Motore A Rotore Avvolto - datasheet e controllo

[epris]

salve a tutti,

questo è io mio primo messaggio qui. Da alcuni giorni mi sto avvicinando al mondo dei plc, dei motori ecc..

Avrei bisogno di qualche dritta e vi chiedo scusa se le mie domande potranno sembrare stupide o ripetitive.

Per prima cosa, avreste da linkarmi il datasheet di un qualsiasi motore trifase a rotore avvolto? Non sono riuscito a trovarne uno decente su internet.

Io vorrei controllare il motore in questione con un plc facendo in modo che abbiamo un'elevata coppia all'avvio. Solitamente quali dispositivi si usano per ricevere gli ingressi sul campo.. per ricevere dati di feedback dal motore? Tipo numero di giri, coppie ecc..

Avete anche in questo caso qualche datasheet da segnalarmi?

Grazie mille

[kamikaze]

Caro epris,

Mi sa che stai gia' facendo un poco di confusione alla partenza.

Nel titolo del tuo messaggio parli di "statore avvolto" e poi nel messaggio di rotore avvolto...comunque niente di male , tutti i motori trifase hanno lo statore avvolto.

Devi specificare che classe di motore intendi usare, perche' la sola definizione di motore a rotore avvolto dice poco.

Io vorrei controllare il motore in questione con un plc facendo in modo che abbiamo un'elevata coppia all'avvio

Non sono i PLC a gestire le caratteristiche elettriche dialimentazione dei motori , ma bensi' i dispositivi quali azionamenti o convertiotri di frequenza "inverter".

Il PLC e' uno strumento di automazione di processo , da solo non fa' cio ' che chiedi.

quali dispositivi si usano per ricevere gli ingressi sul campo.. per ricevere dati di feedback dal motore? Tipo numero di giri, coppie ecc..

In questo caso per tutti questi valori , gli inverter di alta gamma e gli azionamenti intelligenti , restituiscono i valori dal campo , coppia frequenza, corrente , numero giri...ecc.

Se fornisci piu' informazioni sul motore e l'applicazione specifica in molti ti verranno in contro con link e suggerimenti.

Ciao

Ivan

Modificato: 1 dicembre 2007 da kamikaze

[epris]

ciao ivan,

mi sono accorto del errore nell'oggetto infatti volevo cambiarlo ma non potevo più.

in realtà si tratta di un esercizio che sto facendo per imparare ad usare step7, per questo sono molto vago.

quello che dovrei fare è l'avviamento mediante reostato di un motore a rotore avvolto.

quindi dovrei regolare una resistenza addizionale Ra così da aumentare la resistenza rotorica stessa.

si tratta di un esercizio per accinarmi all'uso di step7, del controllo dei motori e dei dispositivi che servono per acquisire dal campo i vari dati.

mi va bene un qualsiasi motore trifase a rotore avvolto, e qualche dritta

[Livio Orsini]

Cerca sul sito Oemer (il primo che mi viene in mente) oppure su quello di mamma Siemens.

Rimane comunque valido quanto scritto da kamikaze: per leggere i parametri dal motore hai necessità di trasduttori, come hai necessità di attuatori per commutare i gruppi di resistenze di avviamento, anche se l'avviamento a resistenza oramai.....

[batta]

I motori asincroni con rotore avvolto e gli avviamenti con resistenze rotoriche io li ho studiati a scuola più di 25 anni fa, ma già allora erano sistemi obsoleti.

Una sola volta mi è capitato di lavorare con simili motori: gruppo sollevamento di un carroponte in una acciaieria.

Oggi la regolazione di velocità di un motore asincrono si fa con inverter.

L'inserimento di resistenze sul rotore causa una variazione di velocità in modo "indiretto", dovuta alla modifica della curva di coppia del motore. A vuoto però il motore girerebbe ad una velocità prossima a quella del campo rotante anche con le resistenze inserite.

Era un sistema usato soprattutto per avviamenti pesanti, dove era richiesta molta coppia già all'avviamento, ma non c'erano pretese di regolazione di velocità. Una volta avviato il motore lavorava con le resistenze escluse.

Quando il valore della resistenza del rotore R2 (intesa come somma della resistenza propria del rotore + le resistenze inserite) è uguale al valore della reattanza del rotore X2 (a scorrimento = 1) si ottiene la massima coppia erogabile dal motore quando lo scorrimento è = 1, ovvero con rotore fermo. Una volta messo in moto il motore, escludendo resistenze, si sposta la coppia massima a scorrimenti sempre più bassi (quindi più elevato numero di giri del rotore).

Lo scorrimento al quale il motore asincrono è in grado di erogare la coppia massima è dato da R2/X2, dove, come già detto, R2 è la resistenza del rotore, e X2 è la reattanza del rotore a scorrimento = 1.

Se c'era bisogno di regolare la velocità, si passava ai motori a corrente continua.

Credo trovare un motore asincrono con rotore avvolto, specialmente se di piccola taglia, sia una impresa impossibile, oltre che quasi senza senso, dato l'assoluto inutilizzo ai giorni nostri di tali sistemi di avviamento.

Con un inverter vettoriale regoli la velocità e riesci ad avere disponibile la coppia nominale già a partire da basse velocità. E' questo il sistema più usato oggi.

[Mario Maggi]

batta,

Credo trovare un motore asincrono con rotore avvolto, specialmente se di piccola taglia, sia una impresa impossibile, oltre che quasi senza senso, dato l'assoluto inutilizzo ai giorni nostri di tali sistemi di avviamento.

Con un inverter vettoriale regoli la velocità e riesci ad avere disponibile la coppia nominale già a partire da basse velocità.

quasi vero, ma considera che un motore asincrono a rotore avvolto puo' dare sia una coppia di spunto che una coppia a bassa velocita' anche di 5 (cinque) volte la coppia nominale e anche piu'. Quando serve una coppia di spunto alta ed una coppia di avviamento molto alta, il motore asincrono a rotore avvolto non ha rivali. Per un motore da 1 MW, bisognerebbe sovradimensionare si molto sia il motore che l'inverter per avere le stesse prestazioni di coppia a bassa velocita'.

Ciao

Mario

[batta]

ma considera che un motore asincrono a rotore avvolto puo' dare sia una coppia di spunto che una coppia a bassa velocita' anche di 5 (cinque) volte la coppia nominale e anche piu'

Anche questo è quasi vero.

Voglio dire, l'inserimento di resistenze rotoriche non fa aumentare la coppia massima erogabile dal motore, ma modifica solo la velocità alla quale viene erogata. Per avere una coppia pari a 5 volte la coppia nominale devi avere anche una corrente assorbita pari a circa 5 volte la corrente nominale.

Le applicazioni ad oggi sono comunque limitate a casi non troppo comuni, come quello del tuo esempio: motore da 1 MW. Su applicazioni con queste potenze non mi rimane che confessare la mia totale inesperienza.

Non credo però che il nostro amico intenda fare prove con motori di simili taglie

[kamikaze]

Quando serve una coppia di spunto alta ed una coppia di avviamento molto alta, il motore asincrono a rotore avvolto non ha rivali

Giustissimo Mario....

[epris]

IL mio deve essere solo un esercizio puro ... non è che poi vado a prendere realmente il motore e lo monto.

per me può pure essere da 1 GW

[Mario Maggi]

Batta,

Per avere una coppia pari a 5 volte la coppia nominale devi avere anche una corrente assorbita pari a circa 5 volte la corrente nominale.

vero, ma e' corrente prelevabile direttamente da rete. Con un inverter dovresti sovradimensionare l'inverter molto piu' di 5 volte, a quei livelli di coppia erogata la corrente non e' proporzionale alla coppia.

Ciao

Mario

Modificato: 2 dicembre 2007 da Mario Maggi

[batta]

IL mio deve essere solo un esercizio puro ... non è che poi vado a prendere realmente il motore e lo monto.

per me può pure essere da 1 GW

Benissimo.

Resta però da capire se intendi fare esercizi proprio sugli avviamenti con resistenze rotoriche, pochissimo usati, oppure se non sia più conveniente orientarsi sul controllo di un inverter, cosa che troverai praticamente in tutti gli impianti.

Tieni presente che per grosse taglie (intendo quelle citate da Mario) il costo di un inverter sarebbe astronomico.

Per motori di taglie più comuni forse costerebbe di più un motore con rotore avvolto e relative resistenze con tanto di sistema di esclusione delle resistenze stesse, piuttosto che un comunissimo motore con rotore a gabbia e un inverter vettoriale.

Con un inverter vettoriale si riesce comunque ad avere una coppia elevata già a basse velocità in modo continuativo. Per brevi istanti (tipo avviamento) anche l'inverter è in grado di erogare correnti 2-3 volte superiori alla nominale, e quindi anche con l'inverter si può avere una coppia di avviamento superiore alla coppia nominale. Quanto superiore? Questo dipende dall'inverter. Certo, questa condizione non può essere mantenuta in modo continuativo, ma neanche col motore con rotore avvolto ciò è possibile.

Insomma, l'avviamento con resistenze ha il suo fascino, ma le applicazione reali sono limitate a casi non certo comuni.

[epris]

per sapere quando modificare la resistenza del reostato devo conoscere la velocità angolare del rotore. Uso indifferentemente una dinamo tachimetrica o un encodeR?

cioè vanno bene anche per un motore trifase?

[batta]

Ci sono pro e contro per entrambe le soluzioni.

Una dinamo tachimetrica ti dà direttamente un valore analogico proporzionale alla velocità. Devo scrivere un po' di codice in meno nel plc (ti basta la scalatura di un ingresso analogico), però devi avere almeno un partitore di tensione per riportare la tensione generata dalla dinamo a valori compatibili con l'ingresso analogico.

Con un encoder devi scrivere un po' di codice in più nel plc (gestione modulo conteggio veloce e misura della frequenza), ma hai il vantaggio di non aver bisogno di altre apparecchiature ed è generalmente più affidabile e più economico della tachimetrica.

Direi che l'encoder ha ormai rimpiazzato la tachimetrica nella quasi totalità dei casi.

[epris]

scusa la mia completa ignoranza in materia.

stavo consultando il manuale del s7300 ma non ho capito come si gestisce il modulo di conteggio veloce, puoi darmi qualche indicazione tu oppure apro una discussione sul sottoforum apposito?

e poi, usando l'encoder perchè devo misurare anche la frequenza? il numero di giri in rpm non mi è dato da

n = nc*60/(nl*Tc)

dove Tc è il periodo di campionamento

nc il numero di linee contate nell'unità di tempo

nl il numero di linee dell'encoder scelto

[epris]

tra le altre cose leggevo che posso collegare l'encoder direttamente ad un ingesso digitale se la freuenza me lo consente... in questo caso?

[Livio Orsini]

....e poi, usando l'encoder perchè devo misurare anche la frequenza?

I metodi di misura di velocità tramite encodere sono quasi infiniti ma possono essere ricondotti sempre a 3 fondamentali: frequenzimetro, periodometro e misto frequenzimetro - periodometro.

Per velocità molto basse la precisione ottenibile con un periodimetro è molto maggiore se il tempo di misura deve essere breve. Per contro mano a mano che la velocità cresce la precisione tende a diminuire, addirittura oltre un certo limite è quasi impossibile basare la misura di velocità sulla misura del periodo.

Chiariamo con un esempio pratico, usando valori normali. Encoder da 1000 imp./giro, velocità massima del motore 3000 rpm. Con questi dati alla massima velocità corrisponde una frequenza di 50kHz, corrispondente ad un periodo di 20 us. Per avere una precisione <=1%, perarltro abbastanza scadente, dovresti avere un clock <=100ns. Con un PLC avere un clock preciso e ripetibile pari a 5 ms è già difficile. Con questo clock puoi misurare, con approssimazione decente, periodi 1 secondo; nel caso in esame il motore è praticamente fermo.

Se invece pensi di misurare la velocità tramite integrazione su una base tempo pari a 100ms, valore che può essere adatto alla tua applicazione, avrai contato 5000 impulsi alla massima velocità, 500 impulsi a 300 rpm, 250 a 150 rpm che permette ancora una precisione >=1%. Per velocità inferiori o si aumenta la base di tempo o ci si accontenta di precisioni inferiori.

La formula che riporti non è altro che la misura di frequenza scalata in unità ingenieristica "rpm"

tra le altre cose leggevo che posso collegare l'encoder direttamente ad un ingesso digitale se la freuenza me lo consente... in questo caso?

Dipende dalla frequnza massima dell'encoder. Tieni presente che, pur non considerando il tempo di ciclo del PLC, gli ingressi digitali "normali" hanno un filtro hw con un ritardo >2ms, che consente di riconoscere impulsi con f <= 200 Hz. Fatti due conti e capirai perchè è improponibile. Inoltre dovresti campionare almeno due volte il semiperiodo egli impulsi e ritorniamo al minimo clock ottenibile con un plc. Anche pensando che il PLC non faccia altro che leggere direttamente solo quell'ingresso è praticamente impossibile.

Modificato: 3 dicembre 2007 da Livio Orsini