Dubbio correnti assorbite

[papo]

Buongiorno, 

prima di porre la domanda, riporto la configurazione del sistema in esame:

Motore elettrico controllato da un inverter.

Il motore elettrico è usato per la trazione elettrica (trazione posteriore) di un veicolo su piano, nessuna pendenza.

Il motore è uno solo ed è l' unico elemento che produce la trazione del veicolo. 

Una batteria DC alimenta a 48VDC l'inverter che a sua volta alimenta il motore elettrico di trazione a 32Vac.

Il motore elettrico ha una tensione nominale di 32Vac,  potenza nominale di Pn=5 kW. Rpm nom =2850

Il veicolo può andare ad una velocità massima di 8,5Km/h se è a pieno carico.

Il veicolo può andare ad una velocità massima di 18Km/h se lavoro a vuoto (solo il peso del veicolo).

Riconducendo questi dati a dei valori di coppia all'albero di trazione, ottengo (ruota circa 20 cm di raggio)

- pieno carico = 1,56 kg*m.

- a vuoto = 0,28gk*m

Volendo rappresentare la coppia agente in funzione della velocità verrebbe fuori una cosa del genere:

 

Ora, io vorrei trovare le correnti di lavoro:

*sui cavi lato batteria - Inverter, quindi lato 48VDC

*sui cavi lato inverter - motore quindi lato 32Vac

.

Mi sono fatto dare dal produttore del motore un test di collaudo sotto inverter ma non lo ritengo molto affidabile perché pieno di incongruenze quindi vorrei trovare un 'altra strada.

 

Ho dunque fatto queste considerazioni.

Se tra i 0 e gli 8,5 km/h la coppia massima che deve gestire il motore all'albero è 1,56 kg*m, avrò un consumo al più di circa 4,1 kW da cui:

I = 4100 /(1,73*32Vac*0,89*0,85) = 98 A

Analogamente a vuoto, se la coppia resistente è 0,28 kg*m  cioè 1,3 kW ottengo:

I = 1300 /(1,73*32Vac*0,89*0,85) = 31 A

E' corretto asserire quindi che il mio motore lavorerà tra 31 A  e 98 A, transitori esclusi?

Posso dunque dimensionare i cavi lato VAC per questi valori di corrente?

 

Come mi comporto lato DC?

Non so se è troppo semplificativo partire da un bilancio delle potenze così fatto:

 

Potenza lato DC = potenza lato AC * rendimento.

 

considerato un rendimento dell' inverter tipico medio del 95% avrei per le due configurazioni:

4,1 kW (lato AC) = 4,1/0,95 = 4,3 kW Lato DC

1,3 kW (lato AC) = 4,1/0,95 = 1,36 kW Lato DC

quindi le correnti di lavoro lato DC oscillano tra i 94 A e i 30 A

 

Non so però se così è tutto troppo semplificato.

 

Grazie per l'attenzione.

Modificato: 27 settembre 2023 da papo

[Livio Orsini]

Si tratta di un motore asincrono, c'è una certa corrispondenza coppia - corrente di armatura, ma non vale l'equazione Ia = Cm * kc come nei motori a corrente continua con eccitazione separata e costante.

 

I valori che hai ricavato valgono se, e solo se, i dati impiegati sono corretti.

In particolare i valori di cosphi e rendimento dipendono dalle condizioni di lavoro nel punto in cui effettui la misura.

 

Inoltre non comprendo perchè la coppia resistente decresce da 40Hz in poi.

Se le condizioni di attrito volvente e di attrito all'aria, non mutano, una volta esaurito il transitorio di accelerazione la coppia assorbita dalc arico rimane costante, anche se la velocità è differente.

 

Mentre invece la coppia motrice che il motore può erogare sarà costante e pari alla nominale sino a 50Hz poi, se la tensione di armatura non cresce, la coppia motrice decresce per il deflussaggio e si lavoraa in regime di potenza costante.

 

Ovviamente suppongo che l'inverter lavori con controllo vettoriale e non  scalare.

[papo]

55 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Si tratta di un motore asincrono, c'è una certa corrispondenza coppia - corrente di armatura, ma non vale l'equazione Ia = Cm * kc come nei motori a corrente continua con eccitazione separata e costante.

I valori che hai ricavato valgono se, e solo se, i dati impiegati sono corretti.

In particolare i valori di cosphi e rendimento dipendono dalle condizioni di lavoro nel punto in cui effettui la misura.

 

 

Allora avrò seri problemi a risolvere la questione perché nel test di collaudo ho le seguenti lacune:

1. non ho il cosfi alle varie condizioni di lavoro, dovrei ricavarlo per ogni riga dalla cosfi = Potenza/(1,73*V*I*rend) (problema minore)

2. mancano proprio le righe corrispondenti alle coppie di carico che mi interessano, 1, 56Kg*m e 0,28kg*m per frequenze da 0-40Hz..

Per esempio fino a 41 Hz ho un vuoto, non so cosa succede o almeno io ho delle difficoltà ad interpretare cosa succede fino a 40Hz:

 

Riporto le tabelle del collaudo del motore (sotto);

la coppia è in N*m ma valgono le relazioni:

1,53Kg*m= 15,3 N*m

0,28 Kg*m = 2,8 N*m 

 

La riga 48 riporta il funzionamento alla coppia che mi interessa (15 N*m circa, quella a pieno carico) ma posso considerarla come un riferimento unico delle correnti lato motore e lato batteria alle varie frequenze?

Credo di no.

 

Le correnti mi sembrano davvero "ballerine" non riesco a trovare delle relazioni.

Tra l'altro l'etichetta dei dati di targa riporta che f nominale = 100Hz.....io se non lo avessi trovato scritto avrei sbagliato ed avrei detto 60 Hz perché  la tensione viene aumentata da 6,7 V a rotore bloccato (immagine STALL) fino a 32V in corrispondenza ai 60Hz e poi non viene più aumentata quindi consideravo il punto f= 60 Hz il punto in cui terminava la zona a coppia max costante e l'inizio della zona a potenza costante.

E se 100 Hz è la frequenza  nominale, come mai superati i 100 Hz, sono a potenza nominale costante, mi aspetto da P=C*w che C decresce ed w cresce ma la corrente (sia lato motore che lato batteria) aumenta e non si riduce?

Evidentemente mi sfugge qualcosa.

 

 

55 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Inoltre non comprendo perchè la coppia resistente decresce da 40Hz in poi.

Se le condizioni di attrito volvente e di attrito all'aria, non mutano, una volta esaurito il transitorio di accelerazione la coppia assorbita dalc arico rimane costante, anche se la velocità è differente.

 

Hai ragione ma ho immaginato quel grafico come la fusione di due grafici , ciascuno riferito a  due casi separati:

1. Il caso peggiore,  quello in cui al veicolo è collegato il pieno carico. La coppia resistente vale (sempre) 1,56kg*m e la velocità massima possibile (garantita) deve essere dai 0 agli 8,5 km/h

2. il migliore , quello in cui il carrello è a vuoto (solo il peso del veicolo) e in cui la coppia resistente vale (sempre)  0,28kg*m e la velocità massima possibile (garantita)  è 0-18 km/h

Riducendo il peso del carrello trainato si riducono la coppia resistente e le velocità "garantita" e quindi è come se lavorassi nel tratto in pendenza.

Questi sono però comportamenti "di mezzo" che non mi interessano per un dimensionamento. 

Per il dimensionamento dei cavi, secondo me, il focus è proprio negli "estremi".

 

55 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Ovviamente suppongo che l'inverter lavori con controllo vettoriale e non  scalare.

 

Si scusami, l'ho omesso.

é un FOC.

 

Grazie Livio.

 

Modificato: 27 settembre 2023 da papo

[Livio Orsini]

Se quel motore ha una frequenza nominale di 100Hz lavora in regime di coppia costante sino a 100Hz se la tensione dell'inverter è corretta.

 

Comunque se vuoi avere dati precisi di assorbimento sul lato alternata prendi le letture di corrente dall'inverter, mentre per il lato continua misura la corrente.

E l'unico metodo per avere dati reali e certi.

[papo]

12 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Se quel motore ha una frequenza nominale di 100Hz lavora in regime di coppia costante sino a 100Hz se la tensione dell'inverter è corretta.

 

ma la tensione viene fatta salire e bloccata a 60 Hz; da 60 Hz in poi , la tensione è fissa e sale solo la frequenza (si vede dalle tabelle di collaudo che ho postato)

Come fa a funzionare a coppia costante in questa maniera?

14 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Comunque se vuoi avere dati precisi di assorbimento sul lato alternata prendi le letture di corrente dall'inverter, mentre per il lato continua misura la corrente.

E l'unico metodo per avere dati reali e certi.

 

Il problema è che non ho come simulare i 1,56 kg*m cioè il pieno carico.

Facciamo un test "legando" il gancio del veicolo ad una cella di carico collegata al muro e premendo a tavoletta l'acceleratore.

Il veicolo rimane fermo ovviamente.

Chi ha fatto le misurazioni mi dice che in questa configurazioni aveva 310 A lato motore e solo 80 A lato batteria ma non reputo queste misurazioni delle misurazioni da poter prendere come riferimento, mi sembrano prive di senso.

 

Domanda:

fermo restando quanto detto sopra, se premo gradualmente l'acceleratore fino a misurare 15 N*m sulla cella di carico, la corrente lato motore è la stessa che avrei andando  a 8,5 km/h a 15 N*m?

Non credo.

 

 

[Livio Orsini]

13 ore fa, papo ha scritto:

ma la tensione viene fatta salire e bloccata a 60 Hz; da 60 Hz in poi , la tensione è fissa e sale solo la frequenza (si vede dalle tabelle di collaudo che ho postato)

 

Allora la frequenza di targa è 60Hz.

La prima cosa di cui essere certi sono i parametri di targa del motore altrimenti si fa solo confusione.

 

13 ore fa, papo ha scritto:

Facciamo un test "legando" il gancio del veicolo ad una cella di carico collegata al muro e premendo a tavoletta l'acceleratore.

 

Per misurare in modo corretto la coppia erogata e, contemporaneamente misurare la corrente assorbita dal motore ederogata dalla batteria, si deve usare un freno dinamometrico.

Oppure si può usare un motore c.c. di cui si conosce la costante coppia-corrente di armatura, che è un dato di catalogo. Questa misura è molto più approssimata ma è già meglio di quella che stai facendo.

Oppure puoi interporre un torsiometro tra motore e riduttore, leggendo la misura sul torsiometro.

[papo]

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Allora la frequenza di targa è 60Hz.

La prima cosa di cui essere certi sono i parametri di targa del motore altrimenti si fa solo confusione.

 

Ho allegato la targa, non si può sbagliare o quantomeno a me sembra che il fornitore stia facendo della confusione.

Ho chiesto  per 3 volte se il file di test era quello corretto. Per tre volte mi ha detto di si.

Per me il test non è congruente ai dati di targa del motore.

 

Ad ogni modo,

al di la delle misurazioni meccaniche dirette sul veicolo che richiedono comunque di organizzare meglio la situazione, percentualmente  quanto può essere l'errore sulla corrente se, alle varie frequenze di test (40, 50, 60 Hz)   mi prendo i valori di corrente assorbita con coppia resistente di 1,56 kg*m e poi faccio la media?

 

 

[Livio Orsini]

1 ora fa, papo ha scritto:

Ho allegato la targa, non si può sbagliare o quantomeno a me sembra che il fornitore stia facendo della confusione.

 

La targa non è normalizzata

.

Se interpreto la targa dovrei avere 5kW a 100Hz, con 2850 rpm, ma questo si scontra con i dati delle tabelle.

 

Il motore deve avere un suo foglio tecnico dove si devono reperire tutti i dati in modo inequivocaabile.

Non hai questo data sheet?

 

1 ora fa, papo ha scritto:

al di la delle misurazioni meccaniche dirette sul veicolo che richiedono comunque di organizzare meglio la situazione, percentualmente  quanto può essere l'errore sulla corrente se, alle varie frequenze di test (40, 50, 60 Hz)   mi prendo i valori di corrente assorbita con coppia resistente di 1,56 kg*m e poi faccio la media?

 

Scusa ma a me sembra un ragionamento prico di senso.

La coppia non è funzione della freqeunza ma dello sforzo che deve fare il motore, ovvero la coppia resistente applicata all'albero motore.

 

Se la paramentrizzazxione dell'inverter non è corretta, perchè i dti reali sono misconosciuti, il controllo lavora male ed anche le misure risultan fasulle.

 

Ripeto. Per prima cosa procurati dati certi del motore. Poi parametrixxa l'inverter con quei dati ed esegui un ciclo di auto tuning.

Poi, se vuoi vedere la corrispondenza coppia/corrente, puoi agire in questo modo: metti il limite di coppia al 10%, così il motore rimarrà in stallo, e refistra la corrente; sali con gradini pari al 10% ed ogni volta registra la corrente misurata, questo sino a che la coppia sarà suffciente per fr muovere il motore.

 

Non è una misura molto precisa, perchè lavorando ad anello aperto a velocità zero, forse la coppia non raggiunge il valore nominale. Però è già più indicativa di quello che sti cercndo di fare.

 

Però, per l'ennesima volta, è necessario conoscere esattamente i paramitri di quel motore ed avere il drive parametrizzato esattamente.

Modificato: 28 settembre 2023 da Livio Orsini

[papo]

 

1 ora fa, Livio Orsini ha scritto:

Scusa ma a me sembra un ragionamento privo di senso.

La coppia non è funzione della frequenza ma dello sforzo che deve fare il motore, ovvero la coppia resistente applicata all'albero motore.

Infatti volevo prendere le righe del test proprio dove la coppia applicata era vicinissima alla mia 1,56kg*m, non una riga di coppia qualsiasi ad una frequenza qualsiasi.

Effettivamente le righe dove l'inverter lavora a circa 1,56 kg*m di coppia ci sono e volevo sfruttare quelle per dedurre qualcosa:

il problema è che la corrente, anche nelle righe dove la coppia nominale è 1,56 kg*m  aumenta sempre, anche dopo i 100 Hz, il che è assurdo (se fn=100Hz la corrente dovrebbe ridursi dai 100 Hz in poi perché si riduce la coppia ma aumenta la velocità, dico bene?)

 

comunque ora mi informo e vediamo cosa arriva insieme al motore.

In realtà gli inverter arrivano già parametrizzati su quel motore, noi carichiamo via PC solo il software, dopo aver fatto l' autotuning, ma tutti i parametri dell'inverter vengono solo caricati mai impostati da noi.

Domanda:

Il discorso di aumentare a gradini la copia

lo devo fare con il veicolo a vuoto o tale che abbia applicata una coppia resistente di 1,56kg*m?

 

Grazie Livio,

Modificato: 28 settembre 2023 da papo

[Livio Orsini]

4 ore fa, papo ha scritto:

lo devo fare con il veicolo a vuoto o tale che abbia applicata una coppia resistente di 1,56kg*m?

 

Lo fai in etrambe le condizioni così puoi fare dei raffronti.

 

Il tutto però dopo aver avuto la certezza dei parametri del motore, un controllo degli stessi nell'inverter ed un successivo ciclo di tuning.

[papo]

Grazie Livio.