Calcolo rendimento motore as. a varie frequenze

[gafra]

Buon giorno e soprattutto buon rientro dalle vacanze (fortunati voi se non sono ancora terminate),
vi riporto brevemente i dati rilevati con l’ACS550 (potete scaricare facilmente il manuale utente cercando su google “Convertitori di frequenza ACS550-01 (0,75…132 kW) pdf” ed aprire il secondo file) ed i valori di (1-s), cosφ e del rendimento che ne derivano:

****** TABELLA SBAGLIATA, vedere messaggio successivo *****
f (Hz) V (V) I (A) P (kW) n (giri/min) 1-s cosφ η
0,5 10 2,2 0,002 2,7 0,180 0,052 0,116
1,0 13 2,7 0,009 6,0 0,200 0,148 0,174
1,5 18 3,4 0,021 9,0 0,200 0,198 0,199
2,0 23 3,8 0,036 12,6 0,210 0,238 0,224
2,5 25 3,6 0,050 15,0 0,200 0,321 0,260
3,0 30 3,9 0,062 18,0 0,200 0,306 0,253
3,5 34 3,8 0,077 21,0 0,200 0,344 0,272
4,0 37 3,9 0,090 23,0 0,192 0,360 0,276
4,5 41 3,9 0,108 26,0 0,193 0,390 0,291
5,0 45 4,0 0,134 28,0 0,187 0,430 0,308
5,5 48 4,2 0,162 31,0 0,188 0,464 0,326
6,0 52 4,4 0,193 33,0 0,183 0,487 0,335
6,5 56 4,7 0,229 36,0 0,185 0,502 0,343
7,0 59 5,0 0,275 38,0 0,181 0,538 0,360
7,5 63 5,4 0,324 40,0 0,178 0,550 0,364
8,0 67 6,0 0,387 42,0 0,175 0,556 0,365
8,5 70 6,4 0,443 43,0 0,169 0,571 0,370
9,0 74 6,7 0,495 45,0 0,167 0,576 0,372
9,5 78 7,3 0,572 47,0 0,165 0,580 0,372
10,0 82 7,8 0,645 48,0 0,160 0,582 0,371
10,5 85 8,4 0,729 49,0 0,156 0,589 0,373
11,0 89 8,9 0,807 51,0 0,155 0,588 0,371
11,5 93 9,4 0,889 51,0 0,148 0,587 0,367
12,0 96 9,8 0,974 53,0 0,147 0,598 0,372

(NOTA la tabella l'avevo copiata bene ma dall'anteprima compare tutta scomposta... come si fa a caricare una tabella o qualunque altro oggetto come un'immagine sul form di scrittura del forum ed evitare che si modifichi? comunque per visualizzare i valori potete caricarli in excel e dividere il testo copiato con il comando "testo in colonne" nel menù DATI)

A prima vista mi sa che la stima del rendimento non sia molto accettabile (lo scorrimento si sposta molto da quello nominale [100*(1500-1440)/1500]=4%)…. Voi che ne pensate?
Per quanto riguarda la modalità di funzionamento dell’inverter a pag. 71 del manuale che potete scaricare dovrebbe esserci il MODAL CONTROLLO… si possono ricavare delle informazioni in più dalle letture eseguite dall’ACS550 impostando qualche parametro in modo differente (è praticamente la prima volta che uso un tale strumento)?

Per FPALONE: potresti inviarmi una spiegazione dettagliata di come si arriva a definire una stima del rendimento come la media aritmetica tra (1- s) e il cos(phi) (se ti è più comodo, puoi inviarmi anche una copia di uno schizzo a mano alla mia mail fg.garofalo@tiscali.it)?
Per MARIO MAGGI: in relazione all’impiego di un braccio di reazione con molla e celle di carico mi potresti inviare qualche spiegazione in più (se ti è più comodo, puoi inviarmi anche una copia di uno schizzo a mano alla mia mail fg.garofalo@tiscali.it)?

Prima di concedarmi un’altra domanda (penso sia abbastanza sciocca): se ho un cavo del tipo 4G2.5 la sezione tot. del cavo è 2.5*3=7.5mm^2 , quindi la R la calcolo considerando S=2.5 oppure =7.5 (calcolando però P=3*R*I^2)?

Saluti e buon lavoro (tranne se siete sotto l’ombrellone)
gafra

[gafra]

Scusate ma ho copiato dei valori errati nella tabella, infatti il numero di giri riportato non è quello del motore, ma quello del motoriduttore (sto con la testa ancora al mare)... il rapporto di riduzione del riduttore è 4.7, quindi questa colonna va moltiplicata per 4.7. Per completezza riporto nuovamente i dati corretti e più precisamente nel seguente ordine:
f=frequenza, V=tensione, I=corrente, P=potenza, n=giri al min della struttura, n2=giri al min del motore (=n*4.7), n1=giri del campo magn. rotante statorico (=60*f/p, ove p=2), s=scorrimento (=(n1-n2)/n1), cosφ=P/(3^0.5*V*I), 1-s, η=rendimento (=((1-s)+cosφ)/2):

f (Hz) V (V) I (A) P (kW) n (giri/min) n2 (giri/min) n1 (giri/min) s cosφ 1-s η
0,5 10 2,2 0,002 2,7 12,69 15 0,154 0,052 0,846 0,449
1,0 13 2,7 0,009 6 28,2 30 0,060 0,148 0,940 0,544
1,5 18 3,4 0,021 9 42,3 45 0,060 0,198 0,940 0,569
2,0 23 3,8 0,036 12,6 59,22 60 0,013 0,238 0,987 0,612
2,5 25 3,6 0,050 15 70,5 75 0,060 0,321 0,940 0,630
3,0 30 3,9 0,062 18 84,6 90 0,060 0,306 0,940 0,623
3,5 34 3,8 0,077 21 98,7 105 0,060 0,344 0,940 0,642
4,0 37 3,9 0,090 23 108,1 120 0,099 0,360 0,901 0,630
4,5 41 3,9 0,108 26 122,2 135 0,095 0,390 0,905 0,648
5,0 45 4,0 0,134 28 131,6 150 0,123 0,430 0,877 0,654
5,5 48 4,2 0,162 31 145,7 165 0,117 0,464 0,883 0,673
6,0 52 4,4 0,193 33 155,1 180 0,138 0,487 0,862 0,674
6,5 56 4,7 0,229 36 169,2 195 0,132 0,502 0,868 0,685
7,0 59 5,0 0,275 38 178,6 210 0,150 0,538 0,850 0,694
7,5 63 5,4 0,324 40 188 225 0,164 0,550 0,836 0,693
8,0 67 6,0 0,387 42 197,4 240 0,178 0,556 0,823 0,689
8,5 70 6,4 0,443 43 202,1 255 0,207 0,571 0,793 0,682
9,0 74 6,7 0,495 45 211,5 270 0,217 0,576 0,783 0,680
9,5 78 7,3 0,572 47 220,9 285 0,225 0,580 0,775 0,678
10,0 82 7,8 0,645 48 225,6 300 0,248 0,582 0,752 0,667
10,5 85 8,4 0,729 49 230,3 315 0,269 0,589 0,731 0,660
11,0 89 8,9 0,807 51 239,7 330 0,274 0,588 0,726 0,657
11,5 93 9,4 0,889 51 239,7 345 0,305 0,587 0,695 0,641
12,0 96 9,8 0,974 53 249,1 360 0,308 0,598 0,692 0,645

(NOTA: per visualizzare i valori potete caricarli in excel e dividere il testo copiato con il comando "testo in colonne" nel menù DATI.

Scusate ancora lo spiacevole errore

Saluti
gafra

[mario_maggi]

gafra,
il tuo motore e' sovraccaricato (se l'inverter ha le impostazioni giuste).

Come posso mandarti uno schizzo senza conoscere la tua applicazione meccanica? Devi trovare un punto di reazione che sia stimolato a pressione durante il funzionamento, e misurare questa pressione.

Per la stima del rendimento, ricorda che i calcoli in regime sinusoidale puro non valgono per forme d'onda con elevato contenuto di armoniche come quelle in uscita dagli inverter.

Ciao
Mario

[gafra]

salve,
Per Mario Magg: vuol dire che la stima eseguita con la media tra (1-s) e cos(phi) non va bene?
Ahimé mi cade un mito
che intendi per sovraccaricato? il carico esterno è talmente basso? so che il motore è eccessivo per quello che devo misurare, ma serve per fare anche altre prove in altre condizioni... e in che senso "se l'inverter ha le impostazioni giuste"? hai avuto modo di leggere il manuale dell'ACS550 scaricabile da internet?

Saluti
gafra

[mario_maggi]

gafra,
sei uno studente alle prese con un motore e un inverter?
Lo vedi anche tu che i dati di scorrimento sono fuori posto!

hai avuto modo di leggere il manuale dell'ACS550 scaricabile da internet?

No, ci sono letture piu' amene e rilassanti, se per lavoro mi obbligano a farlo lo leggero', ma non per hobby

Ciao
Mario

[gafra]

Salve,
hai ragione, forse un libro di Camilleri o un fumetto di topolino sono più rilassanti (mi raccomando non leggere novella 2000, è troppo rilassante).
In che senso lo scorrimento è fuori posto (sono fuori dalla zona di lavoro stabile infatti lo scorrimento è alto ma devo fare solo delle prove per stimare la resistenza delle pale in aria – spero di non aver detto una cavolata -)? e per la stima del rendimento come media di (1-s) e cos(phi) che ne dici, consente una approssimazione o è del tutto fuori luogo usare tale sistema anche se siamo in presenza di un regime “pieno” di armoniche?
Scusa l’insistenza e le domande che ti sembreranno un po’ sciocche ma io non è che ne capisca tanto di corrente…
Prima di riconcedarmi un’altra domanda (penso sia abbastanza sciocca): se ho un cavo del tipo 4G2.5 la sezione tot. del cavo è 2.5*3=7.5mm^2 , quindi la R la calcolo considerando S=2.5 oppure =7.5 (calcolando però sempre P=3*R*I^2)?
Scusa l’insistenza e le domande che ti sembreranno un po’ sciocche ma io non è che ne capisca tanto di corrente…


Saluti
gafra

[fpalone]

Salve Gafra,
per quanto riguarda la spiegazione del calcolo del rendimento tramite la media aritmetica mi scuso ma non ho sotto mano uno scanner; provvederò presto, ma puoi trovare su un testo il tracciamento del diagramma circolare e dell'asse dei rendimenti, dei cos(phi) e degli scorrimenti. In pratica il valore del rendimento è determinato da una retta passante per il punto di lavoro e per un punto prossimo all'origine degli assi (sulla retta delle potenze reattive). Se questo punto fosse coincidente con l'origine degli assi il valore del rendimento sarebbe legato solo al cos(phi); se questo punto fosse invece coincidente il punto di lavoro sincrono allora esso sarebbe legato solo allo scorrimento.
Tale stima è tanto meno accurata quanto ci si allontana dal punto di lavoro nominale ed ovviamente non tiene conto della presenza di armoniche. A tal proposito un primo problema è la valutazione del cos(phi) o DPF come rapporto tra potenza attiva ed apparente, che è valida solo in regime sinusoidale...
Per quanto riguarda il comportamento del motore mi verrebbe in mente che l'inverter non sia settato affatto bene se sei sicuro che in se il carico non sia eccessivo per il motore. La prima cosa che controllerei in un inverter scalare è il voltage boost...
Ma a velocità nominale (50 Hz?) il motore come si comporta?

PS per quanto riguarda la sezione devi considerare S=2,5 mmq e l = 40m per quanto riguarda la I armonica.

[mario_maggi]

gafra,
non mi quadrano alcune cose.

Tu chiedi

(lo scorrimento si sposta molto da quello nominale [100*(1500-1440)/1500]=4%)…. Voi che ne pensate?

e poi chiedi:

In che senso lo scorrimento è fuori posto (sono fuori dalla zona di lavoro stabile infatti lo scorrimento è alto ma devo fare solo delle prove per stimare la resistenza delle pale in aria – spero di non aver detto una cavolata -)?

Lo vedi bene che lo scorrimento e' eccessivamente alto, immagino che la misura sia stata fatta in condizioni di velocita' fissa, non in fase di accelelerazione.

ma io non è che ne capisca tanto di corrente…

Ti ho chiesto se sei uno studente e non mi hai risposto, forse sei un professore?

è del tutto fuori luogo usare tale sistema ....in presenza di un regime “pieno” di armoniche?

Confermo. Motori diversi con dati di targa uguali reagiscono in modo molto diverso ad una alimentazione con tensione PWM.
Alcuni scaldano di piu', altri molto meno, il che significa che il loro rendimento in quelle condizioni e' significativamente diverso. A questo proposito, vorrei ricordare che il valore del rendimento di un motore e' molto variabile al variare delle condizioni, non ha senso dire "un motore ha un rendimento del 90%" senza precisare le condizioni di misura.

Ciao
Mario

[gafra]

Salve,
grazie mario per la tempestività con cui mi rispondi.

Ti ho chiesto se sei uno studente e non mi hai risposto, forse sei un professore?

non sono uno studente (figuriamoci un prof... ).
in azienda mi hanno chiesto di misurare la potenza spesa per le resistenze delle pale nell'aria a varie velocità impiegando l'azionamento ACS550 che abbiamo a disposizione; io avevo proposto di impiegare anche un torsiometro (lo avrei inserito tra il motoriduttore ed il cuscinetto che sorregge l'albero con le pale in modo da rilevare solo le coppie resistenti di cuscinetto e pale, baipassando quelle del motore e del riduttore - avrei fatto bene?)... mi hanno detto che non devo fare così ma che devo impiegare i rendimenti dei vari componenti del sistema (motore e riduttore, oltre alle perdite nel cavo) poiché basta una stima della potenza dissipata, infatti per il riduttore impiego un rendimento costante (non stiamo a guardà er capello) (questa richiesta ha scosso notevolmente le mie già vacillanti rimembranze di elettrotecnica…). Resto dell'idea che con il torsiometro era più facile ma...ho quasi la tentazione di insistere nel richiedere di inserire il torsiometro .. al posto mio come fareste?

Lo vedi bene che lo scorrimento e' eccessivamente alto, immagino che la misura sia stata fatta in condizioni di velocita' fissa, non in fase di accelerazione.

Le prove sono eseguite a velocità costante, ossia le misurazioni vengono registrate una volta raggiunto l’equilibrio del sistema. Quale è il problema di uno scorrimento alto, visto che devo fare solo delle prove?

è del tutto fuori luogo usare tale sistema ....in presenza di un regime “pieno” di armoniche?

quindi il suggerimento di fpalone non è applicabile (ed io che ci avevo sperato)? o si può comunque affermare che il rendimento è compreso in tale intervallo? Ho deciso, per me ora va bene anche un errore del ±5% (anche se noto che nella tabella la forchetta di valori delimitata da (1-s) e cosφ è maggiore di η±5%).

Confermo. Motori diversi con dati di targa uguali reagiscono in modo molto diverso ad una alimentazione con tensione PWM.
Alcuni scaldano di piu', altri molto meno, il che significa che il loro rendimento in quelle condizioni e' significativamente diverso. A questo proposito, vorrei ricordare che il valore del rendimento di un motore e' molto variabile al variare delle condizioni, non ha senso dire "un motore ha un rendimento del 90%" senza precisare le condizioni di misura.

Che intendi in termini numerici (dammi un ordine di grandezza) per “significativamente diverso”? e per "molto variabile al variare delle condizioni".
Infine, in base alle tue esperienze è possibile che il costruttore del motore abbia delle informazioni dettagliate o possa fornire delle curve di massima del comportamento di un suo dato motore che possano consentire una stima del rendimento?

Saluti
gafra

[mario_maggi]

gafra,
il torsiometro e' la soluzione raffinata e di precisione.
La cella di carico messa nel punto opportuno, se motore o carico possono essere incernierati, e' sufficientemente precisa.
La moltiplicazione dei rendimenti ipotizzati porta ad un numero di poca utilita'.
Pensa che a volte chi fa queste misure non pensa neanche alla densita' dell'aria che e' variabile nel tempo.

Se hai uno scorrimento elevato (e se e' veramente vero), qualcosa non e' impostato giusto sull'inverter. Come puoi fidarti di valori estrapolati da un inverter regolato male?

Ciao
Mario