Regeltechniek-PID-230Volt motor aansturing

[baggeraar]

Beste,
Momenteel loop ik een beetje tegen mijn beperkingen aan.
Regeltechniek heb ik na 1984 niet meer gebruikt en wat er op school verteld is, is weg.
Ik ben bezig met het maken van een besturing voor een cv-pelletkachel.
Volgorde, keuze van vermogensstand en bewakingen werken en zitten op een print en in een PIC.
Nu heeft die kachel een ventilator om de vebrandingsgassen uit de kachel te zuigen en de schoorsteen in te blazen.
Die motor laat zich redelijk op toeren houden ook al varieert de netspanning tussen 220 en 253.

y as is wachttijd, x as is toerental.
Ik kan wel zeggen dat daar de PID regeling die ik met proton-basic in de pic heb gezet goed werkt.
Ik kijk naar wanneer de netspanning door de nul gaat en laat dan een timer lopen die na de ingestelde tijd een triac openstuurt.
Lange wachttijd: laag toerental, korte wachttijd: hoog toerental.
Al enige tijd kan ik wat langer met de kachel spelen, zonder dat het in huis koud wordt en ik de originele print weer moet terugplaatsen zodat de kachel weer aan het werk kan.
Ik was toe aan de andere motor: die van de brandstof toevoer: pelletvijzel. (worm)
Die motor ligt dwars en daar heb ik nu ruzie mee.
Uiteindelijk heb ik maar heel eenvoudig een wachttijd ingegeven en een daarbij behorend toerental genoteerd.
Nu blijkt dat als die motor van de volle sinus wat geknepen wordt en langzamer gaat draaien er vanaf 230 tot 90 Volt een toerental is dat van 2950 zakt naar 2550, om daarna bij 87 Volt ineens in te zakken tot 800RPM.
Lager dan dat laat hij zich ook gewoon lineair sturen.
Begin je vanaf 480 rpm kan je opregelen tot 1190 toeren, volledig lineair.
Boven de 1190 schiet hij als een raket weer omhoog tot 2950 toeren.

y as toerental, x as wachttijd
Iemand ervaring met een toerenregeling van een spleetpoolmotor (shaded-pole motor)
Goed te regelen noodzakelijk gebied ligt tussen 480 en 1600, een stuk van 480 tot 1190 kan ik denk ik simpel regelen zoals ook gelukt is bij de ventilator.
Vanaf 1190 tot de 1600 zal een grote uitdaging worden, want bij het niet vreselijk snel beperken van de spanningscorrectie zal de motor doorschieten tot de hoge toerentallen lijn, om daarna veel te snel te blijven draaien.

Alle advies wordt gewaardeerd.

[Olof Bosma]

Die motor is kennelijk een asynchroonmotor. De slip regelen met de (gemiddelde) spanning gaat meestal wel goed als het koppel van de belasting flink toeneemt bij hogere toerentallen.
Bij de ventilator lukt het doordat het koppel daar toeneemt met het kwadraat van het toerental. Dat is bij die vijzel dus niet zo. Daar zou je frequentie van de voeding van moeten gaan regelen. Dat kan natuurlijk met die PIC, maar dan heb je ook nog een vermogensdriver nodig (bijv. een audioversterker).
Is het wat als je die motor met een langzame aan/uit regeling laat werken?

[baggeraar]

(aanvulling:
de ventilator is in gebruik: 1 op 1,
de vijzel heeft een vertragingskast naar 4 omw per minuut.)
https://nl.wikipedia.org/wiki/Spleetpoolmotor

[baggeraar]

Daar zou je frequentie van de voeding van moeten gaan regelen.

Van 50 Hz iets anders maken is me nogal wat.

Is het wat als je die motor met een langzame aan/uit regeling laat werken?

Zou dan die motor niet erg warm worden door pulserend "aanloopstroom" aan te bieden?
Ik denk dat je dat ook gaat horen en bovendien: nu is het ook met een "fase aansnijding" geregeld.
(als ik een tirac regeling tenminste zo mag noemen)

[hbh]

Het toerental van een wisselstroommotor regel je met een frequentieregelaar. Primair wordt daar dus de frequentie geregeld terwijl de spanning 'mee verandert' volgens de V/Hz lijn. Niet alle wisselstroommotoren zijn geschikt om als "inverter motor" te gebruiken. Frequentie omvormers zijn er in alle soorten, vermogens en ....... prijzen. Van "50 Hz iets anders maken" is voor zo'n ding een peulenschilletje. Met de tientallen tot een paar honderd instelbare parameters kan deze helemaal naar eigen wensen en omstandigheden worden ingesteld.
Aanloopstromen zijn uit den boze, om meerdere redenen en om die te begrenzen kiest men juist veelal voor een VFD. Maar het is mede afhankelijk van het vermogen van zo'n motor, 1-fase of 3-fase, etc.

[baggeraar]

Het is net of dat mijn vraag niet begrepen wordt.
Wat is er onduidelijk opgeschreven?

[Olof Bosma]

Het is net of dat mijn vraag niet begrepen wordt.
Wat is er onduidelijk opgeschreven?

Welke vraag bedoel je? In je betoog komt eigenlijk geen vraag voor. De enige vraag die je stelt is: "Zou dan die motor niet erg warm worden door pulserend "aanloopstroom" aan te bieden?"
Van houtkachels heb ik geen verstand, maar ik denk dat als je eens in de minuut die vijzel laat draaien en de draaitijd aanpast aan de vraag, je een soepele regeling krijgt.

[baggeraar]

Niet alle wisselstroommotoren zijn geschikt om als "inverter motor" te gebruiken.

Hoe zou je het doen bij dat type motoren dan?
Want ik heb zo'n motor, die volgt niet de frequentie en heeft niet voor niets al een tacho voor de toerenregeling.

Welke vraag bedoel je?

Deze:

Iemand ervaring met een toerenregeling van een spleetpoolmotor (shaded-pole motor)?

Want een aan/uit regeling is niet soepel.
En is dus geen regeling te noemen.
Als je een lamp wilt dimmen doe je dat ook niet met de lichtknop aan uit aan uit aan uit.

Dus nog een keer: Iemand ervaring met een toerenregeling van een spleetpoolmotor (shaded-pole motor?

[HansH]

Het is net of dat mijn vraag niet begrepen wordt.
Wat is er onduidelijk opgeschreven?

Misschien goed als je uitlegt wat je wilt regelen en waarom. Je hebt een ventilator en een motor die de brandstof toevoert. Wat ik begrijp is dat je het toerental van de motor die de brandstof toevoert continue regelbaar wilt maken omdat toevoer van brandstof in discrete stappen blijkbaar niet voldoende is of omdat je denkt dat die dan te warm wordt?

[baggeraar]

Misschien goed als je uitlegt wat je wilt regelen en waarom.

Heb je wel verstand van PID regelingen?

[HansH]

Heb je wel verstand van PID regelingen?

Ik ben ingenieur elektro en werk als architect/ontwerper in de semiconductor industrie met 30 jaar ervaring in analoog IC ontwerp en systeem simulaties voor switch mode powersupply IC's. Daar zitten dat soort functies ook in, dus ja.

[HansH]

Nu blijkt dat als die motor van de volle sinus wat geknepen wordt en langzamer gaat draaien er vanaf 230 tot 90 Volt een toerental is dat van 2950 zakt naar 2550, om daarna bij 87 Volt ineens in te zakken tot 800RPM.
Lager dan dat laat hij zich ook gewoon lineair sturen.
Begin je vanaf 480 rpm kan je opregelen tot 1190 toeren, volledig lineair.
Boven de 1190 schiet hij als een raket weer omhoog tot 2950 toeren.

Wat je hier beschrijft is een bekend effect van asynchroon motoren, het zgn 'kip koppel' kip komt eigenlijk van kiep wat omkiepen betekent. Het is het toerental waarbij de motor ineens heel veel gaat slippen in zijn veld. dat komt omdat in de rotor een wervelstroom wordt opgewekt. Daarvoor moet de motor iets slippen in zijn veld, dwz een iets lager toerental draaien dan de 3000 of 1500 toeren tgv de 50Hz van het lichtnet, dat betekent dat in de rotor een wisselstroom gaat lopen met een frequentie die het verschil is van het 50Hz draaiveld en het toerental van de motor. hoe groter dat verschil, hoe meer koppel. Dat verklaart ook dat de motor langzamer gaat draaien als deze zwaarder wordt belast. Echter omdat de frequentie in de rotor toeneemt bij lager toerental en de rotor een inductieve belasting is (spoel in serie met een weerstand) gaat bij een bepaald toerental de stroom in de rotor niet meer toenemen (maar was dan al ver boven het maximum toelaatbare) maar afnemen, dus ook het koppel neemt verder af waardoor het toerental nog verder afneemt. Daardoor wordt de rotor ook heet omdat de stroom die er loopt dan nog steeds groter is dan normaal en veel warmte opwekt. Dan zakt het toerental dus in een keer naar een hele lage waarde. Dat effect kun je vergeljken met je auto als je de snelheid regelt met de koppeling. die verbrand dan in de kortste keren. als je de motor op een lagere spanning aansluit zakt het toerental sneller in elkaar bij hetzelfde koppel en kom je eerder bij het kipkoppel terecht. dat is wat jij ook ervaart. Helaas kun je dat niet met een regelaar oplossen omdat de overdracht van motorspanning naar toerental bij het kipkoppel oneindig wordt en dan van teken wisselt. Vandaar dat je dan eigenlijk een frequentie omvormer nodig hebt. Die kan namelijk het toerental van het draaiveld zelf verlagen dus hebje bij weinig slip nog steeds een hoog koppel en weing warmteontwikkeling in je rotor. (dat is dus de auto waarbij je de snelheid regelt met je gaspedaal ipv met de koppeling)

[hbh]

Vooropgesteld, de enige ervaring die ik met de snelheidsregeling van spleetpool motoren heb is bij de toepassing in een tafelventilator met een handbediende 3-standen schakelaar.
Uit je <<modknip>> probleemomschrijving maak ik op dat je een 1 fase inductie motor in een van zijn meest elementaire en oorspronkelijke vorm (ca. 125 jr. oud) wilt sturen met een moderne, gecompliceerde PID-regelaar, simpelweg om meer of minder houtkorreltjes 'op het vuur te doen' en op deze manier je kamertemperatuur op een tiende graad nauwkeurig te regelen. Ik waardeer de uitdaging!

[baggeraar]

Vandaar dat je dan eigenlijk een frequentie omvormer nodig hebt.

Heel erg bedankt voor je uitgebreide uitleg van de werking van deze motor.
Ik heb zojuist de kachel aan de scoop gehangen en uit dat beeld blijkt toch echt dat nu ook de spanning "geknipt" wordt.
De frequentie blijft gelijk.
Dat het dus alleen met een frequentieregelaar is op te lossen lijkt dus niet te kloppen.
Het spanningsverschil tussen 410 en 1390 RPM is 17V (namelijk 116--133)
Dat is ook door het knikpunt zonder haperen.
Met een juiste verwerking van het tachosignaal is dus wel degelijk een nette volging van het ingestelde toerental te realiseren.


Ik heb voor het rechte stuk van de lage toerentallen de volgende instellingen.
Ik maak uit je verhaal op dat je die meteen zal kunnen plaatsen.
Mijn vraag is nu welke instelling ik welke kant op moet veranderen rondom het knikpunt.
Pz = 2,8
Iz = 1,1
Dz = 1,1
I_Limit = 1500
kI = 0,1
(fakt = 1,8)
Deze waardes zijn mogelijk nog te verbeteren, daar had ik vorige week geen zin meer in toen ik ontdekte dat de motor met slechts 3 V verschil meteen helemaal inkakte. tussen 400 en 600 regelde het goed (onbelast)
<<modknip>>

[Xilvo]

Want een aan/uit regeling is niet soepel.
En is dus geen regeling te noemen.
Als je een lamp wilt dimmen doe je dat ook niet met de lichtknop aan uit aan uit aan uit.

Dus nog een keer: Iemand ervaring met een toerenregeling van een spleetpoolmotor (shaded-pole motor?

Voor de brandstofaanvoer van een houtkachel is eens per minuut meer dan genoeg en waarschijnlijk heel wat makkelijker te realiseren dan een variabele continue aanvoer.

Een lamp dim je door de stroomtoevoer 100 maal per seconde aan en uit te schakelen. Dat is daar dan weer vaak genoeg.