Documentazione Dase

[ldetoffol]

Ciao a tutti

non ho una grande esperienza sul mondo automazione relativa alla parte motori trifase,  Inverter, Servo-motori o Motori Brushless.

Mi servirebbe sapere dove posso reperire della documentazione base per cominciare a capire le differenze, i vantaggi/svantaggi dell'utilizzo di un motore rispetto ad un altro in funzione dell'applicazione e del tipo di controllo che si desidera realizzare in posizione, velocità o coppia.

 

Se foste così gentili da indicarmi dove posso reperire della documentazione per cominciare a fermi un po' di cultura in merito ve ne sarei grato.

 

Saluti

 

Luca

[SandroCalligaro]

Una fonte abbastanza buona per capire come funzionano motori e drives potrebbero essere le application note o le presentazioni dei produttori di microcontrollori (TI, Freescale, ST, Microchip, Infineon, Renesas, ...), oppure le dispense di corsi universitari. Dipende anche dal tuo punto di partenza, come formazione.

 

Se vuoi solamente discriminare in base alle applicazioni ed alle prestazioni non saprei, in quel caso alcuni dettagli sia economici (costo e quindi prezzo) che di necessità specifiche immagino che siano fondamentali.

 

In linea di massima, una suddivisione di base potrebbe essere questa:

 

Motori DC: sono motori con dinamica potenzialmente molto veloce ed alta precisione di controllo, usando sistemi di controllo relativamente semplici. Hanno come svantaggio la presenza delle spazzole, che causa attrito, polveri, scintille (disturbi elettromagnetici ed altri problemi), maggiore necessità di manutenzione periodica.

 

Motori a passo: sono motori di bassa potenza e basso costo, controllati solitamente in open-loop per raggiungere l'equilibrio in posizioni discrete. Hanno alcuni vantaggi rispetto ad altri tipi di motore, come il costo ridotto e la densità di coppia. In alcune applicazioni di posizionamento, se il carico è costante, a regime possono garantire vibrazioni molto ridotte rispetto ad altri sistemi anche più costosi (ad es. posizionamento telecamere). Anche con l'uso di un sensore (feedback) non permettono un controllo accurato della velocità, nè dinamiche molto spinte (rispetto a brushless e motori DC).

 

Motori "brushless" (= Surface Mount - Permanent Magnet Synchronous Motors, SM-PMSM): trifase, sono potenzialmente i motori più efficienti e (se ben controllati), con la dinamica più rapida controllo di velocità e nel posizionamento, oltre a permettere il controllo di coppia più accurato. Nelle applicazioni di precisione richiedono un sensore adeguato. Per la loro efficienza, di recente vengono utilizzati (come altri motori sincroni trifase) in applicazioni a bassa precisione e bassa dinamica (pompe in generale, in particolare pompe di circolazione per impianti di riscaldamento, ventole, compressori), spesso in controllo sensorless.

 

Motori asincroni trifase: sono i motori più diffusi, robusti e, probabilmente, versatili. Possono funzionare anche semplicemente collegati alla rete elettrica (questo è forse il vantaggio che li ha resi i più diffusi). Se alimentati da un drive è possibile variarne la velocità usando tecniche banali (V/f), ottenendo bassa precisione e dinamica, ma nel contempo un controllo robusto. Con controllo vettoriale sensorless (più sofisticato), si può migliorare dinamica e precisione, a fronte di una maggiore complessità, mentre con sensore di velocità e/o posizione è possibile un controllo abbastanza accurato della coppia, e molto accurato (ma con dinamica inferiore a brushless e motori DC) di posizione e velocità.

 

Altri motori sincroni trifase, meno diffusi: "brushless-DC", sincroni a riluttanza, sincroni a magneti permanenti interni (Interior-PMSM o IPMSM), sincroni a rotore avvolto

 

Altri: Motori asincroni monofase, shaded-pole, ... (da continuare).

 

Ne ho sicuramente dimenticato qualcuno, come avrò dimenticato qualche caratteristica interessante. Alcune cose che ho scritto, magari, potrebbero essere discutibili, anche perché generalizzare è sempre "dannoso".

 

N.B: In generale le prestazioni (compresa l'efficienza) non dipendono solo dal motore o solo dal drive, ma dalla combinazione dei due e dalla parametrizzazione del drive. Non tutti i drive permettono di raggiungere le stesse prestazioni con lo stesso motore, alcuni implementano tecniche più sofisticate ed efficaci, altri lavorano a frequenze maggiori di switching ed aggiornamento del controllo.

Non si possono poi fare confronti assoluti, ogni applicazione avrà delle necessità diverse e valori diversi per il costo considerato accettabile.

 

P.S.: Aggiungo una curiosità (mi occupo parecchio di queste cose, abbiate pazienza).

Si pensa che l'uso di sincroni a magneti permanenti interni (IPMSM) ed a riluttanza (SynRM), ancora poco utilizzati, possa svilupparsi molto nel prossimo futuro, specie per applicazioni relativamente semplici, quelle più diffuse (non lo penso solo io, lo pensano in molti nella ricerca e, sembrerebbe, anche ABB, vedi questo e quest'altro     sul SynRM, e quest'altro ancora sull'IPMSM ). In particolare, il sincrono a riluttanza è potenzialmente molto economico (più dell'asincrono, non necessitando di fusioni), e potrebbe sostituire l'asincrono grazie alla migliore efficienza (i livelli minimi sono imposti, tra l'altro, anche dalle normative di mezzo mondo). Con entrambi questi due tipi di motore è solitamente possibile (anche se pochissimi costruttori di drives lo propongono) effettuare controllo senza sensore di posizione anche a velocità nulla, compreso quindi il posizionamento (salvo la necessità di effettuare un homing).

Su questi ultimi due tipi di motore la ricerca (ad esempio PoliTo, UniPD) ed alcune aziende italiane (ad esempio Lafert, REEL-KSB, la stessa ABB con lo stabilimento di Asti) sono state tra le più avanti, in tempi "non sospetti". Ora rischiamo di perdere il treno... Ad esempio, FCA (ex Fabbrica Italiana Automobili Torino) non investe nello sviluppo di auto elettriche ed ibride in Italia (mentre lo fa negli USA), applicazione nella quale il motore di gran lunga più diffuso è l'IPMSM.

[Livio Orsini]

Nella sezione didtattica c'è un mio breve tutorila che è praticamente una guida pratica alla scelta dell'azionamento più adatto, con pregi e difetti delle varie soluzioni.

Risale a quasi 10 anni fa, ma è ancora attuale.