Choix de l'alimentation pour une CNC 4 axes

[Serdan]

Bonjour,

Je suis en pleine étude d'une CNC 4 axes. Le choix des moteurs et des drivers est fait mais je sèche en ce qui concerne l'alimentation.

Voici les composants :
- 5 Moteurs Nema 34 : 34HS31-6004S
- 5 Drivers : Leadshine EM870S

J'ai pu voir des choix comme celui de CNCRobot qui utilise cette alimentation ; 400W 75V 5,3A DC output. J'ai du mal à comprendre comment elle peut lui suffire même si ses moteurs consomment moins (Stepper Motor DCNC-NEMA34-4.0Nm).

Idéalement je souhaite une ou deux alimentations pour l'ensemble. Si elles se montent sur rail DIN je trouverais ça plus propre. J'ai eu le raisonnement, peut-être mal éclairé, de me dire que la ou les alimentations doivent fournir 6A x 5 soit 30A. Mais quand je vois le choix de certains je me rend bien compte que rien ne correspond.

Pouvez-vous m'expliquer comment faire mon choix ?

 

[mpvue91]

La règle donnée par certains fabricants de moteur ( MAIS que personne ne suit par souci de faire des économies sur ce point) est la suivante:
Prendre un transfo secteur un pont redresseur et quelques gros condensateurs électrochimiques ; le tout calculé selon les normes en fonction de la somme des courants de maintien des moteurs x par un coefficient de l'ordre 0,75 - 0,85 et fournissant ce courant sous une tension de 90% de la tension max supportée par les drivers. On peut pour des raisons d'économie ou de disponibilité diviser par deux ces résultats pour diminuer la taille des composants
Dans votre cas cela fait 5 x 6 = 30 x 0,8 = 24 ampères ou deux de 12 ampères sous une tension redressée de 70 - 75 volts

 

[arba]

Moi j'arrive à une alim de 10A pour 5 moteurs 6A (en partant du principe qu'ils sont bobinés en série).

A motor control will always draw less than 2/3 of the motor’s rated current when it is parallel (or half-winding) connected and 1/3 of the motor’s rated current when it is series (or full-winding) connected. That is to say, a 6 amp per phase motor will require a 4 amp power supply when wired in parallel and a 2 amp power supply when wired in series.

Power Supply Basics – Gecko Drive

www.geckodrive.com

 

[Serdan]

Bonjour et merci à vous deux

J'apprends sur l'article de geckodrive que la tension maximale supportée par mes moteurs est de 32 * √L = VMAX donc 32 * √3,5 = 59,9V.
A ce moment-là une alimentation de 75V risquerait de faire chauffer les moteurs.

@arba par moteurs bobinés en série tu veux que les drivers sont montés les uns à la suite des autres puis branchés à l'alimentation ? Ce que dans l'article ils appellent la daisy-chain ?

Si j'ai bien tout compris (n'hésitez pas à me corriger) une alimentation SDR-960-48 pourrait convenir aux moteurs ?

 

[mpvue91]

C"est de cet article de GEcko que j'ai essayé de me rappeler. Sauf que j'ai retenu un coef un peu grand
La tension que le moteur va "voir" n'a rien à voir avec la tension de l'alim branchée sur le driver CAR il y a une régulation de COURANT entre le driver et le moteur. C'est le courant qui fait chauffer et non la tension
Cela ne sert à rien de monter des moteurs avec 6 A de courant de maintien si c'est pour ensuite ne pas leur "donner à manger"
La tension d'alimentation de l'alim plus elle est haute et plus les moteurs pourront tourner vite
TENSION = VITESSE
COURANT = FORCE (couple)

 

[arba]

J'apprends sur l'article de geckodrive que la tension maximale supportée par mes moteurs est de 32 * √L = VMAX donc 32 * √3,5 = 59,9V.
A ce moment-là une alimentation de 75V risquerait de faire chauffer les moteurs.

Je pense que c'est une formule que Gecko a inventé et qui est obsolète. Tu peux monter à 75V sans problème. Avec des drivers modernes les moteurs chauffent bien moins.

Pour les bobinages série/parallèle c'est comment les bobinages à l'intérieur du moteur sont connectés. Si c'est pas indiqué dans le doute tu calcules avec 2/3 donc une alim 75V 20A.

 

[Serdan]

Ok merci pour les informations !

Avec toute la meilleure volonté je n'arrive pas à trouver une alimentation qui fasse 75V et au moins 20A. On dirait qu'ils s'arrêtent tous à 48V ou alors l'intensité chute à quelques ampères. Je me demande s'il ne faudrait pas monter des alims en série mais j'ai cru comprendre qu'il faudrait également des diodes pour éviter le retour de courant.
Je ne comprends tout de même pas pourquoi certain comme robotCNC ou encore AvidCNC (leur schéma) utilisent des alims moins puissante sans que ça ait l'air de poser problème.

 

[arba]

Tu peux très bien utiliser une alim 48V 20A comme AvidCNC, tu perdras juste un peu de vitesse.

 

[Serdan]

Oui je vais voir si 900 RPM sont suffisants avec les réducteurs de vitesse 1:10 que j'ai prévu.

 

[mpvue91]

Pourquoi ne pas prendre un transfo un pont de diodes et des condensateurs que l'on dimensionne à sa guise et qui est très supérieur pour cet usage qu'une alimentation à découpage et chinoise en plus ???????

 

[Serdan]

Ok alors j’ai fait des recherches. Avant de répondre sur le choix de l’alimentation je vais exposer le projet.

Pour infos voici les spécifications de mon projet :

• 4 axes
• X : 1980.
• Y : 1400.
• Réducteur NMRV40 1:5 pour X. (réduit depuis mon dernier message)
• Réducteur planétaire 1:5 pour Y. (réduit depuis mon dernier message)
• Vis à billes Ø16 pas de 10 pour Z.
• Broche 4 ou 6kW, encore en réflexion.
• 5 Nema 34 8.2 Nm(1161.45oz.in) 6.0A. (augmenté depuis mon dernier message)

Avant de faire le choix sur une alimentation DIY ou non il faut déterminer la tension dont j’ai réellement besoin. Comme la tension définie la vitesse de mes moteurs, je dois savoir quelle vitesse ils sont capables d’atteindre en théorie à 48V puis à 60V. 60V étant cité dans la courbe de couple de ceux que j’ai sélectionné.

Pour mes comparaisons, je me suis entre autres basé sur AvidCNC. Leur électronique à l’avantage d’être éprouvé.
Ils utilisent des moteurs Nema 34 960 oz-in (couple de 6.8Nm). La courbe du couple montre 1200 RPM pour 48V avec 2000 impulsions soit un microstepping de 10.
Leurs machines sont données pour une vitesse maximale de 1000 IPM soit 25,40m par minute. Ils utilisent un réducteur de vitesse au ratio de 3.2:1.

C’est là que je cherche encore à comprendre parce que voici mes calculs pour mon projet :

Le moteur alimenté en 48v à une vitesse maximale de 900 tours par minute (RPM) pour 2000 impulsions donc 10x microstepping et est couplé à une boîte de vitesses avec un rapport de 1:5, ce qui signifie que la vitesse de sortie est réduite de 5 fois. Ainsi, la vitesse maximale est de :

900 RPM / 5 = 180 RPM.
La vitesse linéaire en mètre par minute est :
50 mm (diamètre du pignon) * π * 180 RPM = 28 260 mm/min, soit environ 282,60 cm/min 28,26 m/min pour une alim de 48V.

Pour 60V :

1200 RPM / 5 = 240 RPM.
La vitesse linéaire en mètre par minute est :
50 mm * π * 240 RPM = 37 680 mm/min, soit environ 376,80 cm/min 37,68 m/min.

Donc avec moins de tours minutes je vais plus vite que Avid CNC…
Avec ce même calcul et en imaginant qu’ils utilisent un pignon de 50mm j’arrive à ceci :

50mm * π * 375 = 58 875 mm/min, soit 588, 75cm/min 58,88 m/min.

Si quelqu’un voit où je me suis trompé je suis preneur.
D’après ce que j’ai pu comprendre 30m/min c’est le max que peut demander une gravure.

J’ai fait tous les grands fournisseurs comme RS Pro, Digi-Key, Farnell, technic-achat ou Mouser mais pas moyen de trouver une alim entre 60 et 80v fournissant assez d’ampérage. Ou alors à 1000€ et bien plus. Ce tarif n’est pas cohérent avec ma CNC.
J’ai fini par voir sur aliexpress et bien sûr j’en ai trouvé très facilement : Lien. Bien sûr, je ne fais pas confiance aux alims provenant d’une usine mystère.

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Pour faire une alimentation soit même il faut :

1. Un transformateur secteur

Il me faut un transformateur capable de sortir 75v et 25A. Je choisi donc le modèle 2000VA de ABL transformers : 289€ TTC.

2. Un pont redresseur

J’imagine que je peux utiliser ce modèle : Pont redresseur Monophasé, 25A, 600V, 4 broches, GBPC-A : 8.05€ TTC.

3. Un condensateur :

Ce modèle ? Condensateur KEMET série ALT23, Aluminium électrolytique 10000μF, 100V c.c : 40.36€
Un seul suffit ?

4. Ajouter un relais thermique pour couper l'alimentation en cas de surchauffe :

Contacteur Finder, 4 NO, 25 A : 77.18€

Validez-vous mes choix ?

Alors voilà, le jeu en vaux-t-il vraiment la chandelle ?

Les avantages d’une alimentation tel que la SDR-960-48 par rapport à la conception présentée plus haut c’est :

• Fiabilité : l'alimentation SDR-480-96 est conçue et testée pour une utilisation en continu, avec une longue durée de vie Elle est également dotée d'un certain nombre de protections contre les surtensions, les surcharges et les courts-circuits.
• Rendement : Elle est optimisée pour la consommation d'énergie et la régulation de la tension. Cela signifie plus d’économique à long terme, car elle consomme moins d'énergie et génère moins de chaleur.
• Facilité d’installation : une alimentation commerciale est souvent plus facile à installer et prend moins de place.
• Conformité aux normes : les alimentations commerciales sont conçues et fabriquées selon des normes strictes, telles que les normes de sécurité et les normes de performance. Cela signifie que l'alimentation SDR-480-48 est conforme aux normes internationales et peut être utilisée dans une variété d'applications industrielles sans avoir à s'inquiéter de la conformité aux normes.
• Le prix n’est pas du tout le même.

Il est important de noter que les alimentations électriques sont un élément crucial de tout système électrique et que la qualité de l'alimentation peut affecter les performances globales d’une CNC.

En clair, s’il est avéré que ces moteurs sous 48v conviendront très bien pour 90% des tâches demandées et que pour les 10 autres % ils seront acceptables alors l’alimentation, même Taïwanaise (comme sûrement bon nombre des composant d’une alim faite maison), sera à mes yeux la meilleure solution.

J’ai également cherché des moteurs comme ceux d’AvidCNC mais rien sous 200€ le moteur. Pas sûr que la différence de prix soit justifiée pour une CNC d’hobbyiste.

Qu’en pensez-vous ?

 

[arba]

Si quelqu’un voit où je me suis trompé je suis preneur.

Toutes tes conversions en cm/min sont fausses
Ca serait bien de rester en m/min (ou mm/min) pour pas rendre les choses plus confuses.

Je pense que 30m/min c'est une bonne vitesse cible pour une grande machine.

Meanwell fait des alims de qualité, rien à voir avec du no-name chinois.

 

[Serdan]

Oulaaah... je vais corriger ça.
Donc ça voudrait dire que ma CNC serait capable d'aller presque 10x plus vite que ce qui est recommandé ? Ais-je une telle différence avec AvidCNC parce qu'il tienne compte du temps d'accélération ? Ou c'est un autre calcul qui doit être fait ?

 

[arba]

J'ai pas encore regardé les calculs en détail mais tu as encore des soucis de conversion en m/min

 

[Serdan]

J'ai pas encore regardé les calculs en détail mais tu as encore des soucis de conversion en m/min

La honte... tu auras compris que je n'ai pas fait un bac S ^^'

 

[arba]

Donc au final avec 48V et 900rpm tu arrives à peu près à la même chose que AvidCNC.
La différence c'est que tu utilises une plus grosses réduction et un pignon 2x plus gros (50mm vs 25mm chez Avid).

Pour l'alim c'est clair que le gros transfo ne vaut pas la peine. C'est plus gros, lourd, et cher...

 

[Serdan]

Ah oui la taille du pignon modifie mon calcul. Ca semble cohérent dans ce cas. Je continuerai à regarder si je trouve des moteurs plus performants pour 48V à un tarif raisonnable. Au pire je trouve des pignons énormes et la question elle est vite répondue

Oui ça ne m'aurait pas déplus de me faire une alim sur mesure dommage.