Limitare La Corrente Di Spunto In Un Motore Dc

[Ing.GA]

Salve a tutti,

volevo porre alla vostra attenzione un problema relativo alla limitazione della corrente di spunto di un Motore DC da 24 Volt.

Premetto che non sono un esperto di elettronica.Vengo al dunque:

Devo azionare un motore DC con tensione di alimentazione 24V e corrente nominale di 2A.

Per lo scopo utilizzerò un Alimentatore Switching 230/24V che riesce ad erogare una corrente di 5A e come controllo, un microcontrollore (per ora Arduino1) e un Relè a Stato Solido.Il problema che mi affligge è che il motore in fase di avviamento assorbe una corrente di circa 10A e devo cercare di limitarla al massimo a 5A per non sollecitare molto Alimentatore e Relè; soprattutto perchè il motore lavorerà per brevi periodi ma con frequenti Accensioni e Spegnimenti.

Stavo pensando di pilotare il motore in PWM utilizzando il Relè a Stato Solido (più economico di una scheda PWM driver) il quale ha un tempo massimo di commutazione di 1 millisecondo, al fine di limitare la corrente di spunto del motore.

DOMANDA: E' corretto secondo voi ?

Una frequenza di pilotaggio di 1kHz e' sufficiente?

Dovrei aggiungere un limitatore di corrente?

Spero di ricevere un vostro prezioso suggerimento in merito.

GRAZIE

[Mirko Ceronti]

Messaggi N°# 4, 23, e 24 di questa discussione

[Ctec]

Beh, se non hai uno sforzo sovrumano sull'albero d'uscita, lo spunto del motore dura piuttosto poco, e dovrebbe essere gestito regolarmente dall'alimentatore switching, che normalmente è protetto dalle sovracorrenti.

Quindi dopo max 100-200ms (sotto sforzo), lo spunto scomparirà e dovresti tornare ad assorbire i nominali 2A.

Il relè allo stato solido dovrà essere in grado di sostenere lo spunto dei 10A, per cui occhio.

Comandando il motore in PWM, lo accenderesti e spegneresti in continuazione (con duty cycle variabile) per cui lo spunto te lo beccheresti tutto e probabilmente anche un po' più a lungo, perchè a basso duty cycle sta più spento che acceso...

Quindi direi che per l'alimentatore problemi non ci sono, per il relè a stato solido, deve essere opportunamente scelto.

Piccola nota: generalmente quando si hanno spunti elevati, si hanno anche notevoli sovratensioni allo spegnimento, per cui mettere un opportuno diodo volano in antiparallelo (se gira in un solo verso, oppure un varistore se gira in due direzioni) per limitare tali deleteri effetti sui relè, sia a stato solido che a contatto mobile.

[Livio Orsini]

Un motore in corrente continua assorbe una corrente di armatura proporzionale alla coppia che deve erogare, ovvero alla coppia meccanica resistente che vede l'albero motore.

La coppia è anche funzione dell'accelerazione richiesta e del momento d'inerzia applicato all'albero motore.

Se limiti la corente di armatura avrai la coppia motrice limitata a quel valore di corrente.

Comunque prima di tutto verifica il valore di corrente nominale di quel motore ed il suo valore di coppia nominale, così potrai renderti conto di quello che sta succedendo.

Una corente di 10A può essere un'enormità, come un valore assolutamente normale.

[Ing.GA]

Grazie a tutti, gentilissimi.

Per ora procederò in questo modo: sceglierò un relè a stato solido in funzione della corrente di spunto del motore e non di quella nominale. Successivamente per avere un idea del carico resistente sull'albero, mi andrò a leggere in valore di corrente con un amperometro in serie al motore.

Vi terrò aggiornati.

Grazie ancora per la vostra disponibilità

Dimenticavo: Il diodo va in parallelo al motore, giusto? Quali sono i valori a cui devo far riferimento nella scelta del diodo (corrente di spunto,corrente nominale, tensione di alimentazione) ?

Grazie

[Livio Orsini]

Il diodo va in antiparallelo.

la tensione massima deve essere molto superiore alla tensione di alimentazione perchè i valori di picco del transitorio sona anche 10 volte la tensione di alimentazione. La corrente del diodo è impulsiva, quindi devi far riferimento alla corrente di picco del diodo steso.

Modificato: 29 settembre 2014 da Livio Orsini

[fisica]

anche una resistenza da un ohm 20W in serie al motore limita comunque la corrente di spunto (riducendo la coppia erogabile), ed e' un test che costa molto poco!

[gabri-z]

Buon giorno a tutti !

Il diodo va in antiparallelo.

Attenzione al diodo se devi invertire il senso del motore ; deve essere invertito anche il diodo ! Meglio considerarlo antiparallelo all'alimentazione del motore che al motore .

[Livio Orsini]

Meglio considerarlo antiparallelo all'alimentazione del motore che al motore .

I diodi di ricircolo vanno messi sempre in antiparallelo ai dispositivi di commutazione.

Basti osservare BJT, FET e Mosfet caratterizzati per questi impieghi, dove il diodo è integrato.

[Ing.GA]

Preciso che il motore dovrà girare sempre nello stesso verso, inoltre la coppia resistente è bassa ( quasi 1Nm rispetto ai 5 che riesce ad erogare il motoriduttore ).

Un aspetto non mi era ancora molto chiaro: anche se scelgo il relè in funzione della corrente di spunto (10A) quindi il problema non l'ho risolto ! Perchè i 10 Ampere di spunto sono ancora presenti....

Il mio obiettivo è quello di limitare questa corrente di spunto: io credevo che azionando il Relè a stato solido molto rapidamente riuscivo a limitarla...ma a quanto pare non è sufficiente.

Devo ricorrere necessariamente ad un PWM, oppure abbiamo altri strumenti per risolvere questo problema?

Aggiungere una resistenza in serie al motore è certamente una possibilità...ma poi dovrei accontentarmi di una coppia motrice minore. E' l'unica strada ?

Grazie ancora.

[fisica]

allora ing.

cerchiamo di capirci.

la coppia di un motore in DC e' direttamente legata alla corrente che scorre nel motore, attraverso un coefficiente proprio del motore che lega i newton-m con gli ampere

se vuoi gestire la coppia di un motore devi modulare la corrente

se vuoi controllare la corrente di un motore inevitabilmente ne alteri la coppia

quindi, se non vuoi superare un certo valore di corrente devi per forza limitarla, un modo e' usare una resistenza, un altro e' diminuire la tensione ai capi. ma la cosa non e' proprio cosi' immediata con un pwm, in quanto devi conoscere i parametri del motore, in termini di resistenza interna e di induttanza interna.

Quindi, se tu hai un motore troppo grosso per l'applicazione, avrai un problema, perché se non e' un motore di classe (diciamo un mavilor, un PML o un PASCI, per citare qualche nome) la corrente necessaria per metterlo in vita sara' gia molta. per capirci, l'efficienza di un motore da battaglia e' veramente scarsa, e perché cominci a girare ci vuole magari gia' un amperotto.

motori di classe partono con decine di mA, tutta un'altra cosa.

Questo per dire che qui possiamo sparare cazzate a raffica se non si sanno un minimo di dati del motore. Dati da perito, non da ingegnere. motore di classe/motore schifoso, magneti in ferraccio in ferrite o in neodimio. corrente di base perché giri, cose di questo genere

aggiungo:

se la resistenza interna del motore e' per esempio 10ohm, una resistenza da 1 ohm non la vede nemmeno quando gira, ma la vede eccome quando parte!

[fisica]

questo link aiuta ad approfondire meglio http://retis.sssup.it/~giorgio/slides/inf-ind/p1-motor.pdf

[Livio Orsini]

Perchè i 10 Ampere di spunto sono ancora presenti....

Saranno sempre presenti se non cambi le condizioni fisiche.

Aggiungere una resistenza in serie al motore è certamente una possibilità...ma poi dovrei accontentarmi di una coppia motrice minore. E' l'unica strada ?

La macchina elettrica motore in corrente continua ha una sua funzione di trasferimento ben precisa.

Ad eccitazione costante la corrente di armatura I_A = K_I * C_m.

Quindi o riduci la richiesta di coppia motrice o limiti artificiosamente la corrente di armatura. Non ci sono alternative.

inoltre la coppia resistente è bassa ( quasi 1Nm rispetto ai 5 che riesce ad erogare il motoriduttore )

O hai misurato il valore della coppia, quindi significa che il tuo motore ha una corrente nominale di circa 50 A, oppure stai facendo una supposizione errata.

Io ho il sosèetto che tu parta a gradino, ovvero dai tutti i 24 V istantaneamente ed il motore butta fuori tutta la coppia possibile per cercare di accelerare al massimo.

Perchè non ci descivi dettaglaitamente quello che stai facendo? Cos'è un segrato militare?

[tesla88]

Io ho il sosèetto che tu parta a gradino, ovvero dai tutti i 24 V istantaneamente ed il motore butta fuori tutta la coppia possibile per cercare di accelerare al massimo.

Beh ma mi pare ovvio che per ora stia partendo a gradino , altrimenti non chiederebbe se utilizzare un PWM o meno ...

Non vedo che problemi possa avere a usare un PWM , ovvio deve accontentarsi di avere una rampa di accelerazione quindi il motore non si avvierà instantaneamente...e non userei un relè allo stato solido (non sapendo cosa ha scelto) ma un qualunque Mosfet di potenza pilota un motore 24V senza problemi e costa meno di un relè allo stato solido...

[Livio Orsini]

Beh ma mi pare ovvio che per ora stia partendo a gradino , altrimenti non chiederebbe se utilizzare un PWM o meno ...

Non tanto ovvio, perchè dichiara:

io credevo che azionando il Relè a stato solido molto rapidamente riuscivo a limitarla...ma a quanto pare non è sufficiente.

quindi fa già comunque una modulazione, con quale frequenza, con quale duty cycle, non si sà.

E' inutile fare ipotesi fino a che non risponderà alla mia domada:

Perchè non ci descivi dettaglaitamente quello che stai facendo? Cos'è un segrato militare?

Modificato: 30 settembre 2014 da Livio Orsini

[fisica]

gia', come si diceva una volta...

dati i dati trovati i risultati

[fisica]

P.S. questa a me era sfuggita

quasi 1Nm rispetto ai 5 che riesce ad erogare il motoriduttore

se si parla di un motoriduttore serve avere anche quei dati. per lo meno il rapporto di riduzione, perche' c'e' qualcosa che non torna fra i 5Nm che puo' erogare il riduttore e la corrente di picco del motore, salvo non si stia parlando di una riduzione minima.

[Ing.GA]

quindi, se non vuoi superare un certo valore di corrente devi per forza limitarla, un modo e' usare una resistenza, un altro e' diminuire la tensione ai capi. ma la cosa non e' proprio cosi' immediata con un pwm, in quanto devi conoscere i parametri del motore, in termini di resistenza interna e di induttanza interna.

Certo,condivido pienamente.

Adesso mi spiego meglio: NON SI TRATTA DI SEGRETO MILITARE, NON E' NIENTE DI SPECIALE:E' semplicemente il mio primo progetto relativo alla progettazione di una piccola mescolatrice di creme: la macchina avrà un funzionamento ad intermittenza per questo quello che mi preoccupava di più era la corrente di spunto del motore. Non ho ancora fornito le caratteristiche del motore perchè per ora a me interessava sapere solo se c'era un modo per limitare questa corrente di spunto senza ricorrere a cose sofisticate o costose, tutto qua. IL MIO OBIETTIVO E' UNA PARTENZA A RAMPA (cioè il motore va in maniera graduale a regime in tempi accettabili ad esempio 0.5-1 s ), basta che non si impenna eccessivamente la corrente in fase di avviamento.

Per quanto riguarda il PWM volevo evitare di utilizzarlo solo per non far lievitare i costi (per questo avevo optato per il Relè che con 20 euro me ne uscivo).

Non ho fornito dati fisici del motore in quanto non l'ho ancora acquistato...per questo dico, per ora mi interessa solo conoscere la direzione da seguire, ovvero mi basta solo sapere i possibili accorgimenti che posso usare, poi acquistato il motore (motoriduttore) si pensa ad un sistema AD HOC.

Mi scuso se a volte le mie indicazioni non siano proprio chiare, ma e' da poco che mi sto cimentando nel mondo dell'automazione.

Grazie ancora per il vostro interessamento.

[Ing.GA]

Livio, grazie per il link del documento: ne avevo bisogno

[fisica]

vista l'applicazione, francamente mi sentirei di suggerire un motore in AC con inverterino. alla fine ti costa di meno e hai molto di piu'.

primo perche' partire autoazzoppandosi con un movimento unidirezionale non e' bene, sai tu cosa potrebbe servire domani, o peggio ancora, visto che c'e' di mezzo un riduttore, se ti si inceppa la macchina per qualche motivo.

secondo perche' sei soggetto a manutenzione ricorrente (le spazzole durano mediamente 1000 ore, puoi arrivare a 2000 con motori di fascia molto alta, ma qui hai partenze e stop frequenti e cio' pregiudica la vita comunque)

terzo con l'inverterino (ci sono in giro delle cose da mezzo cavallo/ un cavallo a meno di 200 euro) fai rampe, frenate, fine corsa e parte delle sicurezze direttamente con ingressi e uscite dell'inverterino stesso.

quarto ci sono in giro dei motori trifare dalle caratteristiche spinte, e accoppiati bene ad un riduttore fanno miracoli!

secondo me

Modificato: 30 settembre 2014 da fisica

[Livio Orsini]

Concordo con in totp con Fisica.

Un inverter, magari mono-trifase, con un motoriduttore in ca alla fine ti casta uguale o meno di un motore in cc e relativo alimentatore.

Inoltre è più affidabile, non necessita di manutenzione periodica come un motore in cc e poi puoi impostare facilemte tempi di accelerazione frenatura, visto che divi andare ad intermittenza.

Se proprio insisti con il motore in continua, evia lameno l'uso di un contattore elettromenccanico.

Domanda.

Se non hai ancora un motore, da dove ricavi quel valore di corrente di spunto?

[gabri-z]

Se non hai ancora un motore, da dove ricavi quel valore di corrente di spunto?

Avrà preso di mira qualcuno in vendita , ma per la cc , se vuole proprio evitare il controllo elettronico , scegliendo un relè , forse conviene guardare quelli del tipo auto , i contatti sono di leghe diverse , un 25 A tipo auto quasi -quasi se ne frega dei 10A di ipotetico spunto , mentre un relè normale lascerà la ''pelle'' dopo qualche azionamento ...

[tesla88]

Non capisco quale dovrebbe esser l'aumento di costo nell'uso di un PWM...il PWM lo genera Arduino tranquillamente e poi basta un Mosfet di potenza in grado di reggere tensione e corrente , la potenza dissipata dovrebbe essere minima, aggiungici un paio di componenti per pilotare il gate e penso che ad andar male con 10€ compri anche il dissipatore...

[fisica]

boh, magari l'esperienza insegna che non e' tutto cosi' semplice come sembra. In ogni caso mancando ulteriori dati e' poco utile fare supposizioni!

[Livio Orsini]

.il PWM lo genera Arduino tranquillamente e

Tesla questo va bene per un giochino casalingo. Per un'applicazione industriale, quale sembra essere la fine di questo lavoro non è da prendere in considerazione.

boh, magari l'esperienza insegna che non e' tutto cosi' semplice come sembra