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ilfreddy

Driver motore tapis roulant: richiesta supporto

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ilfreddy

Buonasera a tutti,
ho un problema col circuito di pilotaggio di un motore CC di un tapis roulant. In allegato ho riportato l'estratto del circuito interessato. Il circuito è alimentato direttamente dalla 220V della rete elettrica. Quello che succede è che quando alimento il circuito, al momento di avviare il motore il transil TVS (modello 1.5ke400A) va in corto circuito distruggendolo e facendo scattare il magnetotermico di protezione della presa elettrica. La stessa cosa non accade se al posto del motore collego una lampadina. Ho difficoltà a capire perché solo quando il motore viene avviato il transil si rompe. Chiedo supporto.

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gabri-z

Il motore è stato controllato ? 

La meccanica è libera ? 

Edited by gabri-z
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Livio Orsini

Questo avviene perché la tensione del dcbussale a livelli esagerati. Dovrebbe avere un valore di circa 310. Però quando si "choppera" un carico induttivo si possono avere picchi di oltre 500V. I diodi di ricircolo servono anche per smorzare questi picchi.

 

Controlla il diodo di ricircolo sul motore e sul mosfet

Lo schema che hai disegnato non mi sembra corretto. Solitamente il motore è connesso direttamente al positivo,mentre il mosfet è collegato tra motore e zero volt.

 

Dici che hai provato a collegare una lampadina al posto del motore; hai provato a variare la velocità impostata verificando che a bassa velocità la lampada accenda con bassa luminosità poi, aumentando la velocità deve crescere anche la luminosità?

Edited by Livio Orsini
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ilfreddy

ciao, grazie per il vostro interessamento.

Rispondo alle vostre domande:

- il motore è libero e alimentandolo separatamente con 30V gira regolarmente (a bassa velocità ovviamente)

- i diodi di ricircolo sono stati controllati e sono a posto

- anche io sono rimasto "sorpreso" nel vedere i mosfet dalla parte del positivo; non so quale sia il motivo esatto, forse perché così possono controllare con precisione la corrente, attraverso una resistenza di shunt a filo presente tra motore e massa?

- riguardo la prova con la lampadina, appena avvio il "programma di allenamento" del tappeto il filamento della lampadina si accende molto debolmente e così rimane per circa 10 secondi, dopo di che la logica segnala un allarme mancanza movimento in quanto l'encoder collegato al tappeto non si muove. Credo di non poter provare ad aumentare la velocità immaginando che se l'encoder non inizia a girare, la logica non fornirà maggiore potenza al motore, proprio per evitare rischi all'incolumità di chi sta usando il tappeto

 

Anche io avevo pensato ai picchi del motore, ma proprio la presenza dei diodi di ricircolo non mi conferma l'ipotesi. Inoltre la corrente dovrebbe circolare nel verso di conduzione del transil e quindi perché dovrebbe romperlo?

 

Mi viene da ipotizzare che ci siano dei picchi maggiori di 400V che passano dal diodo inverso del mosfet, ma non ho idea di chi potrebbe generarli: è assurdo.
Sto pensando di provare senza il transil, ma temo di danneggiare altri componenti. 

 

Che altre prove o controlli mi suggerite di fare?

 

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Livio Orsini
6 minuti fa, ilfreddy ha scritto:

ma non ho idea di chi potrebbe generarli: è assurdo.

 

Quando commuti corrente su di un carico induttivo si generano questi transitori, ed è per questo che si usano i diodi di ricircolo.

Questi diodi devono essere ad alta velocità: fast recovery o schotky. Se hai provato i diodi con un tester puoi solo vedere se il diodo non è interrotto o in corto, ma non riesci a capire se si à degradato, anche se è un'eventualità non frequnte a volte capita che il diodo si stia dgradando e, apparentemente è ancora sano, ma i suoi tempi si stanno allungando e, con il trascorre del tempo lo stress progressivo lo rompe del tutto.

 

Potrebbe anche essere il varistore degradato che si innesca prima del dovuto.

Comunque senza un'osservazione delle forme d'onda sul drain del Mosfet non è possibile effettuare dignosi.

Verifica se è presente un filtro snubber sul motore o sul Mosfet, solitamante una rete RC o RC e diodo. Se c'è verifica che i componenti siano efficienti.

 

15 minuti fa, ilfreddy ha scritto:

anche io sono rimasto "sorpreso" nel vedere i mosfet dalla parte del positivo; non so quale sia il motivo esatto,

 

Probabilmente perchè questa configurazione ha fatto risparmiare qualche cosa sul costo o, forse, perchè il progettista è un tipo particolare.

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ilfreddy

Buonasera Livio,

ho rischiato: ho rimontato il circuito senza il transil alimentando la scheda in serie ad una resistenza da forno (per limitare la corrente) ed il motore è partito regolarmente. Ipotizzo che il problema possa essere:

1. aver montato un transil difettoso (devo ordinarne un altro)

2. aver montato un transil con tensione di innesco troppo bassa (ma il condensatore di livellamento è da 400V 680uf, per cui aver montato un transil da 400V mi sembra la soluzione giusta, e sicuramente migliore di quello che ho trovato maldestramente montato da 100V)

3 il diodo di ricircolo è deteriorato come tu stesso mi hai suggerito (anche se non mi torna che il transil condurrebbe in quanto i mosfet sarebbero interdetti durante la fase di "ricircolo" della corrente prodotta dal motore)

 

Dato che i mosfet sono IRFP460 (max 500V) potrei montare un transil da 440V anziché 400V, ed eventualmente procedere a sostituzione del diodo di ricircolo: che ne pensi?

 

Ps: di snubber neanche l'ombra

 

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Livio Orsini

Le tue ipotesi sono ragionevoli. Per avere una certezza sulle cause bisognerebbe osservare all'oscilloscopio la tensione sul DC bus e sul motore 

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ilfreddy

Forse ho scoperto il motivo dei picchi di tensione: il circuito completo ha a monte un filtro antidisturbo EMI e una induttanzona da 4 mH (vedi figure). Quindi suppongo che quando i mosfet "chopperano" energia sul motore, nel momento in cui il mosfet apre il circuito, l'induttanza da 4mH spara corrente verso il ponte di diodi, alzando di brutto la tensione sul circuito a valle: in questo momento il transil entra in conduzione, come fosse una sorta di diodo di ricircolo.

Probabilmente servirebbe un transil più robusto: peccato non riesco a trovare informazioni su quale sia il componente originale. Forse dovrei analizzare la forma d'onda ai capi del condensatore stesso, soprattutto all'avvio.

 

PS: a cosa ti riferisci quando parli di DC bus?

 

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Livio Orsini

Il DC bus è la tensione in continua dopo il grosso condensatore elettrolitico; è un termine mutuato dagli inverters.

 

Non comprendo la ragione del grosso induttore dopo ilfiltro EMI, sei sicuro che sia sull'alernata e non dopo il ponte raddrizzatore?.

Anche i varistori, solitamente si mettono sull'alternata, per limitare i picchi di rete. In serie al varristore andrebbe montato un fusibilecon indicatore di intervento.

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ilfreddy

Grazie Livio delle preziose informazioni, è davvero piacevole ragionare con te.

Credo che l'induttore sia montato per ridurre il picco di assorbimento sulla rete elettrica all'avvio del motore, per evitare che scatti il magnetotermico (il motore puppa un sacco all'avvio). Credo inoltre che il transil sia una esclusiva protezione rapida dei mosfet, nel caso arrivasse un impulso superiore a 500V: è noto che i mosfet sono estremamente "permalosi" ai picchi di tensione. 

Non vorrei fare il presuntioso, ma non sarà che c'è un piccolo errore di progettazione del circuito?

La butto lì: che ne pensi se mettessi il transil a cavallo del mosfet così che se la tensione drain-source supera 450V il transil entra in conduzione? In questo caso la corrente sul transil sarebbe limitata dal motore stesso, così da non distruggerlo. Spero poi che questi picchi non siano tali da muovere il motore. Vedi figura.

 

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Livio Orsini
13 minuti fa, ilfreddy ha scritto:

Non vorrei fare il presuntioso, ma non sarà che c'è un piccolo errore di progettazione del circuito?

 

Bisognerebbe vedere lo schema nel suo complesso; così, dai pochi dati, ci sono scelte che non misembrano corrette.

 

14 minuti fa, ilfreddy ha scritto:

Credo che l'induttore sia montato per ridurre il picco di assorbimento sulla rete elettrica all'avvio del motore

 

No perchè il motore deve partire in rampa sempre e comunque, anche per ragioni di sicurezza di chi cammina sul tappeto.

Piuttosto c'è un picco di assorbimento dovuto al grosso condensagtore di livellamento ma, amaggior ragione, andrebbe inserito tra ponte e condensatore. Con valori di capacità maggiori, per limitare la corrente di carica, si usa inserire un resistore in serie, che viene poi cortocircuitato quando la tensione sul condensatore supera una determinata soglia

18 minuti fa, ilfreddy ha scritto:

se mettessi il transil a cavallo del mosfet

 

No, sarebbe come mettere una capacità parassita di valore non trascurabile. Inoltre i tempi di intervento di questi componenti sono .... come ere geologiche rispetto ai tempi di "permalosità" dei semiconduttori.

L'unica protezione efficiente è una corretta progettazione e l'uso dei diodi fast recovery e schotky per il ricircolo, oltre ad uno snubber.

 

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ilfreddy

Ho risolto sostituendo il condensatore, che evidentemente non livellava più

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Livio Orsini
9 ore fa, ilfreddy ha scritto:

Ho risolto sostituendo il condensatore, che evidentemente non livellava più

 

Sono sempre i punti deboli di questo tipo circuitazioni. Hanno comunque una vita limitata anche se abbastanza lunga. Spero tu lo abbai sostituito con un tipo specifico per SMPS a basso valore di ESR.

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ilfreddy

Ciao Livio, che significano SMPS e ESR, e come viene indicato sul componente?

 

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Livio Orsini

SMPS ==> Swirch Mode Power Supply, ovvero alimentatore switching. Il controllo del motore è assimibilabile ad SMPS.

ESR ==> Equivalent Serie Resistor. Rappresenta la resistenza parassita di un condensatore. Non esistono condensatori che sono capacità pure, tutti

hanno resistenza e induttanza parassite.

Nei condensatori elettrolitici questi parassiti possono avere valori elevati.

Nel caso di alimentatori switching la componente resistiva serie ha un'influenza particolarmente nefasta sulla vita del condensatore. E necessario, quindi, adottare condensatori con valori di ESR il più basso possibile. In commercio trovi condenstatori specifici per applicazioni SMPS. usando un condensatore non adatto la sua vita sarà abbastanza breve. A volte addirittura esplodono.

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ilfreddy

Grazie mille per le preziose chicche. Sei unico

 

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