Da Motore Dc A Motore Ac

[electra]

Ciao a tutti.

Ho un piccolo problema, un mio cliente vorrebbe sostituire un motore in corrente continua con un motore asincrono trifase, come si calcola il motore? E' sufficiente sostituirlo con uno di pari potenza? Deve essere "sovradimensionato"?

L'applicazione è una catenaria di lunghezza pari a circa 40m dove vengono appesi galline, tacchini (peso medio 10-15Kg) conigli e faraone. La distanza tra un "articolo" e l'altro varia dalla dimensione del prodotto, le galline p.e. sono a circa 30cm l'una dall'altra. Attualmente c'è un motore in CC che tramite una cinghia dentata è accoppiato ad un riduttore di cui non conosco le carratteristiche; il motore che dovrebbe essere montato sarà un motore asincrono trifase alimentato da inverter con la possibilità, ovviamente, di variarne la velocità tra circa il 50% ed il 100-110% della velocità nominale. Attualmente il motore arriva al massimo a 3000 giri/min.

Qualcuno sa dirmi dove posso reperire del materiale per fare questa applicazione?

Grazie anticipatamente a quanti mi saranno di aiuto.

Ciao

[Mario Maggi]

Caro electra,

attenzione ai lati oscuri in quell'applicazione. La catena potrebbe (forse) passare in un frigorifero, e l'eventuale grasso potrebbe congelare e bloccarla, richeidendo quindi una coppia di primo distacco elevata.

Spesso in quegli impianti ci sono due motoriduttori sulla stessa catena, per suddividere il carico.

Ma qui parliamo di motore unico.

Non dai nessun dato su potenza e velocita', quindi vado "a naso".

Consiglio un asincrono a 4 poli della stessa potenza del motore CC attuale, portato a lavorare fino a 115 Hz.

L'ottimale sarebbe un motore 230/400V collegato a triangolo, con inverter tarato a 400 V [at] 83 Hz e frequenza massima di 115 Hz.

Scegli un motore buono, e verifica che meccanicamente possa raggiungere i 3300 RPM (anche il riduttore deve permettere questa velocita'). Oppure cambia motoriduttore.

E' materiale che si trova comunemente in molti posti, la tua zona e' fornitissima.

Ciao

Mario

[emanuele.croci]

Ti sottopongo queste considerazioni:

- trattando di servomotori meglio parlare di COPPIA (Nm), usare la POTENZA può essere fuorviante: scegli un motore di coppia >= a quello che stai usando ora

- nota che se usi un motore AC oltre i 50 Hz (cioè 4 poli oltre 1400 rpm e 2 poli oltre 2800 rpm) il motore si declassa in proporzione, quindi ti eroga meno coppia

- il motore DC può "spuntare" di più del motore AC, quindi se all'avvio hai bisogno di molta coppia per partire, aumenta di 1 taglia il motore (v.anche nota di Mario)

- visto che l'inverter può spuntare meno del motore AC, per il punto sopra forse è meglio acquistare l'inverter di 1 taglia più grande del motore AC: es. motore 2.2 kW, inverter 3kW (ehm... qui si può parlare di potenza...)

A parte questo mi sembra tutto OK, fattibile; le mie considerazioni sono forzatamente qualitative, giacché non fornisci dati numerici.

Vista l'applicazione, più che il motore a 4 poli ti consiglio di usare un motore a 4 polli !

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro emanuele,

ora ho fretta, ma e' meglio se rivedi alcune tue affermazioni, prova a rileggerle con calma. Troverai un certo numero di inesattezze.

Ciao

Mario

[Stefano Sormanni]

Io prenderei un motore 2 poli, con potenza aumentata (eventualmente) del 10% rispetto a quella del CC, e con un inverter che possa avere una coppia di spunto del 200-250% (es. ALTIVAR), in questo modo hai la possibilità di avere sempre la coppia costante, su un regime di giri inferiore.

N.B. la flangia di attacco del motore CC non sarà identica a quella del motore AC, quindi devi cambiare anche il riduttore.

[emanuele.croci]

inesattezze...??

[Mario Maggi]

Caro emanuele.croci

trattando di servomotori

Mi sembra - ma potrei sbaglairmi - un'applicazione tipica da motore, dimensionato in kW.

se usi un motore AC oltre i 50 Hz (cioè 4 poli oltre 1400 rpm e 2 poli oltre 2800 rpm) il motore si declassa in proporzione, quindi ti eroga meno coppia

Questo non e' vero se usi l'impostazione che ho consigliato.

il motore DC può "spuntare" di più del motore AC,

Discutibile ...

se all'avvio hai bisogno di molta coppia per partire, aumenta di 1 taglia il motore (v.anche nota di Mario)

Non serve sovradimensionare, con la soluzione proposta la coppia del 4 poli e' circa doppia rispetto a quella del 2 poli.

visto che l'inverter può spuntare meno del motore AC

Anche questo non e' vero in assoluto

è meglio acquistare l'inverter di 1 taglia più grande del motore AC: es. motore 2.2 kW, inverter 3kW (ehm... qui si può parlare di potenza...)

Qui non parlerei proprio di potenza ma di corrente in uscita, senno' si rischia di fare un dimensionamento sbagliato.

Con simpatia

Mario

[pizzoccheri]

Attenzione al riduttore se si tratta di un semplice vite senza fine non è raccomandabile farlo girarre sopra i 3000 rpm.

ciao

[emanuele.croci]

Ciao Mario,

ovviamente le mie osservazioni non erano rivolte a te bensì ad electra; quindi erano da interpretarsi come note "di base" per chi comincia ad addentrarsi in questo campo.

Rispondo ai tuoi punti:

1) parlare di potenza (kW) o di coppia (Nm). In genere nei motori brushless e DC vedo che si preferisce fare i calcoli basandosi sulla COPPIA. Questo perché sono possibili diversi avvolgimenti per avere velocità nominali diverse, ad es. 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm.

tu dici:

Consiglio un asincrono a 4 poli della stessa potenza del motore CC attuale

ah sì? ...e chi ti dice che nel suo motore CC la velocità nominale sia 1500 rpm? perché se lui ha un motore da 4000 rpm il tuo calcolo è sbagliato. Per eccesso, d'accordo, ma sbagliato.

Nei motori AC invece è più in uso parlare di potenza perché in genere si assume che sia data ai 1400 rpm del motore 4 poli. E' sempre megli fare attenzione.... so anche di gente che ha cambiato motori 4 poli con motori a 2 poli di pari potenza, "perché andavano più forte"....

2)

Questo non e' vero se usi l'impostazione che ho consigliato.

Non mi riferivo alla tua soluzione proposta (motore collegato a triangolo 230VAC), comunque ANCHE NELLA TUA SOLUZIONE PROPOSTA il motore va declassato perché gli proponi di farlo lavorare a 115Hz quando la sua nominale è 83 Hz ed è quindi DECLASSATO di quasi il 28%

3)

il motore DC può "spuntare" di più del motore AC,

Discutibile ...

ok, discutilo! N.B. che io gli do consigli prudenziali, perché NON SO com'è collegato il suo motore... che motore ha...

4)

visto che l'inverter può spuntare meno del motore AC

Anche questo non e' vero in assoluto

Anche qui, "per non saper nè leggere nè scrivere" gli dò questo consiglio.

Io uso Micromaster4: mi eroga Imax = 2 * Inom per 3 secondi. Questo pensi che copra l'inerzia termica del motore? ...credo proprio di no...

ho analizzato anche Omron ed è uguale. Molti altri inverter sono in condizioni simili. Chiaramente se uno mi dice "uso il modello X" gli posso dare una risposta + precisa, se no quando si parla di qualche kW (non ho idea di che potenza parliamo in questo caso...) nel dubbio la taglia superiore costa magari 50-100 euro in più, vale la pena usarla (per 1 pezzo).

5)

Qui non parlerei proprio di potenza ma di corrente in uscita, senno' si rischia di fare un dimensionamento sbagliato

Questa tua osservazione è indubbiamente giusta (dicevo per l'appunto ehm.... nel senso che "tolleravo" i kW)

In genere, è comunque più semplice ed equivalente parlare di potenza, ci si fa capire meglio da meccanici e venditori: questo perché la tensione di targa dell'inverter e quella del motore coincidono.

Chiaramente se uno acquista un inverter da 400V e pilota il motore a 230V come tu suggerisci, è giusto dimensionare in corrente, se no si fanno casini.

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro Emanuele,

a volte si arriva quasi a bisticciare solo perche' chi fa la prima domanda non da' i dati ..... obbligandoci a fare una sacco di supposizioni e di ipotesi!

Non ti rispondo in dettaglio, altrimenti confondiamo ancora di piu' electra!

Ciao

Mario

[electra]

Intanto grazie a quanti mi hanno dedicato del tempo (sempre + prezioso) e chiedo scusa se sono stato alquanto impreciso, purtroppo non sono stato in grado di approfondire a sufficienza i dati di ingresso; sono solo in grado di dire che il motore funziona a 3000 giri/min, l'eccitazione è indipendente e la tensione è di 220V, il riduttore ha in uscita circa 500 giri/min. Il gruppo motore-riduttore è unico, passa in un tunnel refrigerante con temperatura minima di 10-12° C. La potenza del motore non sono ancora in grado di conoscerla.

Comunque come inverter pensavo di usare un micromaster 440 SIEMENS e come motore mi era stato proposto il motore a 2 poli quindi 2800 giri: ora però vado in "crisi".

Chiedo scusa della mia ignoranza ma il motore collegato a triangolo e alimentato a 400V non dovrebbe surriscaldarsi e quindi "bruciarsi" in fretta? In modo particolare a frequenze ben diverse per le quali è stato progettato.

Grazie ancora.

P.S.

E' materiale che si trova comunemente in molti posti, la tua zona e' fornitissima.

intendevo dire materiale "didattico" su questo tipo di applicazioni.

[Mario Maggi]

Caro electra,

ma il motore collegato a triangolo e alimentato a 400V non dovrebbe surriscaldarsi e quindi "bruciarsi" in fretta?

Alimentato a 400 V a 83 Hz come ho suggerito, NON a 50 Hz, puo' lavorare a pieno carico 366 giorni all'anno negli anni bistestili, e un po' meno negli altri anni.

Non sappiamo la potenza. 500 giri di uscita e' una velocita' ottenibile anche senza riduttore. L'eliminazione del riduttore potrebbe migliorare il rendimento, e ridurre la rumorosita'. Per il dimensionamento, aspettiamo tue news.

Ciao

Mario

[Stefano Sormanni]

Mario, tu non dici però che il rapporto V/f va cambiato... perchè se prendi un comunissimo inverter la tensione di 400V te la porta a 50 Hz, mentre te hai bisogno che questa tensione la raggiunga a 50*qsrt(3)=83 Hz

[Mario Maggi]

Caro Stefano,

l'ho scritto ben chiaro:

con inverter tarato a 400 V [at] 83 Hz e frequenza massima di 115 Hz.

Ciao

Mario

[emanuele.croci]

Ho una curiosità anch'io: nella soluzione "motore a triangolo 86 Hz" il fatto che il motore sarà poi sottoposto dall'inverter a una tensione di 400 V triangolo (equivalente a 690 Volt stella) non crea rischi di rottura dell'isolamento?

... il classico motore "multitensione" lo posso pilotare a 400V 50 Hz, oppure 480V 60Hz... ma potrei anche andare a 690V 86Hz... magari a 800V 100Hz...? Qual è il limite del motore?

Non ho mai usato questa tecnica perché ho sempre avuto questo dubbio.

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro Emanuele,

i fili smaltati resistono benissimo sia collegati a stella che a triangolo. La corrente che passa in questo caso e' quella dell'avvolgimento collegato a triangolo.

Negli avvolgimenti dei motori per inverter, quello che conta sono altre caratteristiche dell'isolante (esempio: resistenza a dV/dt).

Tutti i motori (e non solo il "multitensione" che di fatto esiste solo commercialmente e non sui sacri testi) asincroni possono funzionare a flusso costante a frequenze diverse da quelle di progetto. Per eccesso: 4 kV a 500 Hz, 30.000 RPM di sincronismo. Se l'isolamento tiene e i cuscinetti sono adeguati, si puo' fare. Un motore da 3 kW eroghera' 30 kW.

Ho un esempio di un motore per segare i muri (lama circolare da 1000 mm di diametro) da 30 kW che occupa lo spazio di due mani chiuse a pugno. Raffreddato a liquido e con inverter integrato, e' una soluzione che i tedeschi hanno apprezzato e adottato di serie.

Di idee ce ne sono molte da applicare, ho visto al telegiornale che i cinesi sono arrivati in provincia di Brescia ed hanno comprato un fabbrica di presse per produrre IN ITALIA anziche' in Cina come si tende fare adesso. Pero' qui si dorme ancora ......

Ciao

Mario

[MuccaPazza]

Ciao Croci!

perchè dici

una tensione di 400 V triangolo (equivalente a 690 Volt stella)

?

Nel caso di collegamento a stella la tensione ai capi degli avvolgimenti sarà 230V, mentre a triangolo 400V.

Ovviamente non si può pensare di alimentare il motore a 400V/50Hz collegato a triangolo, brucierebbe. Il fatto di "sovralimentare" il motore è "permesso" dall'aumento dell'impedenza che cresce pari passo con l'aumento della frequenza.

Il collegamento a triangolo di motori pilotati con inverter è un classico, usato tantissimo e molto utile.

Comunque su una cosa NON SI DISCUTE.....il motore deve essere un 4 POLLI!! (bellissima)

Ciao Emanuele

[emanuele.croci]

Ciao Muccapazza,

mi fa sempre piacere sentirti!

OK... sappiamo che Z= omega * L , quindi se aumentiamo frequenza e tensione di pari passo ( V / f costante) la corrente che attraversa il motore resterà all'incirca costante (a parità di coppia) e quindi il motore non brucerà.

Però mi chiedevo se questo aumento di tensione (a prescindere dalla frequenza) poteva in qualche modo danneggiare il motore... e fino a che punto si poteva arrivare....

comunque se mi dici che è OK mi fido, d'altronde sei tu che mi hai iniziato ai primi rudimenti di elettrotecnica!

Ciao. Salutami tutti!

Ema

[MuccaPazza]

Ciao Emanuele,

come dice Mario no ci sono limiti (teorici) però l'isolamente del motore un limite ce l'ha!

Mi sembra che i motoracci asincroni li provano con picchi di 2000V ,non ricordo però la durata in msec dei picchi....

Poi, sempre come dice Mario, ci sono i problemi meccanici, distaccamento gabbie rotore per forza centrifuga, rottura cuscinetti per ngiri eccessivi ecc..

byeee

[electra]

Eccolo di nuovo a rompere le p...e,

Oggi ho fatto un sopralluogo con i fiocchi e ho visto che mi sono fatto un pò di storie per nulla; i dati del sistema attualmente funzionante sono:

MOTORE da 2 HP, 3000 giri/min in CC,

RIDUTTORE 1400 giri/min in ingresso, 17.5 giri/min in uscita, rapporto di riduzione 80:1.

La trasmissione motore-riduttore avviene tramite cinghia dentata (ovviamente con rapporto di circa 2:1), il n° di giri minimo del motore sono circa 500 e al max 3000 (condizione, questa, nel 95% delle ore di funzionamento del sistema).

La soluzione da me elaborate sulla base delle Vs indicazioni è:

- motore asincrono trifase da 3 Kw 4 poli normalissimo, collegato a triangolo come descritto da Mario,

- inverter SIEMENS tipo MM440 da 4 KW.

[Mario Maggi]

Caro electra,

tutto cambiato dunque. Punto e a capo.

Se metti un motore da 3 kW (quindi doppio rispetto all'attuale), non serve la raffinatezza di metterlo a trangolo, avresti una coppia nominale 4 volte superiore a quella attuale, il riduttore ce la fa o schiatta?

Anche l'inverter e' il doppio di quello che serve, ma non c'e' problema, costa solo un po' di piu'.

Ciao

Mario

[emanuele.croci]

L'inverter da 4 kW (10.2 A in uscita) è appena appena giusto per il motore da 3 kW (essendo il motore collegato a 230V triangolo assorbe più corrente dall'inverter di uno a 400 V stella).

Il motore da 3kW è abbondantemente sovradimensionato... è già abbondante uno da 1.5 kW (visto che gli spremiamo il 73% di potenza in più grazie al collegamento triangolo).

Una soluzione più logica può essere motore da 1.5kW e inverter da 3kW.

Comunque.... il delta prezzo motore+inverter tra le 2 soluzioni è di 100 miseri euro circa quindi, per la tua tranquillità, forse è meglio che usi la tua soluzione sovradimensionata.

Nota che se compri il 440 (più costoso del 420) puoi monitorare la coppia e quindi impostare un valore di coppia max tale da non rompere meccanicamente qualcosa.

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Dimenticavo ......

il riduttore ha un rapporto 1:80

Non dici se e' a ingranaggi (ad alto rendimento) o a vite senza fine (a basso rendimento).

E' presumibile che sia a vite senza fine. In questo caso, ti costa meno (e costa meno al cliente l'energia elettrica consumata negli anni) se metti per esempio un motoriduttore coassiale da 1,1 kW, eliminando la puleggia.

Ciao

Mario