Motore brushless AC pilotato da Inverter vettoriale

[Dudek89]

Buongiorno sono nuovo in questo forum, descrivo il mio problema.

Ho da un po' di tempo sul "groppone" due motori brushless HG-MR43 della Mitsubishi, perchè ho bruciato il loro encoder causa errata configurazione di cablaggio.

Per sistemarli ci vogliono troppi soldi e per taglie cosi piccole (400W) la riparazione non conviene.

Da tempo volevo riutilizzarli cercando sul web una soluzione per un loro riutilizzo e di come pilotarli senza encoder e senza azionamento originale....un po' come un motore trifase...poi ho trovato in questo forum, una probabilità di poter teoricamente azionare un motore brushless ac con un inverter vettoriale.

Chi mi può consigliare se ci sono possibilità di questa messa im funzione?

Luca

[Sandro Calligaro]

Benvenuto, Dudek89.

La possibilità di controllare un brushless senza sensore di posizione (controllo "sensorless") c'è, ma ci sono delle limitazioni.

 

Prima di tutto occorre avere un drive che preveda questa modalità di controllo. Ce ne sono parecchi in commercio, direi che tutti i maggiori costruttori hanno almeno un modello (solitamente quello "top di gamma") in grado di controllare motori sincroni a magneti permanenti (Permanent Magnet Synchronous Motors, PMSM) in sensorless.

Ad esempio, ho provato lo Yaskawa A1000, anni fa, ed ho contribuito alla realizzazione dell'algoritmo per PMSM sensorless nel Gefran ADV200.

Tra i marchi minori, mi hanno parlato bene dell'Agile della Bonfiglioli.

 

La maggior parte di questi drive controlla bene il motore a velocità medio-alte (al di sopra del 5-10% della velocità nominale).

Al di sotto il motore è in open-loop, ossia gira ma potrebbe avere oscillazioni di velocità abbastanza grosse, oppure perdere "il passo" se viene frenato.

 

Alcuni costruttori (Yaskawa, ABB, Siemens, KEB, B&R, ma ce ne sono sicuramente anche altri) hanno anche una modalità nella quale il controllo sensorless è possibile e robusto anche attorno a velocità nulla. Questo tipo di algoritmi è normalmente previsto per motori a magneti permanenti interni o "annegati" nel rotore (Interior Permament Magnet Synchronous Motors, IPMSM), nei quali c'è anisotropia magnetica di rotore (le induttanze sui due assi del rotore Ld ed Lq sono diverse), ma potrebbe funzionare abbastanza bene anche su un brushless a magneti superficiali.

Teoricamente è possibile anche il controllo di posizione, ma la posizione "vista" dal controllo è quella elettrica, quindi c'è incertezza sulla posizione meccanica (a seconda del numero di coppie polari), a meno che non ci sia uno zero meccanico aggiuntivo.

Il controllo a bassa velocità richiede la presenza di un segnale di corrente ad alta frequenza, che normalmente causa un rumore acustico che può essere fastidioso.

 

Bisogna comunque tener presente che le prestazioni di un controllo sensorless sono inferiori a quelle col sensore di posizione (di quanto dipende dalla bontà dell'algoritmo e delle misure elettriche).

La dinamica, in particolare, è molto limitata, perché si tratta di stimare la posizione e la velocità del rotore (in base a misure di corrente e tensione e al modello del motore).

Forti accelerazioni possono far perdere il controllo, in particolare sono critiche le variazioni veloci del carico (coppia che varia a gradino o quasi).

La precisione della velocità media a regime è molto alta anche in sensorless (per motori sincroni), ma ci possono essere oscillazioni abbastanza forti.

[Dudek89]

19 ore fa, Dudek89 scrisse:

Buongiorno sono nuovo in questo forum, descrivo il mio problema.

Ho da un po' di tempo sul "groppone" due motori brushless HG-MR43 della Mitsubishi, perchè ho bruciato il loro encoder causa errata configurazione di cablaggio.

Per sistemarli ci vogliono troppi soldi e per taglie cosi piccole (400W) la riparazione non conviene.

Da tempo volevo riutilizzarli cercando sul web una soluzione per un loro riutilizzo e di come pilotarli senza encoder e senza azionamento originale....un po' come un motore trifase...poi ho trovato in questo forum, una probabilità di poter teoricamente azionare un motore brushless ac con un inverter vettoriale.

Chi mi può consigliare se ci sono possibilità di questa messa im funzione?

Luca

 

19 ore fa, Dudek89 scrisse:

Buongiorno sono nuovo in questo forum, descrivo il mio problema.

Ho da un po' di tempo sul "groppone" due motori brushless HG-MR43 della Mitsubishi, perchè ho bruciato il loro encoder causa errata configurazione di cablaggio.

Per sistemarli ci vogliono troppi soldi e per taglie cosi piccole (400W) la riparazione non conviene.

Da tempo volevo riutilizzarli cercando sul web una soluzione per un loro riutilizzo e di come pilotarli senza encoder e senza azionamento originale....un po' come un motore trifase...poi ho trovato in questo forum, una probabilità di poter teoricamente azionare un motore brushless ac con un inverter vettoriale.

Chi mi può consigliare se ci sono possibilità di questa messa im funzione?

Luca

19 ore fa, Dudek89 scrisse:

 

 

Ciao Sandro grazie per il tuo intervento in merito al mio problema; anticipo il fatto che a livello di logaritmi non mastico niente :-(   ; a parte gli scherzi mi sembra di aver capito che tramite un inverter vettoriale senza scheda encoder a bordo e quindi "sensorless", il motore brushless si potrebbe muovere.

Al momento non riesco a inserire la foto dei dati di targa del motore, ma sono i seguenti:

 

HG-MR43

3AC 114V 2.6A 400W

3000r/min (200HZ)

 

L'applicazione dove vorrei installare il motore è relativamente semplice, ossia dovrei far girare una chiocciola per una cappa aspirante (sono max 1 kg o 2 Kg di peso all' asse quindi per un motore da 400 W è molto poco) quindi senza precisione e senza zeri. Il comando lo farei tramite un potenziometro diretto sull' inverter vettoriale per alzare o diminuire il numero di HZ in uscita.

Il tutto tarando la tensione di uscita massima a 114V per paura di distruggere completamente il motore. Le prove per calibrare gli Hz massimi e minimi le inizierei pilotandolo manualmente, tramite l' inverter, a una frequenza di 50 Hz e sempre 114 V e poi mano a mano aumentare o diminuire fino a risultato ottimale.

Come Inverter volevo usare, se riesco, un FRD-720S-025 che ha in uscita una potenza di 400 W o un altro inverter sempre da 400 W.

Da qui spero di non danneggiare a sua volta l inverter!

[Sandro Calligaro]

Una nota: evita di citare l'intero messaggio, come hai fatto qui sopra (tra l'altro qui l'hai fatto più volte...).

 

L'inverter che hai in mente prevede solo il controllo dell'asincrono.

Siccome l'applicazione è particolarmente semplice e richiede poche prestazioni, potresti provare a far funzionare il tuo motore con un V/f, con curva opportunamente tarata, ma è una cosa che richiederebbe una certa conoscenza, e non sono certo che funzioni.

C'è il serio rischio di surriscaldare il motore, se per caso dovesse stallare.

 

[Dudek89]

Scusami Sandro...all' inizio non pensavo che venissero pubblicati...si non ho letto bene prima la tua risposta quando descrivi inverter TOP per motori Sincroni e non inverter  tradizionali usati per Asincroni trifase! Giusto?...Trovare un altro inverter TOP che possa "risolvere" il problema è troppo costoso e non mi converrebbe. Mi sorge una domanda spontanea...ma la cadenza dei fili U V W sul' azionamento originale (e poi come in tutti i motori di questo genere), perchè deve essere sempre rispettata? Ci sono valori diversi tra gli avvolgimenti e il drive se ne accorge?

Riguardo il controllo V/f si intende creare un controllo di potenza? Se si, sto già capitolando!

Ti prego frustami ...cioè volevo dire riprendimi se sto scrivendo qualche stupidaggine grazie.

 

Luca

[Livio Orsini]

55 minuti fa, Dudek89 scrisse:

ma la cadenza dei fili U V W sul' azionamento originale

 

Si tratta di una convenzione, ovviamente scambiando una fase con un altra si ha l'inversione del senso di rotazione: ad esempio se il motore ruota destrorso e scambi U con V (ma anche U con W o v con W) il motore ruoterà sinistrorso.

 

57 minuti fa, Dudek89 scrisse:

Riguardo il controllo V/f si intende creare un controllo di potenza?

 

No. Un  inverter può avere il controllo di tipo scalare, o vettoriale ad anello aperto (sensorless) o vettoriale ad anello chiuso. Nel controllo scalare si deve imlostare la funzione V/f, ovvero una corrispondenza biunivoca tra frequenza e tensione di alimentazione. Nei parameyri si fissano i 2 punti della retta. A esempio se hai un classico asincrono a 400V si imposterà 400V e 50Hz come punto di arrivo e, ad esempio, 40V 5Hz come coppia di valori di partenza. Con queste impostazioni l'inverter genera una tensione di 40V da 0 a 5Hz, poi la tensione cresce linearmente sino a 50Hz dove il valore sarà pari a 400V

[Sandro Calligaro]

Ribadisco solo, per evitare fraintendimenti, che il controllo scalare ("sinonimo" di "V/f") non si usa, normalmente, per motori sincroni.

Gli inverter con controllo scalare sono tutti pensati per pilotare motori asincroni.

 

Ciò detto, non è da escludere che, per un'applicazione come una ventola o simile, non si riesca ad avviare e far girare accettabilmente un sincrono a magneti permanenti con un controllo scalare, possibilmente programmando rampe di variazione della frequenza molto lente ed un certo tempo di stazionamento a zero.

Di fatto, nei controlli vettoriali sensorless per motori sincroni, l'avviamento viene spesso fatto in open-loop, ossia con un controllo abbastanza simile al V/f, che viene chiamato da qualcuno "I/f".

Mentre nel V/f la tensione e la frequenza variano in modo coordinato (e tendenzialmente proporzionale, al di sopra di una certa velocità), nell'I/f si mantiene costante la corrente (che viene opportunamente controllata) al variare della frequenza. Certamente non si tratta di un metodo di controllo che ottimizza il funzionamento della macchina, né che riesce a garantire l'avviamento a carico.

 

In ogni caso, mi sembra una cosa che, semmai, potrebbe provare una persona esperta.

[Livio Orsini]

5 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:

Ribadisco solo, per evitare fraintendimenti, che il controllo scalare ("sinonimo" di "V/f") non si usa, normalmente, per motori sincroni.

Gli inverter con controllo scalare sono tutti pensati per pilotare motori asincroni.

 

Fai bene a ribadirlo.

 

Io poi son del parere che, al di la di sperimentazioni per soddisfare curiosità personali, quando si lavora bisogna sempre usare gli strumenti adatti. Se uso un sincrcono dc gli accoppio in inverter specifico.

[Sandro Calligaro]

Sì, sono pienamente d'accordo.

Spero che questo uso dei due motori fosse per sperimentazione o comunque non per qualcosa di professionale.

 

[Dudek89]

Certo tutta la cosa è solo per sperimentazione non a uso professionale assolutamente!!! (o per una cosa privata) ...Se lo fosse potrei essere paragonato a un terrorista!!! vi tengo in contatto se ci sono novità vi rinrazio a tutti e due buona serata!!

Luca