Controllo Motore Dc A Coppia E A Potenza Costante In Simulink

[brunosso]

Salve a tutti, volevo chiedervi come continuare questo progetto di Controllo di un Motore DC, con regolazione di tensione di Armatura (coppia costante) e regolazione di tensione di Eccitazione (Potenza costante o deflussaggio).

Sono riuscito a creare la prima parte, e se nel blocco Omega Rif impongo una velocità, il motore la mantiene, fino al massimo di 209 rad/sec (che dovrebbe essere la velocità nominale per questo modello di motore). Tutto questo fatto con un tensione di eccitazione costante a 300V (sempre dalle specifiche del modello).

Ora so che per regolare il deflussaggio devo agire sulla tensione di eccitazione, ma non so bene come continuare!

I miei dubbi sono:

1. Sicuramente la tensione di armatura, deve mantenersi al valore nominale, relativo alla velocità di 209 rad/sec?

2. Dovrei creare un blocco di switch tra le tensioni di armatura ed eccitazione?

3. è corretto usare 2 chopper?

spero di non essere stato confusionario, e vi ringrazio dell'aiuto

[Livio Orsini]

Per facilitarti le cose ti descrivo velocemente come operano normalmente queste regolazioni.

La corrente di eccitazione è inizialmente quella nominale,

Aumentando il riferimento di velocità si fa crescere la tensione di armatura sino al raggiungimento del valore suo nominale (400 V p.e.) Raggiunto questo valore se la velocità effettiva è ancora inferiore al valore di riferimento si inizia a diminuire la tensione di eccitazione in modo che si riduca il flusso ed aumenti la velcità, perchè lo scopo del deflussaggio controllato è unicamente il superamento della velocità nominale acettando di far lavorare il motore in regime di potenza costante.

Dovrei creare un blocco di switch tra le tensioni di armatura ed eccitazione?

No il valore della tensione di armatura viene mantenuto costante e si agisce sulla tensione di eccitazione.

è corretto usare 2 chopper?

Se pensi di usare chopper ne devi usare 2, anche se per questo tipo di regolazioni non ha molto senso. Lo scopo dei regolatori chopper nel controllo di velocità dei motori cc è aumentare la velocità di risposta dell'azionamento. Una rregoalzione che preveda il deflussaggio è lenta per definizione. Solitamente si usa un alimentatori a tyristori 3 fasi totalcontrollato sull'armatura ed un monofase totalcontrollato sull'eccitazione.

Tra l'altro con il chopper, durante la fase di frenatara, hai anche il problema dello smaltimento dell'energia generata dal motore, doppio in questo caso.

Inoltre il regolatore di eccitazione deve evare una banda molto inferiore a quella del regolatore di armatura.

[brunosso]

grazie per la celere risposta!

Allora non ne sono molto sicuro, e non ho modo di chiedere al professore fino a martedì, ma secondo le mie intuizioni, e dai diagrammi a blocchi fatti a lezione, l'unico ingresso dell'azionemento è la Omega Rif.

Quindi se come dice lei "il valore della tensione di armatura viene mantenuto costante e si agisce sulla tensione di eccitazione", nel tratto a Coppia costante, dovrei anche alimentare a tensione di armatura nominale?

Non vorrei dire fesserie, e vorrei capire se è fattibile un controllo con un solo riferimento, del tipo se la Omega Rif è minore della velocità nominale, allora lavora nel tratto a Coppia Costante, altrimenti va in deflussaggio

[Livio Orsini]

e vorrei capire se è fattibile un controllo con un solo riferimento,

Non solo è fattibile, ma tutti questi regolatori lavorano proprio in questo modo.

dovrei anche alimentare a tensione di armatura nominale

Teoricamente si. Anche se nei casi pratici c'è un leggero pendolamento per aumentare la velocità di risposta del sistema.

In pratica si inizia il deflussaggio ad un valore della tensione di armatura minore di un 5% circa del valore nominale. In questo modo si possono correggere istantaneamente le piccole variazioni di velocità agendo solo sulla tensione di armatura, il cui anelle è di circa un ordine più veloce di quello di eccitazione.

PS sul forum ci consideriamo tutti amici e colleghi, quindi il tu amichevole va più che bene.

[Mirko Ceronti]

Solitamente si usa un alimentatori a tyristori 3 fasi totalcontrollato sull'armatura ed un monofase totalcontrollato sull'eccitazione.

Ho avuto il piacere di lavorare con questi tipi di controllo, denominati "a regolazione mista".

In più ricordo anche, che il monofase total controllato sull'avvolgimento di campo (eccitazione) lavorava a corrente costante, per compensare l'aumento di resistenza ohmica dell'avvolgimento di campo stesso causa al riscaldamento durante la lavorazione. (il coefficiente positivo di temperatura del rame, è un parametro che si teneva in considerazione)

Ricordo anche a memoria i valori di resistenza ohmica dell'avvolgimento di eccitazione; 22 Ohm a motore freddo (Lunedì mattina motore da 38,5 Kw) e 30 Ohm a motore in piena lavorazione e quindi a regime termico raggiunto.

Quando quest'ultimo veniva soddisfatto, anche la tensione di eccitazione in uscita al suo alimentatore a Tiristori era salita come valore, rispetto a quello di quando si era partiti (a freddo)

Il pilotaggio a coppia costante veniva sfruttato durante l'operazione di tintura del tessuto all'intermo del cestello movimentato a bassi giri dal motore di cui sopra.

Poi, in fase di centrifuga, si passava al deflussaggio, per far raggiungere al motore i 3000 R.P.M. ed al cestello di tintura i 500 R.P.M.

Scusate l'Exploit, ma leggendo questo 3D sono stato raggiunto da un attacco di nostalgia di quegli splendidi macchinari che mi forgiarono

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Mirko quello che scrivi in ordine al variare della resistenza di campo è vero, tanto che io ho iniziato scrivendo: "La corrente di eccitazione è inizialmente quella nominale".

Ti ricordi, per caso, anche marca e modello dei convertitori?

Oramai i motori cc son sempre meno usati perchè costa emno lavorare con gli asincroni pilotati da inverter, che sono anche molto più robusti.

Un mio vecchio insegnate di eelttrotecnica soleva paragonare i cli asincroni ai cavalli da tiro ed i motori in continua ai purosangue da corsa. Purtroppo c'è sempre meno bisogno dei purosangue da corsa, in tutti i campi; son sempre i castroni da tiro impiegati anche per lavori da purosangue. lo sivede anche nella vita di tutti i giorni.

[Mirko Ceronti]

Ti ricordi, per caso, anche marca e modello dei convertitori?

Ehi...allora...la marca dei convertitori era Lenze, il modello di quello adibito al pilotaggio di armatura era (mi sembra) un 4800, o 4900 non ricordo limpidamente.

Il motore era anch'egli un Lenze con 2 targhette separate (una sulla scatola di morsettiera, l'altra sulla carcassa) che ora ho qui riunito in un unico disegno

http://upload.plcwww.com/files/20/Targhetta%20Lenze.jpg]http://

L'azionamento che invece gestiva l'eccitazione, era di sicuro un Lenze anche quello, ma non ricordo il numero del modello, poichè per problemi di aerazione, a quello avevamo tolto il coperchio frontale, e quindi ogni volta che aprivo il quadro generale della macchina, il numero non mi saltava più all'occhio come invece accadeva per il suo collega d'armatura.

Era comunque un azionamento analogico, ovvero le tarature erano tramite trimmer, e non attraverso parametri impostabili direttamente da tastierino come per il 4800.

Altro non mi viene in mente.

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Allora era roba abbastanza recente. Era solo una curiosità.

Mi da anche un'idea di chi può aver fatto l'elettornica delle macchine (pensando che era un clazificio).

[brunosso]

Ok solo una cosa non mi è ancora chiara.

Fin ora sono riuscito a far lavorare il motore, nel tratto a Coppia costante, imponendo una Omega Rif, la ottengo sul motore.

Questo finchè non arrivo alla Omega nominale del motore (che in questo caso è di 209 rad/sec).

Il mio dubbio è per far lavorare il motore in deflussaggio, devo fin dall'inizio alimentare la macchina con la tensione nominale (240V) valore per il quale si ha la corrente nominale? quindi devo bypassare fin dall'inizio il chopper che agiva sul primo tratto a coppia costante?

[Livio Orsini]

devo fin dall'inizio alimentare la macchina con la tensione nominale (240V) valore per il quale si ha la corrente nominale?

Scusa ma sai come funziona un motore cc ad eccitazione separata? perchè o non ti sai spiegare o stai facendo tanta confusione.

La corrente di armatura dipende esclusivamente dalla coppia richiesta al motore. la funzione di trasferiemento è C_m = k_Cm * I_A per flusso costante.

Mentra la velocità angolare vale w = K_V * V_A senpre per flusso costante.

Se hai un riferiemnto di velocità, al cresecere della velocità di consegna crescerà la tensione di armatura sino al suo valore nominale; da questo punto in poi la tensione rimane costante e diminusce il valore del flusso sino a raggiungere la velocità di consegna.

Modificato: 13 maggio 2012 da Livio Orsini

[brunosso]

il funzionamento lo conosco, mi è chiaro. Mi viene difficile implementare in simulink una cosa del genere! Uso simulink da pochissimo, e quindi non mi viene semplicissimo. Dopo il raggiungimento della Omega Base, il chopper deve lavorare ancora? Non so che blocchi usare per gestire questo scambio, perchè quasi tutti gli switch di simulink sono di segnale, pochissimi sono di tipo elettrico.

[Livio Orsini]

Allora se ti è chiaro il funzionamento dovresti capire che non sono necessari switches di sorta.

Cerco di spiegartelo con esempi numerici.

Poniamo di avere un motore con velocità nominale paria 2000 rpm e velocità massima pari a 4000 rpm. La tensione di armatura nominale è pari a 200 V, mentre la corrente di campo per saturazione del flusso è pari a 4 A.

Ammettiamo di voler raggiungere la velocità massima.

Le condizioni imiziali saranno V_armatura = 0, tensione di campo sufficiente per ottenere una I_c >= 4A.

Dai il riferimento di velocità. Lerrore di velocità farà aumentare la tensione di armatura tentando di annullare l'errore di velocità.

Raggiunta la tensione di 200V la tensione non può più crescere. Il valore rimarrà costante e verrà attivato il regolatore di tensione del circuito di campo.

Ti serve un comparatore che al raggiungimento del valore limite della tensione di armatura, attivi la regolazione sul circuito di campo.

[brunosso]

Il problema è che non ho chiaro, che ingresso dare al regolatore di Campo. Ho costruito un PID, in base alla FDT della macchina, ma non so che ingresso dare a questo pid, l'unica cosa che so è che l'uscita del PID, come per il PI d'armatura, deve comandare il chopper di campo.

[Livio Orsini]

Mai studiato uno schema di un regolatore commerciale con riduzione del flusso?

Solitamente si fissa un livello massimo alla tensione di armatura; quando l'errore di velocità porta a superare questo livello si abbassa il riferimento del regolatore di campo. Il regolatore della tensione di armatura è saturo quindi la tensione di armatura non può aumentare. Ci sono deverse filosofie per effettare questa commutazione.

Tu immaginala come 2 regolatori in parallelo: il primo saturo e la sua saturazione è la soglia di aprtenza del secondo regolatore.

[brunosso]

mi puoi dare qualche sigla di qualche regolatore commerciale, che svolge queste funzioni?

[Livio Orsini]

Tuti i costruttori di convertitori li hanno a catalogo. Normalmente sono covertitori a SCR alimentati da rete.

Tra gli Italiani i primi 2 che vengono in mento sono SCS e SIEI.