MECCANICA e DINTORNI

Salve ragazzi, sto sistemando un plotter cnc per lavorare legno e avendo smontato un motore (Brushed DC ovvero a spazzole in continua) per settare i driver a casa, ho provato ad alimentarlo direttamente; tensiove massima 24v 6A per 2750giri/min 0.45Nm, ridotto 24/1. Sulla carta dovrebbe avere 10Nm così ridotto, ma provando a fermare il pignone a basso numero di giri (riducendo tensione) lo fermavo tranquillamente con la mano, portandolo a 24v invece non riuscivo a fermarlo ma facendo pressione lateralmente sul pignone si sentiva che faticava ad avanzare. Facendo il paragone con i servo da 3Nm che avevo non c'è paragone per la coppia anche a basso numero di giri, però mi domando: 10Nm non dovrebbero comunque essere 10Nm anche se sviluppati da un servo brushed DC?

Non sono un esperto ma nei motori a spazzole la coppia è proporzionale alla tensione applicata così come la velocità. Per cui calando la tensione diminuisce velocità e coppia. E fin quì mi pare tutto regolare.

Se per servo intendi dei passo-passo, la velocità la regoliamo con la frequenza degli impulsi ma la tensione resta costante quindi anche la coppia.
Se per servo intendi dei brushless dovrebbe essere la stessa cosa, l'elettronica di controllo è a bordo motore, ma non sò darti una buona spiegazione elettromeccanica, anzi resto in ascolto di qualcuno che ne sappia di più.

Ciao

Sono or ora arrivato a collegare il mio piccolo servo DC al driver e settati i parametri PID devo dire che tiene una vita!!!!
Non si sposta ed oppone una resistenza notevole anche in virtù della riduzione meccanica tramite riduttore epicicloidale 24:1.
Il perchè non lo conosco fatto sta che la coppia non è assolutamente la stessa di quando l'ho alimentato direttamente!!

Dunque, cerchiamo di fare chiarezza...
Nei motori DC, come nei brushless, la coppia erogata è proporzionale alla corrente che essi assorbono. Ovviamente il sistema di alimentazione deve essere in gradi di fornirla. Se il tuo motore (ridotto) è da 10 Nm a 6 A, se esso assorbe 6 A deve darti 10 Nm, non ci sono scuse (a meno del rendimento del riduttore, e presi per buoni i dati tecnici). 10 Nm all'albero, senza leve, a mano non li fermi nemmeno se sei Ercole. Se noti rallentamenti strani io controllerei la corrnte assorbita, è possibile che l'alimentatore non sia in grado di erogare corrente sufficiente.

Detto questo, non vi è differenza di caratteristica tra un motore DC e un brushless: alla corrente nominale ti danno entrambi la coppia nominale, questo è sicuro.

A maggior ragione se con un sistema di pilotaggio differente il tuo motore ti dà la giusta coppia, io imputerei il problema all'alimentatore con cui hai fatto la prima prova.

Si, ok la corrente, non la tensione.
Comunque se Leviathan ha abbassato i giri riducendo la tensione è chiaro che si è ridotta corrente e coppia o no?
Vorrei capire se sbaglio affermando che con un motore passo passo si può abbassare la velocità mantenendo la coppia mentre con un motore a spazzole no!

Ragazzi scusate, grazie all'aiuto di Max sono arrivato a trovare l'inghippo che era in una resistenza inserita in un circuito di precarica dell'alimentatore; tale resistenza sarebbe dovuta essere esclusa da un relè nel momento in cui la tensione arrivava a renderlo operativo, ma visto che ho ridotto la tensione di riferimento per alimentare questi servo dc, evidentemente i 24 volt non erano sufficienti a che il relè facesse il suo dovere, quindi la resistenza continuava a limitare la corrente erogata con le evidenti conseguenze sulla coppia erogata.
Bypassata la resistenza il motore girava correttamente anche alimentato direttamente e con una coppia tale da rendere impossibile fermare a mano il pignone anche a basso numero di giri.

No. Riducendo la tensione riduci i giri, ma la coppia disponibile è sempre la stessa. Basta che la tensione sia maggiore della caduta di tensione interna, alla corrente richiesta.

Provo a dare un po' di formule, cercando di tenermi sul semplice:

Coppia = corrente x K1
regime = tensione / K2

Questo in un motore DC ideale. Se la coppia è espessa in Nm e il regime in rad/s le costanti K1 e K2 coincidono. In un motore reale, la seconda formula è modificata come segue:

regime = (tensione - Rarm x corrente) / K2

Dove Rarm è la resistenza interna degli avvolgimenti del motore. A motore fermo, per ottenere la coppia nominale (quindi la corrente nominale, secondo la prima formula) basta che la tensione sia pari a Rarm x corrente. Al di sopra di questo valore, o il motore inizia a girare, o supera la corrente nominale (e la coppia nominale, sempre proporzionale alla corrente).

In un motore DC queste formule sono rigorose, e valgono anche per i brushless. Con i dovuti aggiutamenti in effetti sono valide per tutti i motori...

Confesso che le formule che hai postato non sono di mia conoscenza, tuttavia mi suona strano che riducendo la tensione di alimentazione non si riduca anche la coppia. Sono persuaso del fatto che la coppia sia correlata alla corrente assorbita, tuttavia riducendo la tensione dovrebbe ridursi anche la corrente e conseguentemente anche la coppia. Più che le formule non capisco il principio fisico che giustificherebbe il mantenersi della coppia/corrente al ridursi della tensione. !?

Marco se fosse come dici tu i motori avrebbero poca coppia a basso numero di giri e non ne avrebbero per niente da fermi!!!
E' intuitivo che qualcosa non tornerebbe se fosse vera la tua ipotesi!!

Abbiamo detto che la coppia di un motore cc è direttamente proporzionale alla corrente è questo lo capisco perchè il vettore campo magnetico è direttamente correlato alla corrente che attraversa la spira. Se la coppia si mantiene anche al diminuire della tensione e quindi anche dei giri motore allora la corrente dovrebbe mantenersi costante. Quindi se un motore alimentato a 12 Vdc assorbe 10 ampere, diminuendo la tensione a 6 Vdc la corrente si mantiene a 10 ampere? ... in termini di potenza (fisica non elettrica) mi torna anche... ma resto perplesso. Certo un motore non è un circuito resistivo per cui senz'altro entrano in giuoco altri fattori che non conosco...

La corrente che assorbe il motore dipende dalla coppia che esso è chiamato a erogare. Se hai un motore da 12V e 10A, non è che alimentandolo a 12V esso assorbe 10A. Il motore assorbirà la corrente che serve a erogare la coppia, in funzione del carico. La corrente di targa è quella massima tollerabile dal motore, se la coppia resistente è eccessiva e se non esistono accorgimenti che limitino al corrente, il motore assorbe anche di più.

Se lo alimenti a tensione minore girerà più piano, ma assorbirà sempre la corrente necessaria a vincere la coppia resistente.

Rifacendomi alla tua giusta affermazione che un motore DC non è un circuito resistivo, riporto la formula che lo caratterizza, in funzione della tensione:

Varm = Iarm x Rarm + K x regime

Varm è la tensione ai morsetti del motore
Iarm è la corrente che assorbe
Rarm è la resistenza degli avvolgimenti
K è la costante (già presente nelle formule precedenti)

Devi tenere presente che al regime nominale il primo termine (Iarm x Rarm) è molto minore del secondo (K x regime), come deve essere per avere un rendimento decente. Se diminuisci la tensione di alimentazione Varm, mantenendo la stessa coppia resistente, il motore dovrà necessariamente assorbire la stessa corrente per vincere tale coppia, e lo può fare semplicemente riducendo il suo regime, fino al nuovo punto di equilibrio. Ovvio che la tensione minima in grado di garantire l'erogazione della coppia necessaria è proprio:

Varm = Iarm x Rarm

in questo caso il motore eroga la piena coppia, ma sta fermo.
Al di sotto di questo valore (comunque molto piccolo in confronto alla tensione nominale) il motore non può erogare la piena coppia, a meno di non funzionare da generatore, ma questa è un'altra storia.

Ok! potrei sintetizzare affermando che (a coppia resistente costante) diminuendo la tesione Varm diminuisce la Rarm? Tuttavia se la corrente deve rimanere costante e la condizione I=V/R è sempre valida, la R deve ridursi al diminuire di V, non si scappa!!! Per cui dal momento che invece la Resistività dell'avvolgimento non può variare (dipende solo dalla lunghezza del filo e dal suo diametro) deve variare una qualche altra grandezza elettrica.

Le formule per me sono ok, vorrei solo capire cosa c'è dietro.

Mi viene da fare una riflessione un p'ò azzardata..... il motore in corrente continua a spazzole in realtà viene alimentato in alternata. Mi spiego meglio, ogni 1/2 giro si inverte la polarità per cui la corrente che scorre nelle sue spire è alternata e la sua frequenza è pari al numero di giri al seconto che il motore effettua. L'avvolgimento di un motore è un induttore per cui ragionando in termini di corrente "alternata" abbiamo un'impedenza induttiva e non una resistenza. Il valore dell'impedenza diminuisce al diminuire della frequenza fino a raggiugere il solo valore resistivo dell'avvolgimento a frequenza 0 ovvero in corrente continua (a motore fermo).

Quindi l'impedenza del circuito RL diminuisce al diminuire della velocità ed esclusivamente al diminuire della velocità (quindi della frequenza)! Se il mio ragionamento è valido, "elettricamente parlando" l'aumento della corrente è una conseguenza esclusiva della riduzione della velocità (frequenza) per qualunque motivo essa avvenga.

Che ne pensi?

P.s. sia chiaro con tutto ciò intendo confermare la validità delle formule da te postate in precedenza.