Conception de mon alimentation

[yateri]

Bonsoir,

bon étant donné que je ne trouve pas mon bonheur en terme d'alimentation pour ma futur CNC (à part un site aux USA mais où ça reviendrait trop cher), je crois que je vais la faire moi-même.

Je m'adresse donc à vous pour vérifier que mes choix/calculs sont corrects.

Rappel du cahier des charges :
Alimenter 3 pàp de 12Nm, branchés en bipolaire parallèle soit 7A par moteur, sous 80V. Viendra s'ajouter dans le futur un 4e axe d'à peu près la même puissance.

BESOINS

Théorie :

4 pàp x 7A = 28A
28A x 80v = 2240W

Pratique :

Comme je n'ai trouvé nul part le moyen de calculer en réalité ce que consommeront ensemble les 4 moteurs, je prend le risque de diviser par deux...

P = 80v * 28A /2 =~ 1100W ...


TRANSFORMATION

Transfo torique pour les faibles pertes, faible rayonnement et dimensions réduites.

Primaire : 230 Vac Mono
Secondaire : 80v / racine(2) = 56V, marge de sécurité (tension à vide) -10% = 50V.

Choix : Transformateur torique 1000VA, 2x50V 10A, secondaires mis en parallèle.
http://www.rs-particuliers.com/Product. ... t=2238421#


REDRESSEMENT

Choix : Pont de Graetz, 35A 100V.

A moins que ce soit surdimensionné ?


LISSAGE

Les alims de cette puissance que j'ai vu sont lissées avec deux condos de 10.000µF en parallèles, soit 20.000µF.

J'imagine qu'il y a une raison pour mettre deux condos au lieu d'un, alors que ça revient plus cher. Redondance ? Si l'un des deux crame la tension reste un minimum lissée ? Autre raison ?

Edit: est-ce pour diviser le courant d'ondulation traversant chaque condo par deux ?

Avec cette capacité, la variation de U est de :

delta U = I / (100C) = 20 / (100 x 20.000x10^-6) = 20 / 20 = 1V

Ce qui me semble acceptable.

Pour ma culture générale, est-ce que je peux doubler la capacité si j'en ai envie ? Ou quelque chose m'en empêche ?

Tension de service : 100V, à moins que je puisse descendre à 80V ?

Choix : 2x Condo 10.000µF, 100V (ou 80V).


FILTRAGE

Faut-il encore filtrer ou je peux envoyer ça dans les drivers ?
Ajout d'une inductance ?
Pas de stabilisation/régulation ?


Lorsque ces calculs seront validés et les questions seront réglées, je passerai une annonce pour rechercher les condos et le pont de diode.

MERCI A VOUS !

Yat'

 

[jmspaggi]

Pratique :

Comme je n'ai trouvé nul part le moyen de calculer en réalité ce que consommeront ensemble les 4 moteurs, je prend le risque de diviser par deux...

P = 80v * 28A /2 =~ 1100W ...

Me semble que c'est 2/3 et non pas 1/2... Donc ca te ferais environ 1500W.

Choix : Transformateur torique 1000VA, 2x50V 10A, secondaires mis en parallèle.
http://www.rs-particuliers.com/Product. ... t=2238421#

Même avec ton calcul 1/2 tu es juste avec un 1000VA... Moi j'irais définitivement vers plus puissant vu tes besoins.

REDRESSEMENT
Choix : Pont de Graetz, 35A 100V.
A moins que ce soit surdimensionné ?

Vaut mieux trop gros que trop petit, et ca coute rien.

LISSAGE

Les alims de cette puissance que j'ai vu sont lissées avec deux condos de 10.000µF en parallèles, soit 20.000µF.

LA formule magique:

80000*i/v. Donc pour toi, 80 000 * 28 / 80 = 56 000uF... Donc attention, 20.000uF c'est trop petit. Pour ce qui est de 1 2 ou 3, ca dépend de ton montage. Moi j'y suis allé avec un condensateur par moteur, donc plus petits. mes-cartes-pour-ma-cnc-t24379.html#287633

Bon courage pour trouver UN condensateur de 56 000 uF sous 100V (D'ailleur, tu devrais prendre plus que 100V car je trouve ça proche de 80V.)

Edit: est-ce pour diviser le courant d'ondulation traversant chaque condo par deux ?

Pourquoi?

Pour ma culture générale, est-ce que je peux doubler la capacité si j'en ai envie ? Ou quelque chose m'en empêche ?

Vaut mieux plus que moins, alors oui, tu peux. Moi mes condensateurs auraient du être des 4700uF, mais j'ai préféré mettre des 5600uF juste pour être plus "safe".

Tension de service : 100V, à moins que je puisse descendre à 80V ?

Si tu as besoin de 80V, taille pour 100V au moins. En cas de pics, tu évitera les mauvaises surprises.

Choix : 2x Condo 10.000µF, 100V (ou 80V).

Trop petit

FILTRAGE

Faut-il encore filtrer ou je peux envoyer ça dans les drivers ?
Ajout d'une inductance ?
Pas de stabilisation/régulation ?

Je ne suis pas un expert, mais tout le monde envoie ca directement dans les drivers sans rien filtrer/réguler/stabiliser...

Lorsque ces calculs seront validés et les questions seront réglées, je passerai une annonce pour rechercher les condos et le pont de diode.

Voila, t'as plus qu'à retourner à la planche à dessins

JM

 

[erolhc]

C'est vrai que l'on prend plutôt 2/3 des intensités des moteurs en général soit 18.7 A

A vide tu sera donc à 70V avec ton transfo et un peu inférieur en charge donc pourquoi faire tes calculs avec 80V ? Sinon prend un 2*55V 1000VA (mais là tu va perdre en intensité maxi)

Pour un taux d'ondulation de 10% (8V crête à crête) et une fréquence secteur à 50Hz, 18.7A et 80V la valeur devient 100 000 *I/U = 23 375 µF soit un poil juste pour ton application tu peux rajouter un 4700µF à tes deux 10 000µF

Il n'y pas d'obligation a mettre plusieurs condo en //. Un seul peut très bien remplir la fonction, c'est généralement une question de cout et/ou rareté des condo qui fait fait que l'on retient une solution plutôt qu'une autre.
Tu peux très bien te contenter d'un seul de 22 000µF (ondulation un peu supérieure dans ce cas ou alors prendre un 22 000µF et un 2200µF et là tu es dans les clous) mais attention à la valeur de courant admissible par le(s) condo(s).

En général, par mesure de sécurité, on prend la tension de service du condo égale 1,5 fois la tension d'utilisation. soit 80*1.5 = 120V (ou valeur supérieure) dans ton cas mais là cela augmente considérablement le cout.


Des moteurs de 12Nm je trouve cela enorme mais je présume que tu as calculé suivant tes besoins

 

[jmspaggi]

Chlore,

C'est quoi le rapport entre le taux d'ondulation et la formule au format "80000*i/v"?

Comment déterminer le taux d'ondulation en fonction des valeurs des condensateurs?

J'ai I = 3.1, V=36 mais j'ai mis 16 800 uF. Ca me donne quoi comme taux d'ondulation? Comme j'peux le calculer?

Merci,

JM

Edit: J'suis en 60Hz moi, est-ce que ca change quelque chose?

 

[erolhc]

La formule "normale" de filtrage c'est C= T *I/deltaU
T étant la constante de temps liée au redressement double alternance (pont Graezt) : pour du F=50Hz T=1/2F soit T=0.01 s Pour les nord-américains (F=60Hz) T=1/120 = 0.0083 s

DeltaU étant ton taux d'ondulation (Umaxi-Umini) Si on le fixe à 10% la formule devient C=0.01 *I /(0.1 U)
U étant ta tension
et le résultat est en Farad ... bof
C=0.01/0.1 *I/U = 0.1 I/U toujours en Farad comme c'est plus facile de travailler en µF on multiplie par 1 000 000 et donc la formule devient
C = 100 000 I/U en µF

Pour les nord-américain C = 83 333 I/U que l'on arrondi à 80 000 I/U

Ton edit : donc on voit bien qu'effectivement la fréquence secteur à son importance

 

[jmspaggi]

Ok, j'comprend! Si je veux réduire le taux d'ondulation, je diminue DetalU, ce qui augmente C et donc augmente la taille de mes condensateurs. J'devrais être capable de faire la marche inverse et trouver mon taux d'ondulation à partir de la valeur de mes condos.

Merci pour toutes ces formules! J'avais pris 80 000 mais semble que pour moi ce soit 83 333... Une chance que j'ai surdimentionné, car avec mes 4700 j'aurais été limite...

JM

 

[erolhc]

Je ne pense pas que 80000 à la place de 83333 soit critique. Les 80000 se rencontrent souvent sur les forum américains donc c'est que cela doit aller.
De plus le taux d'ondulation de 10 % est une valeur arbitraire reconnue comme étant ok par expérience, je ne pense pas que d'être à 12% va changer grand chose (faut pas ouiblier que les valeurs des condo données par les fabricants ont un taux non négligeable de dispersion)

 

[freedom2000]

En général, par mesure de sécurité, on prend la tension de service du condo égale 1,5 fois la tension d'utilisation. soit 80*1.5 = 120V (ou valeur supérieure) dans ton cas mais là cela augmente considérablement le cout.

Je précise qu'il FAUT que la tension de service du condo soit supérieure à celle de l'alim. Quand le moteur freine la force contre électromotrice générée par le moteur (qui est un inducteur) se rajoute à celle de l'alim (à quelques déphasages près). Le condo doit donc supporter l'alim + la FCEM

La FCEM n'est pas négligeable. sur mes moteurs elle est de 50V (moteur à vide) soit du même ordre que la tension d'alim...
Par chance, la FCEM se déphase dans le bon sens quand le moteur n'est pas à vide...


Je vous suggère d'aller jeter un oeil aux cours publiés sur ce thread vous y trouverez toutes les réponses à ces questions

et une feuille excel qui reprend toutes les formules utiles.


https://www.usinages.com/threads/calcul-puissance-moteurs.23780/

JP

 

[g_gau]

pour les condensateurs l'intérêt d'en mettre plusieur en // est de reduire la resistance equivalente serie.
comme tout le condensateur n'est pas parfait est a une résistance série parasite. comme toute résistance P=RI². avec plusieurs condensateur le courant I se repartit dans chaque condensateur (en fonction de la résistance de chacun). donc la puissance dissiper par chaque condensateur seras plus faible et il chaufferas moins surtout avec les courant mis en jeu.

sur le redressement double alternance.
on peut multiplier la puissance voulue en sortie par 1.5 pour la puissance du transfo. car l'utilisation du transfo ne se fait que quand la tension en sortie du transfo est supérieur a la tension sur les condensateur de sortie (que l'on veut la plus haute possible). donc la période d'utilisation du transfo n'est que de 10% du temps. durant c'est 10% le transfo délivre le courant de sortie et le courant de charge des condos (qui eu délivrerons le courant de sortie pendant les 90% restant).
plus les condensateur de sortie sont de forte valeur, plus le temps de conduction du transfo seras faible (tension en sortit du pont haute).
donc plus le courant du transfo auras des pointe importante. Et donc dans le pont de diode aussi.
attention pour le pont de diode sur un redressement double alternance on a une chute de tension de 2V (grand minimum avec 10A) donc P=UI=2*10=20W prévoir un dissipateur

Et voila on a fait le tour des trois éléments de l'alimentation qui sont en faite tous lie chaque changement sur l'un joue sur les autres

pour le transfo plus il est puissant mieux c'est. 1000VA est un minimum
pour le pont de diode 35A min pour ton cas, mais vérifier le courant pointe admissible (bien souvent c'est bon), fair attention a la puissance dissipé.
pour les condo prendre des versions avec une résistance série faible
ou plusieurs avec une résistance un peu moins faible (faire attention au courant pointe admissible)

en pièce jointe une simulation avec 22000µF et 47000µ, attention ce sont des composant idéaux sur la simulation mais l'ordre d'idée est la.
on voit la pointe de courant plus courte et plus importante avec 47000µ.

j'espère avoir était clair (et utile) car cela n'est pas toujours le cas.

bonne soirée a tous.

47000µ

22000µF

 

[jmspaggi]

j'espère avoir était clair (et utile) car cela n'est pas toujours le cas.

Clair et utile! Comme 99% des interventions qu'on peut trouver sur le forum!

Merci pour ces explications!

JM

 

[freedom2000]

j'espère avoir était clair (et utile) car cela n'est pas toujours le cas.

bonne soirée a tous.

super ta simu et très claires tes explications --> merci

Tu l'as faite avec quoi la simu ?

JP

 

[g_gau]

LTSPICE disponible gratuitement sur le site de http://www.linear.com
pas super convivial mais efficace est gratuit.
g_gau

 

[freedom2000]

LTSPICE disponible gratuitement sur le site de http://www.linear.com
pas super convivial mais efficace est gratuit.
g_gau

Merci

 

[:)michel:)]

bonjour a tous
je me permet d'intervenir sur ce post car dans un autre post dans la rubrique conception et fabrication:
post mechmate:
mechmate-livraisons-des-materiaux-t24979-105.html
nous abordons le probleme de l'alim
4 stepp de 70v max 6A pour 4nema de 12Nm
pour moi l'alim la plus correct possible serait de se rapprochai des valeurs max du step donc une alim de 70v 1120VA
mes questions y a t'il un risque(surchauffe) d'utiliser le maximum du potentiel du step?
mon calcule de l'alim est t'il correcte?
allez faire un tour pages 8 on en discute et les avis sont partagé pour ma part je ne suis pas un expert en la matiere electronique mon dada etant la meca mais je ne pense pas m'avoir planté
merci pour votre aide
michel

 

[yateri]

Bonjour à tous,

je n'ai pas fait grand chose cet hiver sur la fraiseuse, mais ça repart doucement et j'ai bon espoir de la voir tourner d'ici 2 à 3 mois.

J'ai aussi cherché à étaler les dépenser, donc cet hiver j'ai acheté un transformateur torique chez Radiospares, 1kVA, 2x50V.

J'en suis maintenant à la finalisation de la décision sur les condensateurs. Vu le prix je ne voudrais pas me planter. Quand je dis le prix, c'est aussi bien celui des condensateurs (50 à 100€), que ce qui a derrière (300€ de drivers, 450€ de moteurs etc...).

J'étais parti sur deux condensateur de 10.000µF et 160V. J'ai écrit un mail à Leadshine pour être sûr de l'ondulation acceptée par les drivers, et la réponse me fait douter sur l'ensemble de la conception, à cause de la FCEM.

J'explique, voilà leur réponse pour commencer :

The supply voltage should be between +24VDV and +68VDC leaving room for power undulation and back-EMF.
The maximum voltage must be blow +80VDC.

Traduction :

La tension délivrée doit être entre +24VCC et +68VCC laissant la place à l'ondulation de la tension et la force contre-électromotrice.
Au delà de +80VCC il y a risque de détérioration du driver

Est-ce que vous comprenez comme moi que la FCEM doit être incluse dans le calcul de la tension maximum délivrée par l'alimentation ?
Autrement dit, tension d'alimentation + FCEM <= 80VCC ...?

Plus haut j'ai lu que la FCEM pouvait atteindre 50V, ce qui laisse finalement peu de place à la tension d'alimentation.

Il doit y avoir une incompréhension quelque part... merci pour vos éclaircissements !

Yat'

 

[biduleur34]

Comme toi je suis a la recherche d'une alim ~1000W 80V.
JE n'est toujours pas trouver mon transfo, mais je pense partir sur un transfo 2x28V , ça evite de metre en sortie des condo 100Volt, mais plutot deux transfo de 63V.

 

[guol64]

Hello,

Voici un site plutôt complet en référence sur les transfos torique et pas très cher (tout est relatif, il faut compter 41$ de FDP + douane): http://www.antekinc.com/gview.php?d[]=0
Comme biduleur je cherche aussi a réaliser mon alim en 80V, j'ai déjà un joli paquet de condos .
Pour la puissance je pense que 1000VA est un minimum, quand on sait que les servos de 300W peuvent prendre ponctuellement 40A sous 80V et en moyenne 5.5A chacun.
Et il faut en alimenter au moins trois pour la cnc.

 

[yateri]

Comme je l'ai dit j'ai acheté un torique de 1000VA chez Radiospares. Je me méfiais des ports + douanes + conversion +...+...+ chez AnteKInc. J'avais grosso modo calculé que ça revenait au même.

C'est en revanche une bonne source d'info, dans la mesure où il est clairement dit que sur l'alim de 70V, ce sont deux condos de 10.000µF et 80V.

Je répond à Leadshine pour avoir des précisions et si c'est ok je ne vais pas me casser la tête et prendre deux 10.000µF sous 160V.

Yat'