Motore universale a spazzole alimentato in DC

[lucaking]

Ciao a tutti,
questa discussione aperta dal nuovo arrivato gianca53, ha riportato a galla un mio vecchio cruccio, e visto che per qualche giorno sarò "invalido" con le stampelle mi pare il momento giusto per approfondire.

Tempo fa volevo costruirmi un circuitino per alimentare in DC i motori (universali a spazzole) dei vecchi elettroutensili e simili e regolarne tramite PWM la velocità/potenza.
L' idea era appunto di raddrizzare la 230 V e parzializzarla con un mosfet o un igbt pilotato in PWM.
Il mio dubbio sta nel fatto che raddrizzando la 230 V avrei al massimo della regolazione avrei circa 300 Vdc, che uniti al fatto che in DC verrebbe meno l' effetto della reattanza degli avvolgimenti dei motori, si tradurrebbe in correnti in gioco maggiori, con relativa dipartita dei motori.... almeno credo.
Intanto chiedo a Voi se ha senso cio che ho detto e nel caso come calcolereste una tensione di uscita massima di un simile circuito che garantisca la vita dei motori.
Grazie.

[brabus]

Ciao a tutti,
(…) uniti al fatto che in DC verrebbe meno l' effetto della reattanza degli avvolgimenti dei motori, (…)

Non è vero; al contrario, sfrutti l'induttanza del motore per stabilizzare la corrente erogata dal ponte.
Qui bisogna capire bene di che motori stiamo parlando; se ad esempio prendi un eccitazione serie come quello di una aspirapolvere, c'è ben poco da regolare. La velocità è di fatto determinata dal carico, senza il quale il motore va in fuga.

Come hai intenzione di realizzare il controllo?

[lucaking]

Premesso che per ora mi accontenterei di capire a livello teorico come procedere, e quindi capire appunto cosa succede alimentando in DC un motore universale.

Qui bisogna capire bene di che motori stiamo parlando; se ad esempio prendi un eccitazione serie come quello di una aspirapolvere...

L' idea sarebbe stata di utilizzarlo con elettroutensili e cose varie, quindi per quel poco che ho visto, tutti motori con eccitazione serie.

....c'è ben poco da regolare. La velocità è di fatto determinata dal carico, senza il quale il motore va in fuga.

eh, l' ho letto, però solitamente non basta quella poca forza resistente di ventoledi raffreddamento, ingranaggi, trasmissioni e cose varie tipiche di suddetti attrezzi per evitare che ciò accada?

...sfrutti l'induttanza del motore per stabilizzare la corrente erogata dal ponte.

Ok, non ci pensavo/non lo sapevo, io ragionavo come se il mio motore fosse alimentato da una batteria.
In tal caso a pari valore di tensione in DC non dovrebbe scorrere più corrente negli avvolgimenti?

Come hai intenzione di realizzare il controllo?

Intendi dire se avessi preso in considerazione l' idea di retroazionare il sistema?
In tal caso la risposta sarebbe stata no, fino a quando nella discussione sopracitata mi è balenata l' idea che si potrebbe utilizzare anche con i moderni motori da lavatrice.
in tal caso si potrebbe vedere di usare il segnale del sensore tachimetrico.
Andrebbe "invertito" (non so se sia il termine corretto) e sommato a quello del potenziometro che regola il duty cicle del segnale PWM?
La faccio troppo semplice?

Ovviamente avrei altre domande, ma per ora mi pare possa bastare.

[gianca53]

Elettricamente parlando ci ho capito poco, però seguo con attenzione gli sviluppi.
Però vi pregherei di considerare quelli che come me sono incapaci di costruire un integrato dai singoli componenti, quindi sarebbe utile considerare dei pezzi già assemblati presenti sul mercato.
In particolare penso a potenziometri di regolazione o simili che si trovano a pochi euro sulla baia o amz.
grazie

[brabus]

La cosa migliore da fare è iniziare con una tensione DC ridotta, 24 V o 36V possono andar bene; in questo modo si possono fare i primi esperimenti e tirare giú qualche dato. Prevedi fusibili su ogni ramo, così nella peggiore delle ipotesi saltano e non si fa male nessuno.

Un grande spartiacque è determinato dalla decisione di usare la tensione semplicemente raddrizzata (e dunque a doppia semionda) oppure raddrizzata e filtrata tramite condensatore. I calcoli sono più facili nel secondo caso, ma le correnti in gioco al ponte sono un po' schifose, con picchi magari di centinaia di A.

Io inizierei con una DC e un controller PWM molto rudimentale per verificare la fattibilità del tutto, per poi passare a un trasformatore ed effettuare le prime prove in AC raddrizzata. Un variac sarebbe l'ideale, ne hai uno a disposizione?

Per i controlli di corrente e velocità proseguiamo più avanti.

[lucaking]

Bene, recepiti i consigli e contando sulla supervisione dei più esperti, appena mi posso muovere a mani libere intorno al banco, mi metto all' opera.

Un variac sarebbe l'ideale, ne hai uno a disposizione?

Magari..., ho solo un trasformatore di isolamento da 2 kVA 2x115, posso solo commutare da 230 a 115.
Per potenze modeste dovrei avere anche un trasformatore 2x24 V, appena riesco a ravanare sugli scaffali del recupero vedo cosa riesco a mettere assieme e provo a fare qualche prova/misura.

...quelli che come me sono incapaci di costruire un integrato

Tranquillo, penso che pochi qui siano in grado di costruire roba del genere.
Scherzi a parte, la mia idea è di approfondire un poco questa casistica del motore universale alimentato e regolato in DC, come suggerisce brabus, che conosce i miei limiti, al circuito di controllo arriverò (forse) solo dopo essermi chiarito le idee sulle varie problematiche annesse.

[gianca53]

Giusto perché se ne è parlato il mio motore l'ho verificato con il 24 V cc ( ex alimentatore da PC - ricostruito) e anche il dimmer con detta tensione funziona bene . Ma è il passaggio alla 220 V che non mi lascia tranquillo.

[gianca53]

Giusto perché se ne è parlato il mio motore l'ho verificato con il 24 V cc ( ex alimentatore da PC - ricostruito) e anche il dimmer con detta tensione funziona bene . Ma è il passaggio alla 220 V che non mi lascia tranquillo.

Rettifica : " e anche il dimmer con detta tensione funziona bene " da cancellare

[lucaking]

Allora, come annunciato, ho fatto qualche misura su un motore di recupero che credo fosse di un frullatore.
Giusto per avere un idea, il motore è il seguente:

Il motore è collegato con eccitazione serie.
Le misure delle "tabelle" le ho fatte con motore libero, senza sforzo se non con quello offerto dai propri atriti e dalla ventola, e le tensioni sono misurate al motore.

Alimentazione AC:
230 V - 0,79 A
115 V - 0,47 A
57 V - 0,43 A rotore bloccato 0,5 A
28 V - 0,24 A rotore non si avvia
Ho potuto ottenere solo questi valori di tensione perché ho utilizzato due trasformatori a doppio avvolgimento.
Ho osservato una (se ho ben compreso cio che ho studiato) normale riduzione dei giri al diminuire della tensione, fino ad arrivare all' ultimo caso, in cui il motore non si avvia nemmeno aiutandolo.
La prima cosa che non mi aspettavo è nel terzo caso, dove con 57 Vac misuro solo un modesto aumento di assorbimento quando con le mani freno l' asse, assorbimento che raggiunge un massimo di 0,5 A a rotore bloccato.
Questa prova l' ho potuta fare solo a 57 Vac, poiché negli altri le velocità e le forze in gioco non me lo hanno permesso.


Alimentazione DC:
63 V - 0,47 A
57 V - 0,46 A
28 V - 0,46 A
18 V - 0,45 A
12 V - 0,42 A
9,5 V - 0,40 A
In questo caso invece le tensioni massime sono dovute all' utilizzo di due alimentatori da banco (0-30Vdc 5 A) collegati in serie.
A parità di tensione rispetto all' uso in AC, ho potuto apprezzare le seguenti differenze:
- un regime di rotazione maggiore
- una coppia maggiore
- mettendo sotto sforzo il motore ho potuto misurare un maggiore aumento dell' assorbimento
A 63 Vdc, con l' aiuto di una pinza, a rotore prossimo a fermarsi ho visto punte di 2,3 A.
A 28 V dc, con la pinza sono riuscito a fermare il rotore misurando 1,5 A.

In conclusione ho come sempre bisogno di aiuto .
Considerando l' induttanza degli avvolgimenti di statore e rotore, mi sembrerebbe normale che le correnti a rotore bloccato siano maggiori alimentando in continua, daltronde però mi aspetterei un cosiderevole aumento anche in alternata rispetto alla rotazione libera...