ci sono delle complicazioni anche nella misura di corrente e nel controllo (a meno che non sia V/f, ma quello non lo chiamerei "controllo" 🙂

 

Un tempo, quando praticamente c'eran solo V/f, quella della modulazione casuale era la prassi, anche perchè difficilmente si stava sopra i 5 kHz di portante.

Oggi sulle macchine molto piccole e piccole, che son quelle dove il rumore è più fastidioso, si sale tranquillamente sopra i 10kHz

Edited by Livio Orsini
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renny01

Da noi usano questi inverter su macchine per tagliare il marmo alle cave, montano motori  anche da 60 HP 8 p0li.

Io ho un amico che riavvolge moteri e fa manutezione, montano cuscinetti c3 non si riscontrano

problemi sui cuscinetti.

 

 

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