Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Pedro » lunedì 1 dicembre 2014, 10:40

il "driver" è alimentato a 68 volts, il motore ha 0.44 Ohm per avvolgimento (parallelo come li usi tu) che a casa mia fa Ampere^2*R ossia 6*6*0.44 fa 15.84 watt/per fase. Moltiplicandolo per due avvolgimenti, a parte che poi sarebbe sbilanciata la coppia ma diciamo che facciamo il doppio per comodità di calcolo fa 31.68Watt, vogliamo anche considerare una decina di watt per il driver, magari pure 15? eccoci ai 50 W. Vabbè, mettiamoci perdite varie e un po' di margine il doppio è un valore onesto per asse

Guarda, fai una prova pratica: visto che hai per ora tutto volante collega un solo driver e motore, metti il tester in ampere alternata (fondo scala massimo per sicurezza) in serie sull'entrata del trasformatore, occhio..è sulla tensione di rete se non sai come farlo desisti, e accendi il tutto, il valore letto lo devi poi moltiplicare per tre, visto che avrai tre motori e tre driver, e la corrente, ovviamente, devi moltiplicarla per la tensione di rete. Avrai la potenza effettiva misurata da un asse, un po' di più visto che le perdite dovute ai componenti poi saranno costanti per tutti e tre i driver, e così ti regoli

PS: sulla vecchia configurazione con gli stepper, adesso l'ho tolto perchè alimento i driver dei servo a 240, sulla mia cnc avevo messo di proposito un misuratore di corrente proprio sul secondario del trasformatore di alimentazione. Questa foto l'ho scattata con 3 assi in movimento da 3.5 amper/fase, secondo il calcolo "banale" avrei dovuto avere 7 ampere /motore e quindi 21 in totale, invece:
assorbimento driver.JPG
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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Franco99 » lunedì 1 dicembre 2014, 11:18

@Progress:

250-300 watt per ogni singolo motore con driver è quello che devi calcolare.

I due avvolgimenti secondari da 10A devono essere collegati in parallelo
(rispettando la fase), così da avere un trasformatore con 20A in uscita.

Il problema però, come spiegato da @FrancoOrsini, è che potrai prelevare solo
circa 10A all'uscita DC del tuo alimentatore perché in quel momento avrai
già raggiunto la corrente massima di 20A sul secondario del trasformatore.
Se cerchi di prelevare di più di 10A in DC, questo sarà possibile ma si
verificherà un surriscaldamento del trasformatore con possibile suo
danneggiamento.

Saluti,

Franco

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da FrancoOrsini » lunedì 1 dicembre 2014, 12:40

Pedro ha scritto:metti il tester in ampere alternata (fondo scala massimo per sicurezza) in serie sull'entrata del trasformatore, occhio..è sulla tensione di rete se non sai come farlo desisti, e accendi il tutto, il valore letto lo devi poi moltiplicare per tre, visto che avrai tre motori e tre driver, e la corrente, ovviamente, devi moltiplicarla per la tensione di rete. Avrai la potenza effettiva misurata da un asse
Ummh... Direi proprio di no, Pedro.

Non puoi calcolare la potenza in alternata facendo la moltiplicazione scalare di tensione e corrente. In altenata la potenza si ottiene facendo il prodotto vettoriale (che con un tester non puoi fare). In questo caso, poi, il cos-fi è bassissimo e una misura sifatta sarebbe assolutamente priva di significato. I wattmetri li hanno inventati proprio per questo motivo.

Anche la misura della sola corrente prima del ponte di diodi (o al primario), fatta con un tester economico, non può dare risultati affidabili perché le componenti armoniche sono talmente elevate da superare la banda passante dello strumento di misura.

Se non si possiedono gli strumenti idonei, conviene andare di calcolo.

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Pedro » lunedì 1 dicembre 2014, 12:55

verissimo :D ma non credo che il nostro amico abbia l'oscilloscopio o un misuratore di potenza efficace. Poi: armoniche, giustissimo ma il trsformatore, con quel popo' di induttanza e traferro mi sa che le filtra abbastanza ed essendo calcolato per i 50 Hz, mi sa che taglia sui 440 quel tipo di trasformatore, con buona approssimazione si vede almeno se sono 50, 100, 0 4000 watt.

E poi dicevamo armoniche, ma se si supponeva giustamente che il trasformatore funziona per caricare il condendstore per un breve lasso di tempo comunque l'integrale della potenza, ripeto non in modo accurato ma almeno nell'ordine di grandezza, si approssima al consumo reale.

PS: in questi giorni non ho proprio tempo ma appena posso faccio la prova con l'oscilloscopio e misuro il consumo reale di un motore e un driver, l'oscilloscopio mi fa il prodotto di due assi, la media e quanto servirebbe. Vedo di trovare il tempo necessario alle prove
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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da progress » lunedì 1 dicembre 2014, 13:21

l'oscilloscopio lo avrei, anche professionale, ma non so ancora usarlo... quindi.

Ho in alternativa un display doppio che mi misura corrente e tensione in DC, da collegare a valle dei condensatori, la misura potrebbe essere valida?

Nel frattempo mi ha risposto leadshine dicendomi che i driver non hanno il controllo del voltaggio massimo, ma sopportano oltre 80VDC per breve tempo e secondo loro 72VDC non creano nessun problema con i back-EMF in quanto c'è margine fino agli 80V.
Chiaramente i back-EMF sono in relazione alle velocità dei motori, nel mio caso i rapidi sono di circa 6000mm/min quindi 1200rpm max

Al momento alimento già due motori con quei driver con la 68VDC con un alimentatore switching da 5A senza nessun problema

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da FrancoOrsini » lunedì 1 dicembre 2014, 13:41

Pedro ha scritto:il "driver" è alimentato a 68 volts, il motore ha 0.44 Ohm per avvolgimento (parallelo come li usi tu) che a casa mia fa Ampere^2*R ossia 6*6*0.44 fa 15.84 watt/per fase. Moltiplicandolo per due avvolgimenti, a parte che poi sarebbe sbilanciata la coppia ma diciamo che facciamo il doppio per comodità di calcolo fa 31.68Watt, vogliamo anche considerare una decina di watt per il driver, magari pure 15? eccoci ai 50 W. Vabbè, mettiamoci perdite varie e un po' di margine il doppio è un valore onesto per asse
Scusami Pedro, ti giuro che non ce l'ho con te, ma anche su questo punto non mi trovi in accordo. Tu stai calcolando la potenza dissipata dal motore per effetto Joule, non la potenza assorbita dal motore in funzionamento.

Un motore elettrico è un trasformatore di potenza elettrica in potenza meccanica, con un suo rendimento. La potenza assorbita si ottiene moltiplicando la coppia resistente per il numero di giri, a cui si eve sommare la potenza persa per effetto Joule, attriti e perdite nel circuito magnetico.

Magari fosse così semplice come hai calcolato tu!

Per poter stimare la potenza serve conoscere un parmetro che non c'è nel datasheet del motore: la tensione sviluppata dal motore in funzione al numero di giri. Avendo questo parametro (in V/rad), si può fare il calcolo.
Ultima modifica di FrancoOrsini il lunedì 1 dicembre 2014, 13:44, modificato 1 volta in totale.

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Franco99 » lunedì 1 dicembre 2014, 13:42

Per stimare la potenza che deve fornire l'alimentatore ad un motore e il
driver che lavora con il principio chopper/PWM, si può procedere così:

Corrente di fase motore * 0,7 * tensione alimentatore

Nota che la corrente è quella di una fase sola e non si deve raddoppiare
questo valore anche se il motore passo-passo ha due fasi.

Esempio:

Corrente di fase = 3A
Tensione alimentatore = 24V DC

Stima della potenza assorbita dal driver + motore:

3A * 0,7 = 2,1A
2,1A * 24V = 50,4 watt

Per alimentare questo driver e motore servirà un alimentatore
da 24V DC capace di fornire 50 watt.

Questo metodo per stimare la potenza necessaria è descritto sul sito
della Nanotec. Sul sito della della Ceckodrive si parla di 2/3 (0,66),
mentre nel manuale della Leadshine (link), a pagina 17 si parla di
50-70% della corrente del motore (0,5-0,7).

Saluti,

Franco

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Pedro » lunedì 1 dicembre 2014, 13:44

ne io ce l'ho con te :D

lasciami trovare un po' di tempo per fare prove pratiche. Ovvio che il fenomeno non è solo puramente resistivo perchè oltre al calore il motore gira ma ripeto, datemi il tempo e vediamolo sul campo direttamente sei d'accordo? Per ora chiudo, ho davvero altro da fare e se trovo il tempo promesso faccio le prove di misurazione del caso, documento tutto così magari ci serve a tutti per riordinare le idee forse una volta per tutte
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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da FrancoOrsini » lunedì 1 dicembre 2014, 13:53

Per Franco99.

La potenza che si ottiene moltiplicando la tensione di alimentazione del driver per la corrente di (una) fase, è la potenza di picco assorbita dal motore. Allo spunto, per intenderci. La potenza media è molto inferiore (come specificato nei dati che riporti).

E' interessante notare che se si utilizza un alimentatore con poca capacità di uscita (switching), è buona cosa dimensionare l'alimentatore per questa potenza, stando sicuri che non si "siederà" mai.

Utilizzando un alimentatore con "tank" (grossa capacità), si può dimensionare per la potenza media, affidandosi ai condensatori per sopperire agli spunti.

Io resto del parere che sia preferibile l prima soluzione, utilizzando connessioni molto corte dall'alimentatore al driver e sfruttando gli ingressi di sensing. Se si sceglie la seconda strada, uilizzare un gruppo diodi-condensatore separato per ogni driver, mi pare sempre più allettante.

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Franco99 » lunedì 1 dicembre 2014, 19:34

(Vedi immagine allegata).

Per alimentare sistemi simili ci sono alimentatori switching sviluppati appositamente
a tale scopo.

Sito: LINK
Datasheet: LINK

Il prezzo è 87€ IVA inclusa.

Quello da 68V 5A può fornire 300 watt continui, potenza adeguata per il motore
e driver di @Progress.(Un alimentatore per asse).

Sembra che questi alimentatori siano fabbricati dalla Leadshine stessa: LINK
(Fabbricante dei motori e dei driver di @Progress).

* * *

@Pedro:

Il motore passo-passo con encoder ES-M23480 di @Progress pesa 4 kg.
Hai calcolato che assorbe 31,68 Watt, quanto dovrebbe essere la sua potenza resa?
Non è troppo poco per un motore che pesa 4kg ed ha un albero con un diametro di 14mm?

Saluti,

Franco
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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da progress » lunedì 1 dicembre 2014, 21:08

Esatto Franco, io ho un SP705 68V 5A della leadshine.
Per i nema24 leadshine dichiara che va bene per due assi, i motori sono da 4A, ma per i nema 34 mi dicono di usarne uno per asse. Da qui la mia esigenza di usarne uno unico

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da Franco99 » lunedì 1 dicembre 2014, 21:54

In un messaggio precedente hai scritto che hai tre motori da 6A e uno da 4A
con i loro rispettivi driver.

Con il tuo trasformatore da 1 kVA che ha un secondario da 50V e 20A puoi realizzare
un alimentatore che avrà una potenza alla sua uscita DC di circa 500-600 watt.
Quanti driver e rispettivi motori vuoi alimentare con l'alimentatore che stai costruendo?

Saluti,

Franco

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da progress » lunedì 1 dicembre 2014, 22:06

si, un po' di chiarezza, mi servono le la nuova cnc che sto costruendo, che avrà 3 assi da 6A e relativi driver, mentre il 4^asse ha un nema17 ridotto che non può andare a 68V per cui con questo alimentatore vorrei alimentare i 3 motori Nema34 da 6A l'uno e relativi driver.

Al momento l'alimentatore che ho l'SP705 alimenta due motori Nema24 su un altra macchina ed il terzo asse Z è a 36V

scusa Franco99, ma come fai a partire da 1000VA e finire a 500-600W? Io ho letto che si deve tenere conto di un fattore di correzione di circa 0.8 per lo sfasamento quindi circa 800W.

veramente...mi sto perdendo in questo post...e non sono l'unico

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da tecno67 » lunedì 1 dicembre 2014, 22:41

Personalmente, dovendo dimensionare un alimentatore, il calcolo della potenza necessaria, lo imposterei, non tanto basandolo sul tentativo di determinare quale è la potenza media assorbita da un motore, che è un dato variabililissimo, dipendente financo da quale tipo di G-Code stà eseguendo la macchina, ma partendo da due considerazioni semplicissime:
-L'una è il principio di conservazione dell'energia; In qualsiasi momento l'energia totale richiesta sarà al netto del rendimento (che potremmo considerare al massimo del 70% considerando sia le perdite elettriche che quelle meccaniche). Oltretutto chi sà calcolare quanta della potenza è necessaria per le accellerazioni (che durano pochissimo) e quanta parte per vincere gli attriti che invece sono presenti lungo tutto lo spostamento dell'asse?
-L'altra il fatto che quale che sià la potenza media richiesta, non si può escludere a priori che, sia pure per brevi periodi, tutti i motori siano impegnati al massimo, ed in quel momento il nostro alimentatore dovrà poter fornire tutta l'energia necessaria senza sedersi. Quindi se possiamo scendere a compromessi circa la potenza media dell'alimentatore, in ogni caso lo stesso dovrà poter sopportare almeno per alcuni secondi (non frazioni di secondo! - Quindi anche capacità spropositate per questo problema non aiutano!) la somma di tutte le correnti nominali dei driver al valore nominale della tensione di alimentazione degli stessi, senza che intervengano limitatori di alcun genere.
A mio parere se si vuol lesinare sulla potenza dell'alimentatore l'unico sistema sarebbe quello di alimentare la CNC con delle batterie (ovviamente collegate in serie per avere i 68V) e al tempo stesso mantenerle cariche con l'alimentatore. Ma tale soluzione risulterebbe ahimè più costosa di un alimentatore sopradimensionato ed in buona parte sotto-utilizzato.

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Re: Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

Messaggio da progress » martedì 2 dicembre 2014, 0:02

io da motorista (endotermico alternativo) la vedo cosi.... avere 200Cv sotto il sedere non ti servono sempre per andare a manetta, ma in caso di bisogno puoi sfruttarli, se non li hai non puoi crearli, se ne hai di più puoi usarli quando serve.

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