Calcolo potenza motore e riduttore per ascensore/montacarichi.

[Simone Bartoloni]

Salve dovrei acquistare un motore elettrico monofase  e un riduttore a vite senza fine per la costruzione di un montacarichi portata 500kg e velocita di 15mt al minuto. Il rullo avvolgicavo all'uscita del riduttore pensavo di utilizzarne uno con diametro 10cm. Chi puo consigliarmi la potenza necessaria del motore e il riduttore da acquistare? 
Ringrazio anticipatamente
Simone 

 

[Semplice 1]

Ciao Simone Bartoloni 

 

Veramente dovresti anche dire quale potrà essere il limite di massima Potenza Elettrica Motore che tu potrai alimentare con la tua Rete Elettrica e se si tratta di Monofase o Trifase.

 

Per questo genere di cose, solitamente, si scopre che si tratta di Privati che dispongono del classico Contatore ENEL da 3 kW (monofase 230 V) che poi, detratti i normali ed irrinunciabili consumi base della Casa, risulta solitamente insufficiente per i motori che poi sarebbero necessari.

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COMUNQUE FACCIAMO DUE CONTI TECNICI (lasciando da parte quelli economici).......

 

La Potenza disponibile netta da esercitare sulla fune che solleva il Carico dovrà essere :

N (Cv) = (Forza (kg) x Velocità (mt/sec)) / 75 = (500 x (15/60)) / 75 = 1,666 Cv (cavalli) = 1,225 kW

 

Utilizzando il tamburo da 10 cm di diametro, con un solo strato di avvolgimento fune e una fune d'acciaio di diametro 6 mm  il tamburo dovrà fare in 1 minuto giri :

n /1' tamburo =  15000 / (3,14 x (100 + 6) = 45,06 giri/min

 

Il Rapporto del Riduttore (a vite senza fine come vuoi tu), utilizzando un motore da 4 poli (1420 n/min)  e il tamburo da 100 mm, dovrà essere :

 Rr = 1420 / 45 = 31,5 che bisognerà adeguare ai rapporti standard che sono disponibili tra le varie marche di Costruttori.

 

Un Riduttore sicuramente reperibile (di qualsiasi Marca) può essere del tipo con pre-coppia di entrata a ruote dentate cilindriche da 3:1 seguito dal Vite S.F. con rapporto 10 :1. Il rapporto totale risulta 30 :1

 

Orientativamente il Riduttore sarà di Grandezza 85 (dove 85 sono i mm di interasse tra la Vite SF e il suo ingranaggio).

 

Un tale Riduttore presenta un Rendimento Complessivo Dinamico di circa 0,78 e pertanto richiede un Motore Elettrico che dovrà essere di 1,225 kW / 0,75 rend. dinamico = 1,633 kW. (rendimento statico, alla partenza da fermo, sarà di circa 0,58).

 

Il Motore Elettrico commerciale impiegabile può essere da 1,8 kW - 4 poli - Monofase 230V- Autofrenante - Esecuzione con alta coppia di spunto (almeno 1,6 la Coppia Normale).

Come dimensioni di carcassa il Motore sarebbe un Grandezza 100 A.

 

E' imprescindibile che il Motore oltre ai dati di Potenza sia AUTOFRENANTE e con ALTA COPPIA DI SPUNTO (almeno 1,6 la Coppia Normale).

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Qualora tu volessi optare per un riduttore non a Vite SF ma ad Assi Paralleli che, sempre con rapporto 30 :1 offre un rendimento complessivo molto più favorevole intorno allo 0,9 allora il Motore Elettrico potrebbe  essere anche meno potente.

All'atto pratico diverrebbe : 1,225 kW / 0,90 rend. dinamico = 1,10 kW (a calcolo) e 1,5 kW come scelta di Motore Elettrico commerciale.

Le caratteristiche generali del motore da 1,5 kW dovranno rimanere le stesse già dette per quello da 1,8 kW.

 

 

 

 

 

 

[Simone Bartoloni]

Innanzitutto la ringrazio per il grande aiuto che mi sta dando, ci sono due cose che non riesco a capire, la prima è perché è importante un motore autofrenante utilizzando il riduttore a vite (il moto non è di natura irreversibile)? mentre invece per quello ad assi paralleli chiaramente è  d'obbligo). La seconda cosa è  utilizzare un motore con alta coppia di spunto serve per ovviare al rendimento statico del riduttore che da fermo è  di 0.58 anziché 0.78? 

Nel caso non riuscissi a trovarlo con alta coppia di spunto posso raggirare il problema comprandone un con più kw? ( non ho la trifase ma monofase 6kw)

Grazie ancora

 

[Semplice 1]

Ciao Simone Bartoloni 

 

Avendo tu un Contatore da 6 kW Monofase è chiaro che potresti montare un motore "più grosso".

Comunque di non più di 2,2 kW dato che questa è la potenza massima che si trova sul mercato dei Monofase Standard.

 

I Motori commerciali con Spunto Normale, per questi livelli di potenza (1,8 - 2.2 kW) hanno Spunto (ossia COPPIA) intorno allo 0,6 - 0,7 della Coppia Nominale ai giri massimi.

 

La Coppia Nominale ai giri massimi per i due distinti motori risulta dalla formula : Mt (kgxmt) = (N (Cv) x 716) / n (n/1) 

 

Per 1,8 Kw (2,448 Cv) : Mt nominale = (2,448 x 716) / 1420 = 1,23 kgxmt  ; Mt spunto = 0,65 x 1,23 = 0,80 kgxmt

Per 2,2 kW (2,992 Cv) : Mt nominale = (2,992 x 716) / 1420 = 1,51 kgxmt  ; Mt spunto = 0,65 x 1,51 = 0,98 kgxmt

 

Volendo avere una Coppia di spunto (sul 1,8 Kw) di almeno 1,6 x si avrà : 1,6 x 1,23 = 1,97 kgxmt ; tale valore risulta molto più alto di quello del 2,2 kW in versione Spunto Normale che arriva solo a 0,98 kgxmt.

 

Dunque bisogna ordinare il Motore sempre e comunque con Coppia di Spunto maggiorata (almeno 1,6 x).

Di norma non vi sono problemi particolari ad avere tali motori in quanto si tratta solo del fatto che il Costruttore monta un condensatore in più oltre a quello già di norma).

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I RIDUTTORI A VSF SONO AUTOFRENANTI ?

 

Si lo sono sempre in varia misura in relazione al rapporto di riduzione esistente tra la VSF e la Corona.

Rapporto 100:1 = Rendimento bassissimo e autofrenatura massima (sia Dinamica che Statica).

Rapporto 7:1 = Rendimento alto e autofrenatura minima (sia Dinamica che Statica)

 

Se si vuole una fermata sicura, al momento voluto e alla posizione stabilita, si deve per forza usare un Motore Autofrenante.

Altrimenti, a seconda del carico che viene movimentato, il punto di fermata reale varierà enormemente o addirittura non vi sarà (il carico va in fuga e si tira dietro tutto l'insieme Riduttore + Motore.

 

Dal punto di vista puramente teorico se il Rendimento Statico è inferiore a 0,50 il Riduttore, una volta fermo, risulta IRREVERSIBILE e non potrebbe essere messo in moto dal carico sospeso. 

 

Però esistono le VIBRAZIONI.....

Quindi  esiste sempre la possibilità che, se intervengono vibrazioni che raggiungono il Riduttore, il carico sospeso possa mettersi in moto di discesa spontaneamente (anche se il Rendimento Statico fosse 0,35).

Una volta iniziata la discesa il rendimento del riduttore migliora (diventa Dinamico, es. 0,55) e il carico non si ferma più.......

 

Comunque nel nostro caso specifico (rendimento statico 0,58) siamo oltre allo 0,50 e dunque il Riduttore risulta STATICAMENTE REVERSIBILE sotto carico.

E' indispensabile avere un Motore Autofrenante

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P.S.

Qui sul Sito siamo tutti "alla pari" ed è normale darsi del tu. 

 

[Simone Bartoloni]

Il 4/7/2020 alle 01:31 , Semplice 1 ha scritto:

Ciao Simone Bartoloni 

 

Avendo tu un Contatore da 6 kW Monofase è chiaro che potresti montare un motore "più grosso".

Comunque di non più di 2,2 kW dato che questa è la potenza massima che si trova sul mercato dei Monofase Standard.

 

I Motori commerciali con Spunto Normale, per questi livelli di potenza (1,8 - 2.2 kW) hanno Spunto (ossia COPPIA) intorno allo 0,6 - 0,7 della Coppia Nominale ai giri massimi.

 

La Coppia Nominale ai giri massimi per i due distinti motori risulta dalla formula : Mt (kgxmt) = (N (Cv) x 716) / n (n/1) 

 

Per 1,8 Kw (2,448 Cv) : Mt nominale = (2,448 x 716) / 1420 = 1,23 kgxmt  ; Mt spunto = 0,65 x 1,23 = 0,80 kgxmt

Per 2,2 kW (2,992 Cv) : Mt nominale = (2,992 x 716) / 1420 = 1,51 kgxmt  ; Mt spunto = 0,65 

 

 

Invece per quanto riguarda la scelta tra motore 220 monofase o motore trifase 220 con inverter cosa mi consigli?

Prendendone uno a 2800giri anziché a 1400 avrei dei benefici?

[Livio Orsini]

44 minuti fa, Simone Bartoloni ha scritto:

Invece per quanto riguarda la scelta tra motore 220 monofase o motore trifase 220 con inverter cosa mi consigli?

 

Usando un motore controllato da inverter hai come beneficio la possibiltà di partire e fermarti con una rampainvece che a gradino; in altri termini parti e fermi senza "scossoni".

Però dato che niente si ottiene gratuitamente e c'è sempre qualcuno che deve pagare, come contropartita hai un dispositivo con rendimento inferiore all'unità, quindi prelevi più potenza dal contatore, anche se migliora il fattore di potenza.

Il sistema diventa meno affidabile perchè hai un componente in più che si può guastare.

L'inverter, anche se installato a regola d'arte, con i filtri prescritti, è comunque una fonte di disturbi ECM e nell'ambiente domestico potrebbe causare qualche problema.

 

Nel caso decidessi per l'uso di un inverter condidera che:

1. Gli inverter si dimensionano sempre per la corrente che sono in grado di erogare, quindi devi scegliere un inverter in grado di erogare in modo continuativo almeno la corrente di targa assorbita dal tuo motore alimentato a 230V (collegamento a "D").
2. Risparmiare pochi euro su questo componente è deleterio. Scegli un inverter di un costruttore affidabile che abbia una buona assistenza in Italia. Personalmete non mi discosto qausi mai da Mitsubishi o da Yaskawa, per i piccoli, mentre per i medio grandi scelgo in funzione anche dell'applicazione. Sempre per le mie persoanali esperienze la migliore soluzione, in caso di sollevamento, è l'accoppiata motore inverter di ABB.

 

47 minuti fa, Simone Bartoloni ha scritto:

Prendendone uno a 2800giri anziché a 1400 avrei dei benefici?

 

Se mantieni costante la velocità all'albero lento, usando un 2 poli piuttosto che un 4 poli, puoi raddoppiare il rapporto di riduzione.

Questo fatto comporta un beneficio solo in fase di accelerazione perchè l'inerzia del carico riportata all'albero motore è divisa per il quadrato del rapporto di riduzione, quindi se raddoppi il rapporto diminuisci l'inerzia vista dal motore di 4 volte.

Però se raddoppi il rapporto di riduzione probabilmente peggiori il rendimento del riduttore. Bisonga verificare bene paragonando i 2 riduttori.

 

 

[Semplice 1]

Ciao Simone Bartoloni 

 

Oltre a quanto già detto da Livio Orsini non c'è molto da aggiungere.

 

Comunque per sintetizzare :

 

--- 1) Se non vi sono motivi di particolare necessità (e nel tuo caso non emerge nulla) allora si usano normalmente motori a 4 poli che, essendo abbastanza bassi di giri, permettono di impiegare riduttori (tipo a VSF) con rapporto di riduzione relativamente contenuto, con rendimento meccanico ancora abbastanza buono, più compatti e meno costosi di altri tupi di Riduttori.

 

--- 2) Per quanto già detto in precedenza, e con un occhio di riguardo alla Coppia di Spunto è ovvio che sarebbe meglio impiegare un Motore Trifase (avendo la disponibilità della Trifase da Rete).

 

Generando la Trifase con Inverter  la situazione va in pareggio e, secondo me, forse non ne vale la pena.

Con l'Inverter, avrai certamente la possibilità di partenze e arresti graduali ma, dal punto di vista della Coppia di Spunto se ne avrà sempre tanta uguale..

Di norma la Coppia di Spunto ottenibile con Inverter è 1,5 di quella Nominale del Motore Trifase che viene azionato.

 

A parità di Potenza di Targa e di Numero di poli  la Coppia Nominale è identica sia per il Motore Monofase che per il Trifase.

 

Dunque far "spuntare" un Motore Monofase equipaggiato del tutto normalmente per Alta Coppia di Spunto (almeno 1,6 della Coppia Nominale) fornisce praticamente lo stesso identico risultato meccanico di un Motore Trifase alimentato da Inverter (sempre 1,5 della Coppia Nominale).

 

Non vorrei andare oltre su questo argomento dato che non vedo che cosa si potrebbe dire in più e che sia di una qualche reale utilità.

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Ti segnalo comunque che, volendo utilizzare un Inverter per comandare il Motore (che oltre ad essere Trifase, ti ricordo, dovrà pure essere Autofrenante ossia munito di Freno di Stazionamento ad Azione Negativa) bisognerà ordinare il Motore Trifase Autofrenante 230/400 V allestito con Alimentazione Freno a 230 V Monofase SEPARATA (alimentazione del Freno separata ed indipendente da quella di uscita dall'Inverte che alimenta il Motore).

 

Pertanto il Freno Motore dovrà essere comandato  con un suo specifico Relè (il quale agirà in sincronia con il Relè che alimenta l'Inverter) che permetterà di alimentare il Freno Motore con la Tensione di Rete (230 V Monofase) e non con quella prodotta dall'Inverter seppure anch'essa 230 V ma Trifase.

 

Questo perché l'Inverter fornisce al Motore una TENSIONE VARIABILE secondo necessità, mentre per mantenere  "staccato" il Freno bisogna disporre di una Tensione sufficientemente costante (come quella della Rete).

 

Comunque, all'atto pratico, il Freno motore sarà di suo in Corrente Continua ma, dato che i Costruttori mettono dentro alla scatola morsetti del Motore un PONTE RADDRIZZATORE MONOFASE con entrata 230 V, per chi deve fare l'allacciamento il Freno "virtualmente" funziona a 230 V Monofase.