Potenza erogata Inverter: misure e correlazione dati

[44Bob22]

Buongiorno a tutti,

spero di aprire la discussione nella sezione corretta e di sollevare domande cui non sono presenti già risposte o discussioni (ho verificato sia qui sia in INVERTER AC e non sembra..)

 

Oggetto: inverter alimentato direttamente in DC da batterie LiPo 100VDC e motore specifico per l'applicazione:

- avvolgimento Delta

- V_fase 67 VAC

- velocità nominale 1300rpm, 44.2Hz

 

Siamo in fase di start up e quindi stiamo verificando i primi cicli e raccogliendo i primi valori di assorbimento.

NOTA BENE: lato AC è relativamente semplice, mentre lato DC è "complicato" con la strumentazione standard, quindi mi sto affidando ai dati disponibili dalla diagnostica dei vari dispositivi, per intendersi BMS batterie e dati inverter.

 

La domanda è semplice: sotto alla velocità di sincronismo la corrente erogata dalle batterie è comparabile alla corrente di fase (al netto del rendimento, alto quindi trascurabile)

Sotto il sincronismo devo ragionare in potenza: coppia motore * rpm confrontata con V_batteria sul DC BUS e corrente erogata dalle batterie

 

Non colgo il motivo di tale differenza sotto alla velocità di sincronismo, potete illuminarmi ?

 

Ringrazio in anticipo    

 

[44Bob22]

Breve aggiornamento, aimè inconclusivo:

 

Test punto di lavoro, dati rilevati:

- velocità motore: 1182rpm

- coppia erogata: 23Nm

- corrente di fase: 115A

- tensione DC bus (batterie) 106VDC

- corrente erogata dalle batterie: 81A

 

Test a vuoto (carico minimo) a velocità nominale motore:

- velocità motore: 1306rpm

- coppia erogata: 2Nm

- corrente di fase: 56A

- tensione misurata con multimetro ai capi dell'inverter: 75Vac

- tensione DC bus (batterie) 106VDC

- corrente erogata dalle batterie: 12A

 

Nuovamente grazie

 

 

[Livio Orsini]

Ti faccio una domanda che sembra banale, ma è fondamentale. Con quali strumenti (marca e modello) hai misurato correnti e tensioni alternate lato motore?

 

Marca e modello dell'inverter e del motore o, meglio, data sheets di entrambi (anche un link dove leggerli va bene).

Senza questi dati possiamo fare solo congetture con poco senso.

[44Bob22]

Gent.mo Livio,

Domanda corretta e chiara.

Il multimetro con cui ho misurato le V di fase del motore è del tipo True RMS.

Per gli atri strumenti devo chiedere ai costruttori di batteria e inverter, speriamo siano celeri e completi nel fornire i dettagli

 

Per chiudere il cerchio, recupero le curve di rendimento del motore, in entrambi gli scenari eravamo ben al di sotto dei 15kW nominali indicati in targa motore

 

Grazie

 

[Livio Orsini]

C'è comunque un punto fondamentale: la potenza assorbita dal motore, divisa per il rendimento dell'inverter deve eguagliare la potenza erogata dalla batteria.

Bisognerebbe conoscere il cosphi del motore per poter determinare la potenza assorbita. Il rendimento dell'inverter dovrebbe essere comunque superiore a 0,92.

Il motore è un asincrono? O è un brushless sinusoidale? Altro tipo?

[44Bob22]

Buongiorno,

il motore è asincrono 3-fase, nel seguito riporto i dati di targa completi:

 

Potenza nominale: 15,5 kW

Tensione nominale: 67 Vac 

Corrente nominale: 170 A

Velocità nominale: 1300 rpm (4 poli, 44.2Hz)

Efficenza: 93% 

Power factor: 0.81

 

 

L'inverter è derivato dalle applicazione mobile (carrelli con opertaore o sistemi autonomi tipo AGV).

E' alimentato direttamento dalla batteria tipo LiPo (tensione nominale 99.9VDC).

Non ho il dato della efficienza, ma concordo anche io che 92% di resa è più che conservativo 

 

 

Grazie

 

Modificato: 30 maggio da 44Bob22

[Livio Orsini]

Il 29/5/2024 alle 12:24 , 44Bob22 ha scritto:

La domanda è semplice: sotto alla velocità di sincronismo la corrente erogata dalle batterie è comparabile alla corrente di fase (al netto del rendimento, alto quindi trascurabile)

Sotto il sincronismo devo ragionare in potenza: coppia motore * rpm confrontata con V_batteria sul DC BUS e corrente erogata dalle batterie

 

Venendo alla domanda iniziale.

La potenza meccanica erogata dal motore è sempre data dall'equazione P = w * Cm. Dove P è espressa in Watt, Cm è espressa in Nm e w è espressa in rad/sec.

Dividendo la potenza meccanica erogata per il rendimento, sempre minore di 1, si ottiene la potenza elettrica assorbita.

Questo indipendentemente dalla velocità del motore, sia che essa sia maggiore, uguale o minore della velocità di sincronismo, se si tratta di un motore in alternata, ma la forumal è valida per qualsiasi tipo di motorre rotante.

 

Se l'inverter è tarato in modo corretto varierà la tensione in funzione della frequenza generata, secondo un segmento di retta teorico, che ha la sua origine alle coordinate 0,0 ed un'altro punto alla velocità nominale ed alla tensione nominale.

 

Nel caso in esame dovremmo avere 67 V alla frequenza di 44,2Hz.

Se l'inverter è a controllo scalare si dovrà dare un'origine differente da zero, normalmente si imposteranno 7v a 4Hz.

Se l'inverter è a controllo vettoriale, una volta fissato il punto di arrivo con 67V a 44,2Hz, poi la regolazione stabilirà la tensione in funzione delle specifiche necessità del motore. Però i valori saranno molto simili alla retta teorica.

 

Sempre in modo terorico, un buon azionamanto composto da un motore asincrono pilotato da un inverter a controllo vettoriale, manterrà costante, all'incirca al valore nominale, la coppia motrice erogabile su tutta la gamma di velocità.

 

Da ultimo, ma non ultimo, la coppia nominale del motore è la massima coppia che questo può erogare con continuità a tempo indefinito.

 

Io però non ho ancora capito la tua domanda. Sarà un mio limite, ma non riesco a capire cosa ti proponi e che informazioni stai chiedendo al forum.

[44Bob22]

Buongiorno Livio,

grazie del riscontro.

 

La mia campagna di raccolta dati ha lo scopo di identificare:

1. i consumi del sistema alimentato a batteria
2. la potenza richiesta al motore

L'indagine al punto 1 deve validare la riserva energetica installata nel pacco batterie rispetto al ciclo di lavoro ipotizzato

L'indagine al punto 2 deve validare la potenza meccanica erogata rispetto a quella attesa

 

Sono stato sommario, non ho indicato il funzionamento del macchinario, specificato cicli, carico o altro, ma in soldoni devo validare i calcoli della ingegneria.

 

Tornando ai dubbi posti, i primi dati rilevati (rif. secondo messaggio della discussione) sono decisamente contrastanti (esempio in condizione di "carico" il motore assorbe 3.3kW elettrici mentre i consumi indicati dalla batteria sono pari a 8.6kW).

Posto che cercavo una conferma nel metodo di valutazione (P_elettrica assorbita dal motore= Cm*w/eff vs P_elettrica erogata batterie= V*I), avete correttamente messo in discussione gli strumenti utilizzati ed il loro ambito di applicazione (non ho ancora le info ma con molta probabilità la misura di corrente lato batteria è "sporcata" dall'inverter)

 

 

A titolo di aggiornamento, ho ricevuto i dati di efficienza e fattore di potenza del motore così da verificare i dati di coppia indicati dall'inverter (lato AC è più semplice misurare tensione di fase e corrente)

 

Vi aggiorno con qualche dato a breve

 

Grazie