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Ridurre la velocità di un piccolo motore asincrono

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Libero51

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GigaWatt


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Msg:1276

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Inviato il: 21/11/2008,10:01

Ciao a tutti , dovendo ridurre la velocità di un piccolo motore asincrono monofase ho usato un semplice trasformatore riducendo opportunamente la tensione ed in alternativa un regolatore elettronico. Entrambi i sistemi funzionano in una certa misura ma la coppia del motore si riduce notevolmente. Occorrerebbe un convertitore di frequenza che riduca frequenza e tensione ma il costo è generalmente spropositato per noi pazienti utilizzatori di "rottami" vari. Le mie conoscenze elettroniche non sono sufficientemente evolute per sviluppare un'idea semplice che mi appare possibile . Con un diodo in serie potrei facilmente produrre una serie di semionde positive discontinue. Se tali semionde venissero inviate alternativamente al carico invertendo, per esempio, le semionde pari il carico verrebbe alimentato con le semionde discontinue positive e negative a metà frequenza. Un condensatore in parallelo al carico potrebbe trasformare l'onda alternata discontinua in un' onda triangolare ed il motore potrebbe un pò rumorosamente funzionare senza grossi problemi. Dopo il diodo un quartetto di diodi controllati inseriti a ponte potrebbe agevolmente alimentare carico e condensatore. rimane da progettare il circuito di innesco dei diodi controllati e valutare se il tutto possa effettivamente funzionare.
Non ho di proposito preparato il disegnino per verificare che l'idea sia comprensibile.
Si potrebbe poi pensare ad un circuito più complesso che "saltando" altre semionde produca la divisione di frequenza e di tensione per tre o per quattro .

Un saluto a tutti.



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Libero51

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Msg:1276

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Inviato il: 23/11/2008,08:57

Ciao a tutti , proseguo il mio tentativo con un idea forse ancor più semplice.Nel disegnino che allego un adeguato circuito di controllo provvede ad eccitare il gate del triac "saltando" un periodo. Il filtro LC diminuisce la discontinuità.Appena avrò tempo farò qualche tentativo, l'aiuto degli elettronici evoluti per progettare il circuito sincrono di innesco è sicuramente gradito insieme a critiche e proposte.Ciao a tuttihttp://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/2/2/6/2/4/8/7/1227426913.jpg



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Ferrobattuto

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Msg:4117

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Inviato il: 23/11/2008,14:42

Salve a tutti.
Ciao Libero, ma ho l'impressione che così la frequenza sarebbe comunque fissa, limitata ai sottomultipli di quella di rete. Se per te va bene, il motore avrebbe delle "marce" con regimi fissi (1/2 - 1/3 - 1/4....), ma il gruppo "L-C" dovrebbe essere dimensionato per ogni frequenza differente, e la tensione sarebbe naturalmente la media risultante. (Spero di non aver detto cavolate....). Per il salto di periodi, oggigiorno coi PIC si fa di tutto, ma anche con un divisore programmabile non dovrebbe essere impossibile. Gli "spaziali" dell'elettronica dovrebbero poterci riuscire.
Con un'inverter invece si dovrebbe poter avere una variazione continua, non dico proprio da zero al massimo, ma quasi. Esistono degli integratini ormai comuni e quasi obsoleti, al quale basta aggiungere la parte di potenza, che controllano sia la tensione che la corrente in uscita, coi quali si possono fare sia inverter che alimentatori switching, naturalmente in onda quadra, che però penso si possa "smussare" con opportuni accorgimenti. Il problema semmai sarebbe dover traslare tutto dalla bassa all'alta tensione....
Se pensi sia interessante, e se nessun'altro nel frattempo ha idee migliori, se ne può riparlare.
Saluti all'inventiva.
Ferro

 

Libero51

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Msg:1276

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Inviato il: 23/11/2008,18:31

Ciao a tutti e ciao ferro , quello che hai scritto mi sembra tutto vero. Il problema che mi sono posto era quello di verificare se esistesse una soluzione veramente semplice ed economica per dimezzare la velocità del motore in modo sufficientemente stabile rispetto al carico. Sicuramente la variazione continua offre maggiori possibilità ma nel mio caso due o tre marce pilotabili con la chiusura di semplici contatti sarebbe più che sufficiente. Il motore è generalmente sufficientemente robusto e penso che funzionerebbe anche senza gruppo LC , girerebbe un pò rumorosamente a piccole martellate a causa delle "strette" semionde che però arriverebbero con il giusto "ritmo" . La soluzione potrebbe avere un senso se veramente economica ma risolverebbe tanti problemi per chi non abbia proprio bisogno della regolazione continua e sperimenti con materiale di recupero.


Un saluto a tutti.



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Ferrobattuto

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Msg:4117

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Inviato il: 24/11/2008,11:28

Salve a tutti.
Ciao Libero, il problema è di dividere la frequenza prendendo una alternanza ogni due o tre, ma soprattutto di dare al motore alternativamente una semionda positiva e una negativa, in modo che funzioni regolarmente. Dare tensione "a casaccio" senza sincronizzazione significa beccarne una quì e una lì come vengono vengono, con buona probabilità di darne di seguito diverse dello stesso segno. In questo modo il motore perde rendimento e forza. Per il funzionamento non c'è problema, in genere i motori asincroni, sia trifasi che monofasi, funzionano discretamente anche con onde quadre, anche se la rumorosità aumenta e il rendimento cala un po'. Una soluzione del genere sarebbe ottima per il mio tornietto, che ha solo tre "marce", e che in quel modo potrebbero essere incrementate di molto.
Saluti.
Ferro

 

Keyosz
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Msg:1959

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Inviato il: 3/7/2009,16:27

Ciao a tutti!

Premesso che non mi intendo tanto di motori asincroni e quindi non so bene come si potrebbero comportare con degli impulsi mancanti, ma con un microcontrollore è veramente banale implementare la logica ipotizzata da Libero51, basta prendere il 50Hz abbassarlo di tensione, radrizzare entrambe le semionde (ponte radrizzatore) in modo da avere una pulsante a 100Hz e mandarla su un ingresso a interrupt, poi con due contatori si pilotano due uscite che con opportuni optoisolatori andranno a pilotare due triac.
Però nella mia esperienza ho notato che i motori asincroni con degli spazi morti perdono parecchia coppia, per esempio avevo una piccola pompa vacumm che con l'inverter ad onda modificata, che altro non è che un onda quadra con una pausa tra semionda positiva e negativa, non ne voleva sapere di partire, anche alzando il valore efficace della tensione che comunque era di 220V, poi invece usando un inverter sempre ad onda quadra ma 50-50% dity-cycle ovvero con passaggio immediato da semionda positiva a negativa, funzionava benissimo!

Non vorrei che poi la tua pompa non parte ed ha problemi di spunto....

Sicuramente si può anche fare con una logica calbata ma oggiogiorno sono diventato pigro e faccio un pò tutto con i micro....

Un altro metodo economico sarebbe quello di radrizzare e livellare la 220 su un condensatore, e poi con dei mosfet di quelli ad alta tensione (tipo quelli degli stadi di ingresso degli alimentatori pc) rigenerare una AC ad onda quadra ma quindi variando la frequenza, però credo che ci siano dei limiti abbastanza restrittivi, perchè se per esempio mandassi 10Hz le bobine del motore assorbirebbero molta più corrente e magari si brucerebbe, o sbaglio?

A livello industriale usano gli inverter, che altro non fanno che radrizzare e livellare la AC, poi con dei mosfet pilotati in pwm e circuiti L-C ricreano una sinusoide in uscita della quale variano frequenza e ampiezza in modo da tenere sotto controllo il motore, gestiscono anche lo sfasamento (ritorni induttivi del motore) il che ha l'effetto pratico di inchiodare il motore alla velocità prefissata (effetto frenata), questo da prove pratiche con dei colleghi su dei macchinari.

 

Lupo cattivo

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Msg:1137

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Inviato il: 3/7/2009,16:58

Ehm...spiegate ad un ignorante cos'è un motore asincrono? Qui su wikipedia, ho trovato una spiegazione, ma non mi è chiaro, perchè gira più piano il rotore?
Per capirci; una volta feci girare la dinamo delle mia bicletta alimentandola con una decina di volt alternati a 50 Hz e dandogli un bell'avvio con le dita: era un motore sincrono?

 

Libero51

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Msg:1276

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Inviato il: 3/7/2009,17:29

CITAZIONE (Keyosz @ 3/7/2009, 17:27)
. . . Però nella mia esperienza ho notato che i motori asincroni con degli spazi morti perdono parecchia coppia, per esempio avevo una piccola pompa vacumm che con l'inverter ad onda modificata, che altro non è che un onda quadra con una pausa tra semionda positiva e negativa, non ne voleva sapere di partire, anche alzando il valore efficace della tensione che comunque era di 220V, poi invece usando un inverter sempre ad onda quadra ma 50-50% dity-cycle ovvero con passaggio immediato da semionda positiva a negativa, funzionava benissimo!
. . . Un altro metodo economico sarebbe quello di radrizzare e livellare la 220 su un condensatore, e poi con dei mosfet di quelli ad alta tensione (tipo quelli degli stadi di ingresso degli alimentatori pc) rigenerare una AC ad onda quadra ma quindi variando la frequenza, però credo che ci siano dei limiti abbastanza restrittivi, perchè se per esempio mandassi 10Hz le bobine del motore assorbirebbero molta più corrente e magari si brucerebbe, o sbaglio?
. . . A livello industriale usano gli inverter, che altro non fanno che radrizzare e livellare la AC, poi con dei mosfet pilotati in pwm e circuiti L-C ricreano una sinusoide in uscita della quale variano frequenza e ampiezza in modo da tenere sotto controllo il motore, gestiscono anche lo sfasamento (ritorni induttivi del motore) il che ha l'effetto pratico di inchiodare il motore alla velocità prefissata (effetto frenata), questo da prove pratiche con dei colleghi su dei macchinari.

Ciao Keyosz , che dire ? le tue riflessioni hanno tutte un senso ed un povero elettrotecnico di altri tempi è talmente abituato alla semplificazione sinusoidale che prova un disagio tremendo tra i picchi ed i ripidi dirupi del paesaggio con le onde . . . quadre.
Che la mia sia un'idea un pò stramba è . . . normale . . . faccine/sick.gif
Nel mio schemino ho cercato di riempire i "buchi" tra una semionda e l'altra con un gruppo LC che andrebbe opportunamente dimensionato, in modo sicuramente più massiccio di quanto previsto dalla ricostruzione in pwm . Non sbagli affatto a preoccuparti dell'abbassamento di tensione necessario per diminuire la corrente a frequenza inferiore. In teoria la reattenza induttiva degli avvolgimenti decresce linearmente con il diminuire della frequenza ed a parità di tensione la corrente crescerebbe linearmente con il diminuire della reattanza e della frequenza .
In un inverter dedicato a pilotare un tale motore in frequenza la tensione infatti diminuisce al diminuire della frequenza in modo che la corrente e la coppia rimangano costanti . . . in teoria. In pratica l'analisi è sicuramente più articolata e complessa.
Il gruppo LC aiuta contemporaneamente a riempire il "buco" abbassando la "cresta" della semionda così grossolanamente prelevata dai diodi.
La prova sul banco toglierebbe i dubbi e farebbe probabilmente fallire l'idea un pò trucida,
Ma proverei volentieri

Ciao Lupo , si , la dinamo di una bicicletta non sa di essere anche un motore sincrono.
Avviarlo con le dita non è il massimo , ma tu , nel piccolo, hai simulato un'avviatore che in una centrale di produzione è indispensabile , il procedimento è molto interessante e . . . un pò più complesso.

Un saluto a tutti . . . faccine/sick.gif




Modificato da Libero51 - 3/7/2009, 18:47


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Libero51

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GigaWatt


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Msg:1276

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Inviato il: 25/9/2009,06:03

CITAZIONE (Keyosz @ 3/7/2009, 17:27)
. . . A livello industriale usano gli inverter, che altro non fanno che radrizzare e livellare la AC, poi con dei mosfet pilotati in pwm e circuiti L-C ricreano una sinusoide in uscita della quale variano frequenza e ampiezza in modo da tenere sotto controllo il motore, gestiscono anche lo sfasamento (ritorni induttivi del motore) il che ha l'effetto pratico di inchiodare il motore alla velocità prefissata (effetto frenata), questo da prove pratiche con dei colleghi su dei macchinari.

Ciao Keyosz , nella sezione EOLICO, Fly1971 ci ha fotografato lo statore ed il rotore di un motore hub ricavato da una bicicletta elettrica; quando, scorrazzando sul web , ho letto il link:

http://clienti.tio.ch/img_articoli/2009061...olo_tecnico.pdf

mi sono ricordato di questa discussione rimasta in sospeso.
Anche per il motore hub la centralina pwm (Pulse Wave Modulation) provvede a fornirgli l'opportuna alimentazione.
Si tratta essenzialmente di un motore trifase sincrono con molti poli ,adatto quindi per basse velocità e forti coppie di rotazione.
Il concetto di sincrono per un motore a velocità variabile a prima vista lascia un pò perplessi, in questo caso non si ottiene un regime di rotazione fisso in quanto l'alimentazione fornisce un sistema alternato trifase a frequenza e tensione variabile.
Il sincrono si riferisce al fatto che la centralina , in qualche modo, "sente" l'angolo del motore e provvede ad alimentare gli avvolgimenti con lo sfasamento necessario per farlo avanzare . . . o frenare. (passo passo?, step to step?)
E' probabile che fly1971 riesca a capire sul banco se è possibile ottenere il funzionamento da generatore , senza centralina alcuna , prima che io riesca a comprendere a fondo la reale interazione tra 40 magneti ed un'avvolgimento trifase multipolare avvolto su 36 cave.
Per ora la mia rimane un' intuizione , tutta da verificare , ma l'uso eolico di tale motore mi sostiene.
E' probabile che il fenomeno di incollaggio magnetico tra statore e rotore sia minimo visto la dissimmetria tra numero di poli e di cave.
Ma ritorniamo all'inverter a frequenza e tensione variabile.
Mi rendo conto che la mia idea originaria di usare semionde intere e smistarle per ottenere step fissi di rotazione è perlomeno . . . bizzarra ma il problema di modificare efficacemente la velocità di un motore asincrono rimane.
Ho visto da qualche parte sul forum il circuitino dell'inverter "classico" in pwm mi chiedo se sia semplice ottenerne una efficace variazione di frequenza e di tensione in uscita.
Visto che l'inverter "vedrebbe" il motore come una reattanza in cui la componente induttiva è notevole
occorrerebbe un controllo che abbassi la tensione in uscita in concomitanza con la riduzione di frequenza.

Un saluto a tutti . . . faccine/sick.gif



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fly1971

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MegaWatt


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Msg:544

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Inviato il: 25/9/2009,13:38

CITAZIONE (Libero51 @ 25/9/2009, 07:03)
Il sincrono si riferisce al fatto che la centralina , in qualche modo, "sente" l'angolo del motore e provvede ad alimentare gli avvolgimenti con lo sfasamento necessario per farlo avanzare . . . o frenare. (passo passo?, step to step?)

Ciao, libero, credo che il modo in cui la centralina " sente " l'angolo del motore lo fa attraverso tre sensori Hall montati sullo statore , sul mio mio HUB ce ne sono tre sono montati sull ato opposto di dove ci sono i fili delle fasi, ho dimentnicato a farne un afoto , cmq si vede in quella del particolare c'è una guaina che viene della parte opposta, infatti avevo pensato di usare uno dei sensori come contagiri, ma nella cavita dell'asse non riesco a farci passare più nulla , sono riuscito ad inserire tre solo tre fili da 1,5 mmq perle fasi, quindi usero ilsistema del tachimetro della bici.
Cmq su quel sito che ho indicato io ci sono anche gli schemi di come sono collegate le varie bobine tra di loro in funzione dello schema, ti ho messa quella realtiva al mio presunto schema degli avvolgimenti montato sullo statore.
in questa pagina c'è lo schema della configurazione che mi trovo sul motore
http://www.powercroco.de/Schema3.html
Purtroppo è in tedesco non c'è una versione inglese, l'unica cosa è fare il traslete con google e navigare nelle relative pagine
http://www.powercroco.de/index.html
Un curiosità a riguarda delle centraline o meglio i regolatori di velocità sui motori brushless ( che rispettano tutti e configurazioni del sito da me indicato) di aereomodelli, non hanno i sensori Hall, in pratica appena si da tensione al regolatore da un impulso iniziale al motore ( fa un piccolo moviemnto) e forse da quello piccolo movimento legge quello che gli arriva dalle bobine e capisce in che posiszione è lo statore con i magneti.

Volevo allegare un file dove spiegava il funzionamento dei motori sincroni con relativi calcoli per le fasi ecc , molto interessante, ma purtroppo non lo accetta e di 4Mb è troppo grande spezzarlo in più parti.
Il nome dle file è
Una domanda ai moderatori del sito, si potrebbe aumentare le dimensioni su i file allegati?
sono riuscito a trovare il codice sorgente
http://www.unipv.it/energy/costruzioni_ele...incro_stat1.ppt



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Libero51

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GigaWatt


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Msg:1276

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Inviato il: 28/9/2009,11:02

CITAZIONE (fly1971 @ 25/9/2009, 14:38)
. . . in pratica appena si da tensione al regolatore da un impulso iniziale al motore ( fa un piccolo moviemnto) e forse da quello piccolo movimento legge quello che gli arriva dalle bobine e capisce in che posiszione è lo statore con i magneti.
. . .

Ciao fly1971 , ben fatto sicuramente il documento che hai presentato, ma non ho trovato riferimenti agli avvolgimenti di un motare HUB che mi sembra una cosa . . . diversa ?
Mentre tu provi sul banco a capire cosa "esce" dagli avvolgimenti quando lo "costringi" a girare , io cercherò di capirlo sul mio "banco virtuale". Aggiornerò il simulatore dell"Alternatore elementare" inserendo il motore HUB . chissà che non riesca a capirci qualche cosa.
In effetti io sto "dando la caccia " all'inverter a frequenza e tensione variabile " per pilotare il motorino asincrono monofase che "soffia" nella mia caldaia a legna a fiamma rovescia .
Tenterei di stabilizzare la temperatura dei fumi (200 °C) modificando la velocità della soffiante
Siccome il motore HUB viene alimentato da un dispositivo "simile" va anche bene parlarne qui o nella discussione che hai aperto sul motore da bici elettrica . Ti seguirò comunque in attesa che gli elettronici più in gamba di me si facciano avanti.

Ciao a tutti . . . faccine/sick.gif

P.S. elettrotecnica, elettronica , riscaldamento, eolico : quanti riferimenti !



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eneo

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Inviato il: 28/9/2009,11:56

libero ma non potresti usare un classico variatore di frequenza per modificare i numeri di giri del motore? perche' a tensione variabile?

 

NonSoloBolleDiA...

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Inviato il: 29/9/2009,03:04

http://www.spelektroniikka.fi/kuvat/triacd.pdf

Regolatore di velocità per trapani
http://web.ticino.com/aisi/elettronica/reg...ore_trapano.gif

Regolatore di velocità per motori
http://web.ticino.com/aisi/elettronica/regolatore_motori.gif

Un saluto
Bolle



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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripet...

 

Libero51

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Inviato il: 29/9/2009,07:34


CITAZIONE (eneo @ 28/9/2009, 12:56)
libero ma non potresti usare un classico variatore di frequenza per modificare i numeri di giri del motore? perche' a tensione variabile?

Ciao eneo , non posso perchè è un motore asincrono, e non un motore a spazzole.
Ho dato una scorsa ai circuiti proposti da Bolle e se non ho capito male si riferiscono ad alimentazioni dove la frequenza è fissa ed il circuito di innesco del triac , ad ogni semionda viene ritardato per ottenere parzializzazioni della semionda . I due scr in antiparallelo contenuti nel triac , in ogni rispettiva semionda rimangono isolati fin quando non arriva un'impulso sul gate .
Arrivato l'impulso si portano in conduzione per tutta la semionda. Se l'impulso avviene all'inizio della semionda in uscita avremo la conduzione dell'intera semionda , se avviene alla fine avremo praticamente nessuna conduzione. Ruotando il potenziometro di regolazione si modifica il ritardo dell'impulso che mette in conduzione il Triac. Un Tale sistema funziona bene per motori a spazzole o per lampadine a filamento e funziona malamente per un motore ad induzione (asincrono monofase).
Perchè malamante ? perchè una parzializzazione delle semionda a frequenza fissa riduce
drasticamente la coppia motrice ed impedisce quindi un efficace controllo della velocità di rotazione.
Nel diagramma meccanico (sulle ordinate la coppia e sulle ascisse il numero di giri )
preso a prestito da:
http://www.dsea.unipi.it/Members/saniw/did..._asincrono_2009

si osserva che il tratto stabile (in discesa) della curva si riferisce ad un ristretto intervallo di regimi di rotazione al di sotto del quale il funzionamento diventa instabile ed il motore si ferma.

La variazione elettronica della velocità di tali motori viene normalmente relizzata con "INVERTER A FREQUENZA E TENSIONE VARIABILI" e veniamo alla tua domanda .
Il motore ad induzione si comporta come una grossa induttanza , in effetti è una grossa bobina avvolta su ferro con una resistenza interna "bassa". In un induttanza se vuoi mantenere costante la corrente . . . se riduci la frequenza devi conseguentemente ridurre la tensione. Volendo ridurre la frequenza a zero , per ottenere la corrente nominale dovresti alimentare il motore in c.c. con una tensione molto bassa in quanto molto bassa è la sua resistenza interna.
Questo ultimo è un approccio estremo senza ovviamente nessuna utilità pratica.

Un saluto a tutti . . . faccine/sick.gif


http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/2/2/6/2/4/8/7/1254204705.jpg




Modificato da Libero51 - 7/1/2010, 19:26


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Keyosz
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Utente
Msg:1959

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Inviato il: 29/9/2009,11:42

Scusa Libero, perdona una mia domanda stupida, ma nel tuo caso non sarebbe più semplice provare a trovare un motore a corrente continua e poi fare un circuitino che regola il duty-cucle di un onda quadra regolando così la veolcità in base al pwm?
Il circuito si sepmlificherebbe molto, un 555 quattro componenti un potenziometro e un mosfet!

 
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