Esta es la historia de un carrito de unos 1500kg, parte de una trafiladora que hizo de las suyas. Este es el movimiento del carrito, cuando todo el cuento terminó:
La primer parte del movimiento es neutral, el carro es arrastrado por un motor de 200HP hacia la izquierda de la pantalla. La segunda parte es la problemática, debe hacer un movimiento muy rápido, a unos 1.5m/s y detenerse "a la voz de aura" en 0.5 seg.
Originalmente habían diseñado el sistema con un motor de 3000RPM 7.5CV. Al conectarle un convertidor de frecuencia WEG CFW09 de 16A, este se colgaba por error de sobrecorriente durante el arranque. El mecánico le sacó el convertidor y conectó el motor directo a la red, logrando que el carrito se moviera "normalmente" al menos para el... Cuando me comenta indignado el tema resultaba ser que esa porquería que le había conectado en el tablero, no servía. reviso la parametrización del equipo y no había caso, no tenía forma de reforzarlo de ninguna manera. Repito la experiencia de conectarlo directo y efectivamente se movía. Mido la corriente con la pinza amperométrica y tomaba 60A aproximadamente,durante todo el movimiento que duraba unos 20m de avance. El pobre motor, de unos 13A de IN, no salía del proceso de arranque!. Es decir que si seguía experimentando en forma directa lo iba a quemar...
Consulto al diseñador y pega el grito en el cielo: quién puso un motor de 3000RPM????? debe ir uno de 1000!!!!!
Acá no termina la historia. Con tres veces mas par, se inician las pruebas con un Czerweny de 5.5KW / 7.5CV 965 RPM, IN 13.1 A, El convertidor responde normalmente, dentro de lo esperado, en las primeras pruebas. Cuando empiezan a definir la cinemática correcta para la máquina final, no lo podíamos frenar y se pegaba un flor de golpe contra la estructura. El 09 tenía agregada una resistencia de frenado que parecía no dar a basto. El tiempo de frenado deseado era muy corto. Empecé a sospechar que el motor seguía siendo chico. Pero como se los demuestro? Dos ingenieros mecánicos habían estado tras el diseño. Estaban mas que urgidos para entregar la máquina. Se me ocurre conectar una interface y la pc al equipo y monitorear corriente, potencia y par para analizar lo que estaba pasando. Y el resultado fué el siguiente:
el trazo verde es la corriente tomada por el motor. Los datos se tomaron con el soft Superdrive de WEG. Se ve que está del órden de 2IN en una aceleración de 2 seg. El motor era chico.
Cuentas "de almacenero":
Se va a ignorar en esta estimación los pares de rozamiento y
otros. El análisis que sigue es muy simple pero de utilidad como para poder
evaluar el problema dinámico.
La reducción mecánica lleva la velocidad final del motor a 400RPM.
Asumiendo una masa de 1500kg y una velocidad final de
1.5m/seg la energía cinética desarrollada por el carro es de :
1500kg * (1.5m/s)^2 /2 = 1700 J
La energía cinética del rotor del motor a 400RPM es de
aproximadamente 50 J.
Si se estima groseramente que la masa de la cadena, caja
reductora etc aporten en unos 250 J a la energía cinética tenemos unos 2000 J en régimen. (En Argentina le llamamos ojímetro)
En el eje del motor;
Ec = Jeq * w^2 /2.
Despejando se obtiene un Jeq de 2.2. kgm2
Como
Cupla = Jeq*dw/dt
Se obtiene que en el tramo de aceleración de 0 a 1.5m/s en
1.5 seg, el par necesario para acelerar es de 62Nm.
En el frenado de 1.5m/s a 0 en 0.5 seg, se requiere de 180Nm.
Un motor de 7.5HP tiene un par nominal de 54Nm. El par de rotor bloqueado de un motor Czerweny de esas características es de 3 veces ese valor.
Al operar con variador se puede obtener un par de frenado de
hasta el 150% del nominal como máximo.
Esto inclina la balanza a un motor de 12.5HP 970 RPM (90Nm), que si bien está un poco por debajo de estos
valores, al ser los mismos aproximados y sobreestimados, sería un valor
razonable de compromiso. La aceleración se lograría sin esfuerzos, y la deceleración
si ayuda el roce y la carga mecánica se podría aproximar a la rampa deseada.
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