pilotaggio motore DC brushless con inverter AC

[giobos]

Buongiorno,

 

scusate la domanda che a molti può parere insensata.

Un inverter per motori asincroni può pilotare un motore DC brushless?

Se sì, quali sono le caratteristiche salienti che devo guardare? Tensione, frequenza?

Il motore come si comporterebbe?

 

Grazie

[Livio Orsini]

No! non è previsto.

 

Un inverter per motore asincrono da un'uscita che ricrea un andamento sinusoidale con ampiezza proporzionale alla frequenza.

 

In modo semplificato e banalizzato.

Un motore brushless in continua ha il rotore costituito da magneti permenti; lo statore è alimentato in continua e per poter effetture la rotazione del campo magnetico è necessario invertire la corrente. Il circuito di controllo dell'inverter esegue questa commutazione avvalendosi di sensori ad effetto Hall per determinare la posizione del rotore rispetto allo statore.

 

Teoricamente è pssibile, invece, usare un inverter a controllo vettoriale per controllare un brushless sinusoidale.

[SandroCalligaro]

Da alcuni anni ormai molti (non tutti) cosiddetti "inverter" (drive per applicazioni generiche, non servo) permettono il controllo di sincroni a magneti permanenti (anche in sensorless).

I "brushless-DC sono dei motori sincroni a magneti permanenti esterni che teoricamente dovrebbero avere tensione indotta trapezoidale invece che sinusoidale.

Per quel che ho potuto vedere, però, molti motori considerati "brushless-DC" hanno tensioni indotte quasi sinusoidali (cioè poco distorte), quindi in linea sarebbe possibile controllarli con inverter che prevedano il controllo di motori sincroni a magneti permanenti.

 

Anche prendendo il caso di un inverter a controllo vettoriale, questo deve prevedere espressamente, nelle caratteristiche e nel manuale, il controllo per motori sincroni a magneti permanenti (le diciture sono solitamente "PM -", "brushless -" o "synchronous" motor), perché ci sono, come diceva Livio, delle differenze importanti rispetto all'asincrono.

Possibilmente ci sarà una procedura di auto-tuning, che include l'identificazione dei parametri elettrici del motore. Per un sincrono a magneti permanenti superficiali, in genere è sufficiente identificare (o conoscere dai dati del costruttore) induttanza e resistenza di fase e la costante di tensione o quella di coppia. Questi ultimi due parametri spesso sono ottenibili dalla targa del motore, direttamente o indirettamente.

La maggior parte dei costruttori "seri" ha ormai almeno un modello con queste caratteristiche.

 

 

Per tornare alla tua domanda originale, un sincrono alimentato in V/f (cioè imponendo una tensione ed una frequenza, in anello aperto), potrebbe anche girare in qualche modo, ovviamente se si evitassero "salti" di frequenza (cioè si cambiasse frequenza con rampe sufficientemente lente).

In fondo sarebbe molto simile a quello che si fa con un motore a passo pilotato in microstepping, ma nel caso di un tipico motore sincrono a magneti permanenti (compresi i brushless-DC) si tratterebbe di un funzionamento in equilibrio instabile, cioè una piccola variazione di carico potrebbe portare molto facilmente il motore a "perdere il passo" e andare in stallo.

 

[Livio Orsini]

Quote

In fondo sarebbe molto simile a quello che si fa con un motore a passo pilotato in microstepping, ma nel caso di un tipico motore sincrono a magneti permanenti (compresi i brushless-DC) si tratterebbe di un funzionamento in equilibrio instabile, cioè una piccola variazione di carico potrebbe portare molto facilmente il motore a "perdere il passo" e andare in stallo.

 

 

Sandro bisogna sempre distinguere, specialmente su di un forum, quello che è teoricamente possibile per una persona esperta e quello che è alla portata di una persona poco esperta e con conoscienze molto minori.

 

C'è sempre il rischio che, ventilando una possiiblità teorica, un lettore decida di collegare un inverter ad un dc brushless, con conseguenze poco simpatiche.

[SandroCalligaro]

Hai ragione!

Il fatto è che rileggendo la domanda mi era sembrato che ci potesse essere una curiosità "teorica", e ho cercato di rispondere anche a quella.

 

In effetti non sono stato abbastanza chiaro sul fatto che è una cosa che potrebbe funzionare (male) praticamente solo sulla carta, meglio ribadire!

 

Quindi, a proposito dell'alimentare con un inverter in V/f un motore brushless-DC:

Non fatelo a casa!

E' molto probabile, se non quasi certo, che il motore stalli, ed in quel caso la probabilità di causare danni è alta.

[Livio Orsini]

E' l'eterno problema quando si risponde in un forum aperto a tutti.

Comunque io preferisco autocensurarmi piuttosto che stare su di un forum dove si discute solo tra addetti ai lavori.

[roberto8303]

Una volta ho alimentato un motore brushless dc con rotore a magneti, se non si trova la giusta frequenza/tensione la prima cosa che succede è il picco di corrente con l inverter che va in stallo, oltre ad avere scatti bruschi e vibrazioni del motore. Io riuscii a farlo ruotare ma alla fine a cosa serve, se non si ha il controllo ottimale di tutti i parametri ma solo una rotazione libera in velocità basta anche un motore asincrono.

[SandroCalligaro]

Quote

Comunque io preferisco autocensurarmi piuttosto che stare su di un forum dove si discute solo tra addetti ai lavori.

Infatti questo forum mi piace perché, nella stragrande maggioranza dei casi, aiuta tutti i partecipanti a crescere!

 

Quote

se non si ha il controllo ottimale di tutti i parametri ma solo una rotazione libera in velocità basta anche un motore asincrono

In applicazioni semplici (come le ventole dei PC, ma anche altre), i brushless non sono usati come servo (quindi per la precisione o la dinamica), ma si sfruttano altri vantaggi dei sincroni a magneti permanenti rispetto agli asincroni: compattezza, efficienza e sincronismo.

[Livio Orsini]

Infatti con i brushless delle ventole dei PC o di alcune pompette da acquario c'è integrato anche il controllore e, entro certi limiti, riesci a var variare la velocità agendo solo sulla tensione di alimentazione. ma son praticamente dei giocattoli.

[SandroCalligaro]

Sì, se non sbaglio hanno dei sensorini (immagino Hall) integrati: la scheda di controllo è sullo statore (interno), ed è affacciata sul traferro, quindi è facile "sentire" il campo dei magneti.

Siccome la commutazione della tensione tra le fasi avviene solo in funzione della posizione del rotore, la velocità non viene forzata ad un certo valore, ma è determinata dall'equilibrio tra tensione di alimentazione e tensione indotta più caduta induttiva-resistiva, dato il carico meccanico e quindi la corrente.

 

Questo tipo di funzionamento dovrebbe essere quello che ha dato origine al termine "brushless-DC": visto da fuori assomiglia in tutto ad un motore in continua, al posto delle spazzole c'è un commutatore elettronico vincolato alla posizione relativa tra statore e rotore.

[Livio Orsini]

Se non ricordo male i dc brushless cominciarono a prendere piede nei primi anni '80.

Ricordo che ad un BIAS un mio amico ed ex collega mi mostrò drives e motri come stato dell'arte del momento.

Il lancio era dovuto alla riduzione dei costi dei transistor di potenza usati come commutatori, che rendevano questo tipo di azionamento conveniente anche in funzione delle elevate prestazioni dinamiche.

Il drive era pressocchè uguale, come dimensionio, ad un chopper per motori a magneti permanenti di alte prestazioni, le prestazioni dinamiche eran simili, però non c'erano spazzole e collettore.

[scinty]

Dando in pasto una terna trifase a un brushless parte una volta su dieci