Rilevamento pratico coppia attuatori

[Linogiangio]

Ciao a tutti. Qualcuno saprebbe elencarmi i metodi attuali che vengono utilizzati per il rilevare la coppia di un motore asincrono in applicazioni come attuatori elettrici? Grazie

[SerTom]

Strumentalmente si usano torsiometri per movimento rotativo e celle di carico per movimenti lineari.
Comunque il "mondo" è molto vasto, dipende dall'applicazione e da cosa devi farci della misura.
Poi ci sono i calcoli e le simulazioni ... ma tutto dipende dai dati che hai in ingresso ...

Bye Ser.Tom

[Linogiangio]

Mi servirebbe del materiale in cui si parli dei vari metodi di rilevamento di coppia. Anche a livello generale. Se vuoi un esempio applicativo posso dirti attuatori elettrici applicati alle valvole per esempio.

[Candy]

Intendi come i costruttori definiscono la coppia dei loro motori? Oppure intendi misure specifiche su casi particolari? PErché per casi particolari, per coppie relativamente piccole, ho visto usare carichi rotanti calibrati, verificando fino a che valore di coppia il motore mantiene una determinata velocità e la sua corrente nominale. (In ogni caso è stata una unica applicazione del tutto particolare).
Solitamente per quel che riguara i MAT ci si affida ai dati di catalogo. Penso che anche per il comando di una valvola ci si affidi ai dati del costruttore del motore.

[SandroCalligaro]

Per aggiungere qualche informazione, si potrebbero distinguere un po' di principi di misura, e magari anche di stima.

Si può misurare la coppia frenante di un carico passivo "calibrato", come diceva Candy.
Gli strumenti di questo tipo (soluzioni artigianali a parte) sono freni controllabili, il cui "statore" è sospeso su cuscinetti, e la coppia di frenatura è misurata tramite una cella di carico posta nel giunto rigido tra lo "statore" del freno ed il telaio. Alcuni di questi sono piuttosto accurati, e vengono usati per misure da laboratorio (a regime), i più famosi sono quelli della Magrol (se vuoi dare un'occhiata alla documentazione).

Si può misurare la coppia trasmessa all'albero (tramite un torsiometro). In quel caso la misura è valida anche in transitorio (entro la banda passante dello strumento), e comprende tutta la coppia applicata da ciò che sta fisicamente al di là del torsiometro. Per quanto ne so, il modo più semplice per fare la misura è utilizzare delle celle di carico all'interfaccia tra un lato e l'altro dell'albero che attraversa il torsiometro. Il problema è che quel giunto ruota (a differenza della cella di carico dello strumento di prima), per cui vanno trasmessi in qualche modo (contatti striscianti, accoppiamenti magnetici, ...) l'alimentazione ed il segnale di misura.

In alcuni motori, come nei motori in continua e sincroni a magnete permanente, è molto facile imporre la coppia con precisione tramite la corrente. Una volta tarati misurandone la coppia, e con il giusto controllo, potrebbero essere usati come il freno nel primo caso (misura della coppia di frenatura), ovviamente non con la stessa precisione.

In generale, la coppia prodotta da un motore trifase (ma sarebbe applicabile anche per altri numeri di fasi) può essere stimata dal controllo dell'eventuale inverter, con un una precisione che potrebbe essere entro il 5-10%, calcolando semplicemente il prodotto vettoriale tra flusso e corrente (in pratica, valutando una grandezza legata alla potenza attiva). La corrente è misurata, mentre il flusso deve essere stimato. La stima è sensibile alla precisione del parametro di resistenza e della compensazione dei tempi morti, oltre che alla precisione delle misure. Per questo l'accuratezza migliora sicuramente con la velocità, almeno entro un certo limite.

[Linogiangio]

Vi ringrazio molto, gentilissimi! Sto cercando di inserire nella mia tesi i metodi di rilevamento della coppia, e come esempio applicativo sto considerando le valvole (quindi attuatori elettrici associati a valvole). Infatti in questo campo si ha la necessità di conoscere la coppia costantemente in modo da poterla limitare nel caso in cui la valvola trovi per esempio un ostacolo durante la sua manovra. Purtroppo in rete non si trova molto

[Candy]

Ma questa potrebbe essere una misura indiretta, controllando la corrente, da parte del driver, od inverter del motore.

Non avevo mai visto valvole azionate da motori asincroni. Forse si applicano a grandi impianti di distribuzione?

[Linogiangio]

Potrebbe essere Mauro. Io purtroppo a riguardo non so molto e non riesco a trovare materiale che mi permetta di descrivere il rilevamento di coppia utilizzato in questo ambito
Comunque ti confermo l'utilizzo di asincroni per il pilotaggio di valvole.

[SandroCalligaro]

Concordo con Mauro Bottizzo.

Se il motore è noto a priori, ed è stato caratterizzato bene, la precisione con la quale si può conoscere la coppia prodotta migliora di molto. Il requisito minimo è la misura di corrente.
Se il problema è conoscere (e limitare) la coppia in tempo reale, allora la stima deve essere effettuata a livello del controllore, che deve avere una frequenza di aggiornamento dell'algoritmo di controllo sufficiente.
Questo tipo di cose, che si implementano normalmente negli inverter, potrebbero però non essere adatte (per il costo che comporterebbero, magari) su una valvola.

Se hai qualche informazione in più sul sistema (dal motore alla valvola vera e propria), e puoi condividerla, penso sia l'unico modo per capire come aiutarti.

[Linogiangio]

Riguardo i motori, sono asincroni di piccola taglia (fino a 4 kW), 1 coppia di poli, alimentati direttamente dalla rete (no inverter). Per quanto riguarda le valvole, facendo una trattazione generale, sto considerando valvole a sfera e a saracinesca. A me interesserebbe solo descrivere come si comportano le industrie per rilevare la coppia e poter quindi descrivere i metodi utilizzati, ma ribadisco, purtroppo non riesco a trovare materiale a riguardo.