Misura Della Coppia Di Un Mat - Misura con alimentazione da Inverter

[Camy]

Buon giorno a tutti,

mi è stato proposto di misurare la Coppia Resa di un MAT alimentato tramite inverter.

Il problema sembra essere non banale poichè non ho possibilità di accesso all'inverter e l'intervento non deve essere troppo "invasivo" su un ipianto esistente.

Credo di non sproloquiare dicendo di necessitare dei parametri per definire il circuito equivalente (resistenze, induttanze etc etc..) ma in più credo di dovermi servire inoltre di un sensore che mi permetta di sapere la tensione e frequenza in uscita dall' inverter ed in oltre di un encoder per conoscere l'effettivo numero di giri del motore per il calcolo dello scorrimento.

Qualcuno ha già provato a fare un'esperimento del genere?

Vi ringrazio e buona giornata.

Camy

[Livio Orsini]

Se l'inverter è a controllo vettoriale la coppia la misura l'inverter e puoi leggerla direttamente su di un'uscita analogica e/o sul bus seriale o sulla linea seriale secondo le dotazioni opzionali dell'inverter.

Se è un inverter con conrollo V/f.....è un bel guaio.

Anni fa (circa 30 ) ho fatto un'applicazione in cui ricavavo la coppia di un asincrono misurando contemporaneamente corrente e scorrimento. Non si poteva certo pensare di fare un dinamometro ma si otteneva un'indicazione quantitativa sufficiente per l'applicazione

[Camy]

Grazie per la risposta Livio.

Purtroppo per me (e anche per l'applicazione e le eventuali successive) non si conosce la natura della regolazione dell'inverter e inoltre questo non sarà generalemente accessibile.

Nel tuo "progetto" il motore immagino non fosse dotato di inverter, posso dunque ipotizzare che sia tensione che frequenza fossero impresse dalla rete di alimentazione.

Nel mio caso la gravante è che dovrei "misurare" sia la frequenza che la tensione di uscita dall'inverter per avere una buona approssimazione del calcolo della coppia resa dal motore.

Credi sia troppo ardito tentare nell'impresa?

Grazie per la collaborazione.

[Livio Orsini]

Si può fare tutto o quasi; poi bisogna verificare se il gioco (costi) vale la candela (risultati).

Forse potresti risolvere il tuo problema applicando un torsiometro tra motore e carico ( enon dire che anche il motore non è accessibile ).

Magari se ci racconti anche a cosa serve questa misura qulacuno potrebbe avere qualche idea.

Chissà perchè spesso si pongono domande e senza voler descrivere l'applicazione. Che si tratti di segreti milatri?

Modificato: 30 maggio 2011 da Livio Orsini

[gianff]

in effetti se l'inverter e' gia presente

perche' non utilizzarlo per tale scopo

pero ti capisco

io per un certo tempo ho lavorato in un idustria produzione cartone ondulato

dove alcune macchine erano brevettate e a noleggio conto lavorazione (in afitto)

per le minime manutenzioni o riparazioni era un calvario ( spesso con assistenza proprietaria obligatoria)

non si potevano nemmeno aprire alcune parti elettiche o meccaniche ( piombate)

[Camy]

Presto detto,

l'applicazione dovrebbe garantire ad una azienda costruttrice di riduttori meccanicci (solo rituttori di grossa taglia) che la coppia in ingresso al riduttore non ecceda dei limiti che il costruttore dichiara per quest'ultimi.

L'azienda non è proprietaria ne di inverter ne di motore e per tanto l'accoppiamento e l'accordamento tra inverter, motore e riduttore non è garantito. Quindi capita che questi riduttori siano poco sfruttati (nel milgiore dei casi) oppure troppo fruttati e dunque danneggiati.

Ho pensato a dei torsiometri che mi bypasserebbero il problema "al volo" ma questi riduttori vengono montati all'esterno di zuccherifici (all'aria aperta) in più mi servirebbero credo (dinamici) o che comunque mi possano trasmettere la coppia letta via WiFi o IR o similare..

Scusate se non sono stato troppo esaustivo.

Grazie mille.

[Livio Orsini]

..che la coppia in ingresso al riduttore non ecceda dei limiti che il costruttore dichiara per quest'ultimi.

Questo dipende dalla taglia del motore. Se ad un riduttore che accetta 150 Nm di coppia max accoppi un motore in grado di sviluppare 200 Nm di coppia o limiti in coppia l'inverter o metti una frizione che stacca al superamento della coppia max.

Deduco che il marchingegno che vorresti sviluppare dovrebe servire a "certificare" la coppia applicata. A parte il fatto che risulterebbe difficile poi usare queste misure per rivalsa, tutti i problemi ambientali che paventi per i torsiometri li avresti con il dispsoitivo elettrico.

Poi comunque dovresti avere a disposizione la linea di alimentazione del motore.

Personalmnete, giudicando a distanza, non la vedo come una soluzione facilmente praticabile e nemmeno molto affidabile.

[Mario Maggi]

Camy,

dieci anni fa ho discusso con tutti i pochi costruttori italiani di grossi riduttori proponendo una soluzione elegante a questo problema che sarebbe costata qualche decina di euro, con un controllo preciso di coppia entro l'1% e con tempi di risposta inferiori al millisecondo.

Nessuno - nessuno - ha avuto il coraggio di adottarla.

Ti auguro il successo che io non ho avuto.

P.S.: la soluzione che proponevo e' poi stata adottata sui motori di Formula 1, dimostrando affidabilita'.

Ciao

Mario

Modificato: 31 maggio 2011 da Mario Maggi

[Camy]

Grazie per lo spronamento Mario.

Spero di trovare una soluzione che sia all'altezza delle aspettative..

E grazie a tutti..

[Camy]

con un controllo preciso di coppia entro l'1% e con tempi di risposta inferiori al millisecondo.

Mario, la tua soluzione aveva genesi elettrica oppure meccanica?

Se la domanda risulta troppo indiscreta non c'è nessun problema. Ti ringrazio.

[Mario Maggi]

Camy,

come diversi utenti di PLCforum ricorderanno quando ho fatto una presentazione di questa tecnologia al BIAS negli anni d'oro, si trattava di magnetizzare una-tantum 5 punti sull'albero di ingresso oppure di uscita, di collocare 5 microbobine affacciate a ciascuna magnetizzazione, di comandare le 5 microbobine con un segnale a circa 4 kHz per poi discriminare la corrente rilevando le distorsioni. La magnetizzazione si sarebbe attenuata negli anni, ma la posizione degli assi magnetici non si sarebbe mossa. Il sistema rileva di fatto le variazioni dei campi magnetici dovute alla torsione, per magnetostrizione. Agli italiani non piacciono le innovazioni, spesso non le usiamo finche' non le vediamo applicate all'estero.

Ciao

Mario

[Camy]

Davvero un'idea elegante ed interessante Mario! Una sorta di "torsiometro" che lavora in AF..

Giusto per completezza e per concludere la chiacchierata per tutti quelli che hanno seguito la discussione, l'uscita in Nm sarebbe poi dipesa dal diametro dell'albero e dal materiale dello stesso giusto? Si sarebbe resa necessaria dunque una "taratura" con un freno campione o similare?

Grazie ancora per la collaborazione.

Camy

[StefanoSD]

Magari se ci racconti anche a cosa serve questa misura qualcuno potrebbe avere qualche idea.

Chissà perché spesso si pongono domande e senza voler descrivere l'applicazione

Anche lo scopo di questa misura. - A seconda dei casi ci si potrebbe arrivare a quello che t’interessa con dei calcoli.

[Camy]

Presto detto,

l'applicazione dovrebbe garantire ad una azienda costruttrice di riduttori meccanicci (solo rituttori di grossa taglia) che la coppia in ingresso al riduttore non ecceda dei limiti che il costruttore dichiara per quest'ultimi.

L'azienda non è proprietaria ne di inverter ne di motore e per tanto l'accoppiamento e l'accordamento tra inverter, motore e riduttore non è garantito. Quindi capita che questi riduttori siano poco sfruttati (nel milgiore dei casi) oppure troppo fruttati e dunque danneggiati.

Ho pensato a dei torsiometri che mi bypasserebbero il problema "al volo" ma questi riduttori vengono montati all'esterno di zuccherifici (all'aria aperta) in più mi servirebbero credo (dinamici) o che comunque mi possano trasmettere la coppia letta via WiFi o IR o similare..

Scusate se non sono stato troppo esaustivo.

Grazie mille.

Come da post precedente..

[Camy]

Caro Stefano,

ti ringrazio innanzi tutto per esserti interessato alla discussione. Temo tu non abbia però inteso la vertenza della stessa.

Non si tratta di un problema di dimensionamento ma bensì di misura della coppia resa all'albero motore. Motore che può essere alimentato da inverter o da rete.

Grazie ancora per l'attenzione. Ogni commento è comunque gradito.

[StefanoSD]

Va bene Camy, però per la precisione ho dovuto aggiungere una dimenticanza. Benny cancella il precedente post – perché non aumentare il tempo del post in modo da poter correggere qualche dimenticanza, aumentato almeno a un ‘ora.

La coppia di spunto dev’essere commisurata all’avviamento della macchina operatrice. Accelerazioni elevate possono alle volte danneggiare le parti meccaniche della macchina comandata. In casi molto sfavorevoli per condizione di avviamento, si può anche ottenere dal motore una coppia di spunto corrispondente a 3 volte quella nominale di pieno carico e questo scegliendolo opportunamente ed alimentandolo con una tensione appropriata. Non tutta la coppia all’avviamento che il motore può fornire, viene messa a disposizione delle masse da accelerare, poiché a questo scopo vale solamente la coppia utile. Coppia utile – Coppia del motore – Coppia resistente.

La coppia che il motore può dare, è conosciuta dalla caratteristica coppia in funzione dei giri, la coppia resistente è costituita dagli attriti – circa uguale al 30 – 40% della coppia normale nella grande maggioranza dei casi – e dalla coppia che ancora il motore deve fornire per vincere il carico che la macchina operatrice dovesse assorbire durante il periodo d’avviamento.

Facciamo un esempio, troviamo la coppia di spunto necessaria a una macchina operatrice:

Potenza necessaria alla macchina operatrice 10 kW

Potenza nominale del motore scelto 15 kW a 380 V

Coppia nominale del motore scelto riferita alla sua Cn 2,7*Cn 0,8 (macchina) = 2,16

Tensione della rete su cui il motore viene allacciato 400 invece di 380 V

La coppia di spunto riferita alla coppia nominale necessaria alla macchina operatrice, diventa

2,16*15/10 (400/380)^2=2,16*1,5*1,12=ca.3,6 volte

Considerando il 75% di detta coppia a disposizione dall’accelerazione, si ha: 0,75*4,5 = 3,5 volte.

Quindi per questa macchina che abbiamo preso per esempio, deve avere un motore che assorba 3,5 volte la sua corrente nominale. Oppure ridurre la sua corrente nominale allo spunto (se questa è maggiore) usando l’avviamento stella triangolo oppure avviamento con autotrasformatore. Questi calcoli li puoi adattare ai tuoi bisogni.

PS) Ogni macchina operatrice e ogni motore hanno i dati di targa dove puoi avere i valori di coppia Cn.

[StefanoSD]

bensì di misura della coppia resa all'albero motore

La misura di coppia all’avviamento?

[Camy]

Sempre, praticamente devo poter misurare la coppia in qualsiasi istante di funzionamento.. anche allo spunto..

[StefanoSD]

Sempre, praticamente devo poter misurare la coppia in qualsiasi istante di funzionamento.. anche allo spunto..

Ah! ora si! Ciao

[Mario Maggi]

Camy,

questi riduttori vengono montati all'esterno di zuccherifici (all'aria aperta) in più mi servirebbero credo (dinamici)

hai pensato ad un attacco pendolare per il motore, con una molla/contrappeso? La precisione dovrebbe essere sufficiente.

.. possano trasmettere la coppia letta via WiFi o IR o similare..

Una soluzione che e' stata presentata oggi come novita' alla fiera Sensor+Test di Norimberga, per la realizzazione di torsiometri sono i "sensori di stress wireless", dei chip in quarzo che possono essere applicati in coppia sull'albero da controllare, previa fresatura di una spianatura.

l'uscita in Nm sarebbe poi dipesa dal diametro dell'albero e dal materiale dello stesso giusto? Si sarebbe resa necessaria dunque una "taratura" con un freno campione o similare?

Esatto, il materiale e' sempre acciaio con caratteristiche magnetiche ben definite, il diametro dell'albero usato come sensore e' sempre minore del solito diametro usato per trasmettere quella coppia. La taratura viene fatta ovviamente in fabbrica; e' altresi' abbastanza semplice verificare la taratura nel tempo usando un semplice braccio di lunghezza nota con un peso noto. Si effettua un eventuale azzeramento del segnale a coppia zero. Passando da un senso di rotazione all'altro, il segnale inverte la sua polarita'.

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

hai pensato ad un attacco pendolare per il motore, con una molla/contrappeso? La precisione dovrebbe essere sufficiente.

Mario proponi un montaggio simile ai motori per dinamometria? Però nel caso in esame hai troppi parametri che influenzano la misura come i cavi di alimentazione, le inevitabili "sporcizie" che vista l'applicazione comporteranno variazioni di resistenza al pendolamento.

Poi come misuri lo spostamento angolare dello statore?

[StefanoSD]

Ho visto molti motori importanti, controllati nelle sale-controllo dove un registratore registrava la Potenza, l’assorbimento in ampere, frequenza, e i giri del motore rilevati da una tachimetrica. E con questo vedevi la tracciatura nelle 24 ore.

[Livio Orsini]

..controllati nelle sale-controllo ...

Solo che qui non c'è sala controllo, i motori sono all'aperto e devi misurare piccoli spostamenti angolari anche <1^o.

La registrazione della variabile è ancora il problema monore.

Stefano hai mai visto motori usati come freni dinamometrici di precisione? Sono motori costruiti ad hoc per l'applicazione e non sono in tanti a realizzarli. Ricordo che in Itlalia c'era la SICME di Torino, ma son passati molti anni da qaundo ho visto l'ultima applicazione.

[StefanoSD]

Stefano hai mai visto motori usati come freni dinamometrici di precisione? Sono motori costruiti ad hoc per l'applicazione e non sono in tanti a realizzarli.

Si che li conosco. Lo scaricatore di Bauxite, li aveva montati negli argani, di manovra&sospensione, montati dall'AEG (anche l'installazione elettrica era di AEG). Pensa in questi freni non sono mai intervenuto per guasto.

i motori sono all'aperto

Si anche quelli del mio esempio, non dicevo mica che il registrattore che ho citato si trovasse in laboratorio prove. Modificato: 8 giugno 2011 da stefano.sunda

[Livio Orsini]

Lo scaricatore di Bauxite, li aveva montati negli argani,...

Probabilmente ci riferiamo a cose differenti. I motori a cui mi riferisco io sono motori basculanti con attriti di basculamento non significativi. Vengono usati per misurare dinamicamente le coppie motrici; hanno una fuzione ad un freno dinamometrico di un banco prova motori.

Sullo statore è pontato un braccio di lunghezza nota a cui si aggancia una cella di carico per misure in trazioen e compressione. In questo modo la misura della cella ti misura direttamente la forza applicata al braccio noto, quindi hai direttamente la misura di coppia.

Modificato: 8 giugno 2011 da Livio Orsini