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Sistema UPS per motore LinMot

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[1] Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 1 mar 2013, 21:50

Salve,

sono qui per proporvi un quesito inerente uno schema elettrico.
Per un sistema UPS che assicuri continuitá in caso di black-out, ho implementato dei condensatori della MAXWEL
modello: BMOD0500 B01 (http://www.Maxwell.com)

Dovrei realizzare un circuito che carichi i condensatori alla fase di avvio (condensatori completamente scarichi), e che garantisca continuitá in caso di black-out (schema approssimativo allegato).
La problematica é che, in fase di frenata del motore (http://www.linmot.com), torna energia sottoforma di corrente indietro verso l´alimentatore a +60VDC, e non so come immagazzinare energia, bypassando la resistenza (utile in fase di carica (poiché all´inizio i cap sono scharichi e ad bassissima impedenza, é necessario caricarli almeno in corrente, ecco il motivo della resistenza, con una corrente iniziale di 20-25A).
desumo che, una volta che i condensatori siano carichi, l´impedenza degli stessi é relativamente alta, ed una resistenza in quel modo mi impedirebbe di accumulare quella corrente (poca) che torna indietro dal motore in fase di frenata, venendo dissipata attraverso la resistenza.

Come faccio, con un diodo? messo come?

Sapreste aiutarmi?

Grazie mille, vi attendo.
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[2] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentecarlomariamanenti » 1 mar 2013, 22:27

Foto Utentesvato197979, i driver LinMot possono essere alimentati sino a 72 V, per questo motivo alimentandoli a 60 V la corrente rigenerativa generata dai drive in fase di decelerazione di un carico inerzialmente importante non dovrebbe comportare problemi di sovra-tensione del DC bus, (anche se questa condizione dovrebbe essere verificata sul campo); diversamente dovrebbe essere installata nel circuito una resistenza di shunt con relativo circuito di controllo.
Ora, quello che cerchi di realizzare a mio modesto parere non ha molto senso: le capacità collegate sul bus di alimentazione potrebbero forse aiutarti a sopperire a delle micro-interruzioni ma non di più.
Tipicamente per sopperire a micro-interruzioni di rete della durata di pochi ms vengono installate capacità di valore molto maggiore a quelle da te indicate.
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[3] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 1 mar 2013, 22:35

Aspetta un attimo... ho dimenticato.. Premetto: facciamo pick-&-place per provette per laboratori automatici biomedicali.
a si: Innanzitutto grazie del messaggio.. scusa se sono maleducato.

Il sistema non deve superare i +60VDC per motivi di sicurezza (è una specifica di progetto)
Come la monteresti la resistenza di shunt? servirebbe per misurare la corrente di ritorno, giusto?

Sul fatto delle microinterruzioni, forse non è così: parliamo di 125F, ovvero 4 moduli da 500F in serie:
va bene per reggere 3 minuti il dimensionamento. Ho chiesto a diversi produttori di supercondensatori, e i dimensionamenti erano intorno ad i 120-130F @ +60VDC: un energia di circa 50000Joule !!!
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[4] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 1 mar 2013, 22:41

ho dimenticato un'altra cosa: sempre in fase di emergenza (no generatore di tensione collegato, e supponendo che la corrente "non" passi dalla resistenza)
Il dimensionamento dei supercap è stato fatto tenendo conto che:
- nei primi 2-3 secondi, il motore assorbe +80A @ xxxVDC (supponendo corrente costante, tensione di scarica dei supercap lineare con andamento lineare, pendenza molto ripida)
- dopodichè, entro i 3 minuti il motore assorbe (sempre scarica costante) 5A @xxxVDC (andamento tensione supercap, con tendenza molto meno ripida, fin ad arrivare entro 3 minuti a circa +48VDC).. per arrivare completamente a 0VDC chissà quanto ci vuole co 50 mila Joule.

Ma il problema era un altro: che ci va là da qualche parte, un diodo per bypassare la resistenza usata in fase di carica? un relè? o cosa? vorrei (appunto) che la corrente di ritorno non mi passi dalla resistenza, usata solo in fase di carica (andamento ovviamente esponenziale)
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[5] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentecarlomariamanenti » 1 mar 2013, 22:50

Foto Utentesvato197979, per rendere migliore la lettura ti chiederei cortesemente di evitare di citare in modo completo i messaggi precedenti, cita se credi un passaggio importante dello stesso.

svato197979 ha scritto:Come la monteresti la resistenza di shunt? servirebbe per misurare la corrente di ritorno, giusto?


Una eventuale resistenza di shunt non serve per "misurare la corrente di ritorno".
Un azionamento brushless alimentato direttamente in continua sul DC-bus, (questo è il caso), nel caso in cui il motore venga "trascinato" dal carico per inerzia, vede aumentare il calore di tensione perché la componente rigenerativa che "rientra" dal motore potrebbe sommarsi alla tensione di alimentazione.
Una resistenza di shunt viene utilizzata in questo caso mediante un circuito dedicato per limitare eventuali sovra-tensioni che potrebbero danneggiare il drive.
I drive della LinMot dispongono, dipende dal modello, di un circuito interno al quale, mediante dei morsetti dedicati, può essere collegata un resistenza di shunt.
Se il drive in oggetto non disponesse di tale funzionalità allora la resistenza di shunt dovrebbe essere equipaggiata con un circuito dedicato che la collega al DC-bus solo se il valore dello stesso supera la soglia programmata nel circuito di controllo.

svato197979 ha scritto:.... Sul fatto delle microinterruzioni, forse non è così: parliamo di 125F, ovvero 4 moduli da 500F in serie: va bene per reggere 3 minuti il dimensionamento ...


Non credo sia così semplice: un UPS, (da non confondere con un soccorritore di rete), è un po più complicato di una serie di condensatori.
Hai valutato la difficoltà di caricare queste capacità all'accensione dell'alimentatore?
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[6] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentecarlomariamanenti » 1 mar 2013, 22:52

svato197979 ha scritto:... Ma il problema era un altro: che ci va là da qualche parte, un diodo per bypassare la resistenza usata in fase di carica? un relè? o cosa? vorrei (appunto) che la corrente di ritorno non mi passi dalla resistenza, usata solo in fase di carica (andamento ovviamente esponenziale)


Perdonami, ho riletto più volte la tua domanda ma non riesco a capire che cosa chiedi.
Potresti cortesemente riformulare il tuo pensiero descrivendo nel dettaglio cosa desideri fare?
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[7] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 1 mar 2013, 23:10

Andiamo per gradi. Scusa, mi è difficile anche formulare una domanda tecnica in realtà: scusami.

So per certo che 4 condensatori non costituiscono UPS.
Ma in azienda da me siamo ad uno studio di fattibilità.

Partiamo da quello che abbiamo. 3 Robot LinMot con assi XYZRG (sono dei manipolatori: se tu volessi, lunedì potrei darti i modelli esatti dei motori: in realtà è weekend, ma io sto lavorando lo stesso, diciamo così, per passione :) ). Interessante la cosa che mi dici di sta resistenza di shunt: posso, sempre lunedì, approfondire con i colleghi. Ah, sono in Germania, lavoro qui in trasferta: ci si mette pure la lingua di mezzo, ma me la cavo.

Sono nuovo in azienda, ma sono stato coinvolto in questo progetto "UPS". Abbiam deciso di usare i Cap, perché privi di manutenzione rispetto alle batterie. ed eccoci qua con 4 supercap da testare in qualche modo.

L'idea base era: facciamo qualche prova di carica/scarica con un alimentatore da laoratorio ed una resistenza attiva, carichiamoli e scarichiamoli diverse volte, monitoriamo tensione, corrente ecc.. per vedere se funzionano (faremo questa cosa tra 1-2 settimane).

Ma ad un certo punto, proviamoli sul campo (secondo step, quello che dovrei realizzare è uno schema circuitale..) ovvero, nella macchina sotto, in lab. Come lo creiamo sto circuito?:
Così: spartano (a detta del mio capo: per me, non ha senso sinceramente, perché un siffatto schema, meriterebbe una elettronica di controllo a microcontrollore, e non dei componenti elettrici. ma l'ho assecondato).

L' idea è: creiamo un circuito "spartano" di carica dei supercap, e simuliamo una situazione di emergenza, in cui viene a mancare la corrente (per esempio).

Fase1: i cap vengono caricati.. attraverso la resistenza
Fase2: quando i cap sono carichi, lasciamo andare comunque il robot.. (ci sarann delle correnti di ritorno)
Fase3: stacchiamo l'alimentatore di tensione (sia dai cap, che dal motore) e vediamo come si scaricano i cap, in quanto tempo, monitorando tensione/corrente ecc.

Torniamo alla mia domanda: relativamente al punto2, non dovrebbero esserci problemi se torna della corrente in frenata, come avevi detto prima, giusto?o dovrei usare un diodo tra motore e cap, per far si che tale corrente ritorni verso i cap, non passando per la resistenza? o non ha senso?
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[8] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 1 mar 2013, 23:13

aspetta è importante anche precisare che non usiamo driver LinMot, ma dei driver progettati in azienda da me..
Per cui, penso che questo sia il problema della corrente di ritorno.
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[9] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentecarlomariamanenti » 1 mar 2013, 23:34

svato197979 ha scritto:aspetta è importante anche precisare che non usiamo driver LinMot, ma dei driver progettati in azienda da me..
Per cui, penso che questo sia il problema della corrente di ritorno.


Perdona la mia curiosità, ma come hai fatto a progettare dei driver brushless che pilotano motori lineari ad anello chiuso senza sapere a cosa serve una resistenza di shunt, (o altrimenti detta resistenza di frenatura)?

Ad ogni modo, per quello che mi descrivi lo stadio di alimentazione del drive dovrebbe essere così realizzato:

- Alimentatore 60 V dc della corrente desiderata.
- Stadio di carica dei condensatori alimentato dall'alimentatore sopra descritto.

Lo "stadio" alimentatore e lo stadio "condensatori" alimentano il/i drive/drives mediante un diodo che impedisce ad uno stadio di alimentare in uscita l'altro stadio.

Nel caso in cui per più drives collegati con un DC-bus comune vi fossero condizioni di rigenerazione, (il che presume che tutti i drives stiano rigenerando contemporaneamente e che nessuno di essi utilizzi negli istanti di "rigenerazione" l'energia rigenerata da un altro drives), allora si potrebbe pensare ad un secondo circuito di ricarica dei condensatori.

Nota: in questo caso ti consiglio di inserire nel sistema un circuito di controllo che monitorando la tensione del DC-bus in caso di mancanza di rete, controlli, (moduli), i profili di decelerazione dei drives che per carico inerziale sono destinati al recupero di energia al fine di "adattare" i profili di moto in funzione del decadimento della tensione del DC-bus.
Ma dubito fortemente che un manipolatore possa, in condizioni di mancanza di rete, rigenerare sufficiente energia per caricare eventuali condensatori.

In questo caso vale sempre la seconda legge della termodinamica.
Potrò anche sbagliarmi, ma credo che se si presentano tutte le condizioni più favorevoli allora al massimo riuscirai a fermare gli assi in sicurezza ma non di più.
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[10] Re: Sistema UPS per motore LinMot

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 2 mar 2013, 0:10

carlomariamanenti ha scritto: Perdona la mia curiosità, ma come hai fatto a progettare dei driver brushless che pilotano motori lineari ad anello chiuso senza sapere a cosa serve una resistenza di shunt, (o altrimenti detta resistenza di frenatura)?


In effetti io non ho progettato un bel niente. Quel "da me" era riferito al "in azienda, da me = dove lavoro io, non "da me progettati". :)

scusa l'incomprensione.. è che, parlando in tedesco, ho dimenticato alcune proprietà linguistiche italiane.

Comunque sia, sto attendendo delle misure che ho commissionato di fare proprio sull'impianto, per capire il profilo di corrente, e quanta corrente scorra effettivamente avanti ed indietro.

Non so se sarà una cosa fatta entro la settimana prossima. Ad ogni modo, continuerò a postare delle info all'interno del forum, perché la cosa andrà avanti sicuramente.

Diciamo che vorrei comunque ringraziarti per la pazienza dedicatami nel postarmi queste info che comunque potrebbero tornarmi utili
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