Sostituzione Motori Assi Dc Con Ac - Cosa si riesce a fare con i moderni inverter?

[Wyatt Earp]

Un cliente mi ha chiesto di revisionare una vecchia barenatrice. I quadri sono una schifezza, nel senso che montano ancora schede di 35 anni fa e sono stati mantenuti in modo bestiale. Fili che vanno e che vengono, contattori aperti, schede con transistors montati "volanti". Insomma il solito. Io gli ho risposto che bisogna buttare tutto e lui di rimando mi ha detto che ha pochi soldi. Normalmente si butta via tutto, motori mandrino e assi compresi e si sostituisce con CNC nuovo, azionamenti nuovi, motori nuovi. Tutto funziona alla prima o quasi e la soddisfazione è totale.

Questo è però un caso interessante. La macchina è solamente visualizzata ed operata manualmente. Per risparmiare molto, l'idea sarebbe di sostituire i motori DC (veramente antichi) con dei motori a gabbia di scoiattolo normali o quasi, con montata sopra una dinamo tachimetrica, pilotati da inverter tipo Powerflex 700 o simili con controllo della velocità ad anello chiuso e comando della velocità tramite potenziometro.

Le perplessità sorgono quando i motori a gabbia di scoiattolo devono girare a basso regime in piena coppia perchè di solito la lavorazione viene fatta a bassa velocità e gli spostamenti in rapido. Il motore brushless non teme questo tipo di richieste, ma il normale gabbia di scoiattolo? A basso regime che fa? Stalla?

La mia domanda e la mia proposta di discussione (mi sembra interessante per tutti) è qualcuno ha già provato qualcosa di simile? Qualche coraggioso esiste?

[emanuele.croci]

Qualche coraggioso esiste?

Di norma, i coraggiosi venditori di inverter vettoriali ti dicono che se usi:

inverter vettoriale + motore servoventilato + anello chiuso (in genere retroazione con encoder, non so quali modelli possano accettare una tachimetrica)

.... hai il 100% della coppia disponibile fino a bassissime velocità, tipo 2 Hz o anche 0 Hz.

Da parte mia ti posso dire che, usando inverter vettoriale + motore servoventilato + anello aperto posso girare per tutto il tempo che voglio a 2-3 Hz con una buona coppia, diciamo almeno il 50% o giù di lì.

Ho provato anche una volta, qualche anno fa, con l'anello chiuso e riuscivo a tenere il motore in coppia a 0 Hz tranquillamente. Dopo qualche giorno però, visto che faceva un po' di rumore, ho preferito azionare il freno di stazionamento a motore fermo. E non ti so dire come si sarebbe evoluta la storia...

Ciao, Emanuele

[Mario Maggi]

Caro emanuele.croci,

con l'anello chiuso e riuscivo a tenere il motore in coppia a 0 Hz tranquillamente

Dipende dal valore assoluto di coppia, ma in certi casi - se raffreddi bene il rotore - puoi anche superare la coppia nominale permantemente. Il segreto e' il buon raffreddamento del rotore. Il motore potrebbe anche non essere servoventilato, ma avere una bassa resistenza termica per conduzione tra albero e altri elementi che possano dissipare calore (esempio: un riduttore a bagno d'olio).

Ciao

Mario

[Wyatt Earp]

Grazie a tutti per la rapida risposta.

Mi immaginavo che i venditori gonfiassero in modo particolare la cosa e per questo non ci credevo, ma già un 50% della coppia nominale mi pare una cosa decente. Il problema con gli assi controllati è di mantenere costante l'avanzamente anche a velocità basse. E proprio in questo caso si ha la massima coppia perchè il pezzo da lavorare è spinto contro l'utensile che tende a sballottarlo, tirarlo o spingerlo. Se il motore stalla o slitta il campo oppure si riprende dopo uno stallo ecc... l'utensile si può rompere o, male che vada, il grado di finitura viene una schifezza. Se poi, invece di stare fermo quando si vuole che stia fermo, il motore "traballa" tentando di correggere la posizione mentre che un altro asse si muove l'effetto è il solito. L'opposto appare quando si vuole fare uno spostamento dell'asse a tutta velocità se abbiamo ridotto il motore per aumentare la coppia addio velocità.

Se invece si può avere una coppia almeno della metà di quella nominale è sufficiente usare dei motori con il doppio della coppia ovvero del doppio della potenza dei motori DC impiegati. E se questo continua a convenire ben venga. In rapido non ci sarebbero problemi.

Per il reffreddamento indiretto, come diceva Mario, è un problema, perchè il motore in questione è connesso ad una vite a ricircolo di sfere tramite un giunto senza gioco che ferma sicuramente la trassmissione del calore. Chissà se esistono motori AC già adatti allo scopo e che non costano il doppio dei brushless?

Saluti

[emanuele.croci]

Servoventilato non lo puoi usare? Non costa molto di più di uno normale, in termini assoluti...

Ciao, Emanuele

[Wyatt Earp]

Ciao Emanuele,

Certo che posso usare anche un servoventilato. Finalmente sono riuscito a trovare il catalogo della Reliance dove mi pare, il catalogo è un tantinello confuso, ci siano dei motori che accoppiati ad inverter a controllo vettoriale, garantiscono coppia costante anche a zero giri e già forniti di encoder ottico da usare per il feedback. Ora si tratta di scoprire se il gioco vale la candela. Cioè se motore ac + inverter ha un prezzo inferiore a motore brushless + drive, credo che questa sarà l'impresa più difficile

[emanuele.croci]

Beh.... sicuramente è più basso.

Nelle mie applicazioni noto che usando inverter + motore AC il costo è meno della metà rispetto ai brushless. Oserei dire anche un terzo....

(ovviamente uso inverter che pilotano solo AC, non i più costosi azionamenti "universali"...)

Ciao, Emanuele

[emanuele.croci]

Se poi, invece di stare fermo quando si vuole che stia fermo, il motore "traballa" tentando di correggere la posizione

al di là di tutti i discorsi fatti, QUESTO potrebbe essere un problema.

Quando dicevo...

Dopo qualche giorno però, visto che faceva un po' di rumore, ho preferito azionare il freno di stazionamento a motore fermo.

...associato al rumore poteva forse esserci un po' di "traballamento" quando invece il brushless a 0 RPM è notoriamente fermo come una roccia (anche su questa ce ne sarebbero da dire, ma va beh...)

Ti consiglio di informarti bene presso chi te lo vende su questo punto.

Ciao, Emanuele

[Wyatt Earp]

...associato al rumore poteva forse esserci un po' di "traballamento" quando invece il brushless a 0 RPM è notoriamente fermo come una roccia (anche su questa ce ne sarebbero da dire, ma va beh...)

Ti consiglio di informarti bene presso chi te lo vende su questo punto.

Già, già, incertezza su tutto il fronte.

Ho usato dei Brushless AB con il suo azionamento e la sua scheda controllo, non è stato facile ottenere quello che volevo e una di queste cose è che stasse fermo. Ma alla fine ho vinto io.

Ora, se con un motore adatto allo scopo la cosa è stata dura mi immagino con uno che non è fatto per stare fermo

Chi vende... vende... e ... basta!

Grazie e saluti!

[giannit]

Tenere fermo un Brushless non è affatto un problema se si sceglie bene il controllo che dà l'analogica al brushless, infatti se si prova a controllare un brushless con un bus di campo (Can Open, Profibus) si protrà notare che è fermo, le cosa si complicano quando si và in analogica e ci si mette un controllo per via dei disturbi del controllo lento etc. ma il bruhless in se stesso rimane fermo.

A mio avviso e dalle prove fatte in passato pensare di tenere fermo un motore asincrono ventilato o meno mi sembra un'impresa difficile, io ho fatto delle prove con inverter e motore ma per avere buone coppie a bassi Hz ma il risultato non è stato soddisfacente, dopo ogniuno usa la sua esperienza per fare le applicazioni.

Ciao e buon lavoro

[Wyatt Earp]

Grazie Giannit, mi hai ricordato molte vecchie esperienze. Non posso che confermare ciò che dici. I disturbi introdotti nell'anello di feed-back sono una vera piaga. Ma un accurato cablaggio con adeguate connessioni a terra con i cavi adatti, io lo sostengo fin dal '90, pne fine a quel tipo di instabilità.

Il secondo problema che causa instabilità, perchè alle rogne non c'è mai fine, è dovuto alle sollecitazioni meccaniche del sistema ed all'instabilità del motore dovuta ai parametri di controllo dell'anello di posizionamento o dalla capacità del motore a rispondere con adeguata coppia a questo tipo di disturbi meccanici. In altre parole io non parlavo di tenere fermo solo il motore senza carico, ma di tenere fermo l'intero sistema meccanico sotto sollecitazione senza indtrodurre altri disturbi o oscillazioni oltre a quelli meccanici che già esistono. Insomma, come la metti la metti, è sempre una rogna!

Saluti.

[giannit]

Ciao,

Io uso motori ed azionamenti Danaher e chiudono l'anello in 250 micro secondi, con i parametri di guadagno adeguati ed il dimensionamento corretto penso non si riesca a ottenere buone prestazioni, io faccio macchine dove i 5 micron hanno la sua importanza ed uso risoluzioni di 1 micron e vedo che i motori rispondono bene, è anche vero che non ho grandi carichi.