Connessione DC tra macchine utensili - Esperienze concrete

[Mario Maggi]

Ciao a tutti.

Come sapete, su centri di lavoro e altre macchine a piu' assi risulta conveniente mettere un solo raddrizzatore di potenza per alimentare sia il mandrino che gli assi. In presenza di un ponte a diodi, e' indispensabile un circuito sfioratore che scarichi su resistori l'eccesso di tensione continua.

Per frenare meglio e non dissipare potenza si usa anche - invece dei 6 diodi del raddrizzatore - un altro convertitore a IGBT denominato AFE (Active Front End) che permette il recupero in rete della potenza di ritorno durante le frenature. E' indispensabile un impiego di induttanze e filtri; il convertitore AFE, essendo soggetto ai problemi di elequality della rete, deve essere sovradimensionato in tensione e in corrente.

Per comandare piu' macchine, sarebbe possibile una terza soluzione. Eliminare i ponti di diodi. Usare un solo alimentatore a diodi per comandare piu' macchine, di potenza pari alla somma delle potenze di tutte le macchine, montato esternamente. Collegare l'uscita (diciamo 560 VDC) ai rispettivi bus DC di ciascun gruppo di azionamenti, tramite una induttanza di basso valore e un filtro montati su ciascuna macchina. Prevedere un adeguato sistema di protezione (fusibili) per interrompere la corrente (esempio, 300 A a 600 VDC).

Durante la frenatura di una macchina, l'energia viene recuperata dalle altre macchine senza dover essere iniettata in rete, inquinandola inevitabilmente, per la presenza di armoniche variabili, a meno che non si aggiunga anche un costoso filtro attivo.

Ho gia' usato questa tecnica in altri settori, ma mai nelle macchine utensili.

Sto cercando qualcuno che abbia fatto almeno un'esperienza pratica di collegamento di questo tipo specificatamente su macchine utensili, per un confronto di idee sulle possibili soluzioni concettuali, pratiche e sulle normative e implicazioni sulle garanzie.

Grazie in anticipo a chi mi rispondera'. Ho nel cassetto anche una proposta per chi crede in questa terza soluzione, e che se la sente di proporla ai propri clienti, al fine di ridurre sensibilmente i difetti di lavorazione dovuti a disturbi e microinterruzioni.

Buone feste a tutti!

Mario

[Gabriele Corrieri]

Ciao Mario,

in azienda da noi abbiamo costruito almeno 10 quadri con un numero di inverter variabile da 10 a 20 (SimoVert VC) con raddrizzatore comune e unità di frenatura, con annessa resistenza. La mia domanda è la seguente perchè non si può impiegare un azionamento per motore DC in reazione d'armatura, 4Q, per frenare e dar tensione al BUS DC? Mi pare che circa 3 anni fa Eurotherm abbia proposto una cosa del genere in una cartiera, con quasi 50 inverter, alimentati da un azionamento 598 o 599 (non ricordo e non ho i riferimenti sottomano) ... che problemi ci sono?

Altra impressione: Control Tecnique ha realizzato un paio di anni fa un metodo (utilizzato in ambito dell'industria tessile) per evitare che più motori connessi meccanicamente o comunque che avevano dei rapporti di velocità assai precisi potessero produrre danni al prodotto finito, oppure che potessero fare la ripartenza 'al volo' (on-the-fly) quando una interruzione avesse determinato solo una riduzione di velocità, senza comportare un arresto della macchina.

Per le macchine utensili credo che il discorso del bus DC sia un po' esagerato, io personalmente sono contrario alle connessioni fra quadri elettrici che non siano fieldbus oppure contatti liberi da tensione, un bus dc penso che sarebbe un problema, a meno di disgiungerlo dal resto della connessione attraverso un teleruttore, attivato e.g. dall'inserzione degli ausiliari, oppure da un contatto di macchina accesa ... prova a pensare a un servicing in una macchina con 560 VDC ... io non lo farei!

Ciao

[Mario Maggi]

Caro Gabriele,

qui bisogna fare un po' di filosofia e "pensare avanti" come recita un famoso slogan.

Coma gia' negli USA e Giappone, anche in Europa prima o poi entreranno in vigore le norme - oggi in discussione nei dettagli - sulla qualita' dell'energia. Iniettare in rete impulsi di energia tramite un convertitore non sara' piu' possibile o si verra' penalizzati.

Per risponderti: oggi si puo' ancora impiegare un DC 4Q, purche' sia di tipo adatto a commutare su carico fortemente capacitivo.

Il sistema di CT e' adatto quando c'e' molta energia immagazzinata dell'inerzia dei motori, non quando i motori sono quasi fermi. Quello che ho in mente io e' una filosofia di ampio respiro, con poche condizioni predefinite.

Per le macchine utensili, parliamo di una tensione (600 VDC) normalmente presente nei quadri con azionamenti, per esempio sui resistori di frenatura piazzati spesso sul tetto del quadro senza troppe precauzioni. Ti ricordo che viene considerata "bassa tensione" l'alternata fino a 1000 V e la continua fino a 1500 V.

Certamente si presentano nuovi problemi, ma i problemi tecnici possono essere TUTTI risolti. Dopotutto, se queste tensioni si usano gia' (e tu stesso l'hai confermato) nel settore trafile, perche' non usarlo nelle M.U.?

Non ci metti le mani anche nei quadri attuali (con le dovute precauzioni?).

D'altra parte nei prossimi anni si presentera' questo problema: trasmettere istantaneamente, da un punto all'altro della fabbrica, molta energia da un bus DC ad un'altro, a tensione compresa tra 500 e 1000 V. ed e' qui che cerco delle soluzioni pratiche e sperimentate.

Vedremo - non presto - anche una nuova tipologia di convertitori denominati "SDR - Sequential Discharge Rectification" di tipo risonante ad alto rendimento e dimensioni compatte con uscita perfettamente sinusoidale anche a basse tensioni di uscita.

P.S. ma tu non sei in Toscana a rilassarti?

Un saluto e buon Natale a tutti!

Mario

[bit]

Si potrebbe sapere qualcosa di più su questi SDR? Grazie!

[Mario Maggi]

Caro bit,

in Italia non ha parlato ancora nessuno di SDR, per ora e' riservato. Appena possibile daro' piu' info.

Ciao

Mario

[Mario Maggi]

Vedremo - non presto - anche una nuova tipologia di convertitori denominati "SDR - Sequential Discharge Rectification" di tipo risonante ad alto rendimento e dimensioni compatte con uscita perfettamente sinusoidale anche a basse tensioni di uscita.

elettrodino ha riesumato questo post, non ci sono ancora news pubbliche, ma la tecnologia va avanti.

Ciao

Mario