Modification Remplacer BDV tour a metaux par variateur de frequence

  • Auteur de la discussion den's 12
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den's 12
den's 12
Ouvrier
Bonjour, je veux passer le cap et installer un Variateur de fréquence sur mon tour h Batignolles 165B

Pour les raisons suivantes dans l’ordre d’intérêt

-avoir un frein de broche instantané et efficace electrique [ via resistance]

-variation de vitesse infinie avec potentiometre

-démarrage souple autant du point de vue elec que mécanique

-augmentation de la vitesse max de rotation [10 a 2000 d origine, passer a 2500 ou 3000 rpm max si possible]


Le moteur en question est un 5.5 Kw 2750tr, d’origine il entraine une boite inferieure qui assure le plus gros de la démultiplication situé dans le socle de la poupée. Le mouvement en ressort alors, et est transmis a la broche via 2 poulies [meme diametres] est plusieurs courroies trapézoïdales.

D’origine, il y avait une pompe de graissage entrainée en sortie de moteur, elle a été supprimé lors de lâchât du tour car HS et remplacée par une pompe auxiliaire séparé qui fonctionne en permanence des la mise en tension du tour avec un autre petit moteur.

Au départ, j’avais prévu de simplement faire la modification électrique, mais la boite de vitesse inferieure me fait souci,

Débord elle est très bruyante [tout les engrenages sont a denture droite, et la vitesse d’entrée est élevée] même âpres restauration et modification,

j’ai de nombreuse fuites d huiles a l’intérieur du bâtis, joint lèvres d’arbres etc..

A haute vitesse, des crabaud sautent et se des engage en permanence, il faut maintenir des leviers au démarrage, c’est fastidieux et capricieux [il semble que cest la maladie sur ces modeles ..].

Le socle de la boite fait office de réservoir huile, il na pas de couvercle hermétique, et na pas une hauteur très importante, j’ai souvent du mal a amorcer la pompe car niveau d huile même rempli a fond ne dépasse pas 4 ou 5 cm , ce n’est pas optimal

J’envisage donc de me procurer des courroies plus longues et d’entrainer directement la broche via le moteur électrique, il reste alors encore une démultiplication possible avec la volée et le 1er/2eme harnais, bref supprimer toute la boite qui me pause problème j’utiliserais alors simplement la partie haute de la poupée pour stocker / pomper /récupérer l’huile de boite. A noter, mon tour est légèrement différent de la doc, la boite des avance est graisser a sec et ne fait pas parti du circuit de lub.
lub.JPG



D’après les schémas cinématique de la transmission, les rapports de transmission entre la poulie de la poupée et la broche sont les suivants [sauf erreur de ma part]


modif BDV.JPG

Volée , r= 1

1er harnais, r= 25/80 x 15/75 =0.0625

2e harnais, r= 25/80 x 40/50 = 0.25

J’en ai déduit grasse aux vitesse min/ max de la broche, les rapports min et max que doit démultiplier la boite inferieure que je veux supprimer [ pas eu le courage de faire le calcul de toute les combinaisons possibles] Bref apriori cette boite aurait un r mini et max avec :

Vitesse max en volee, r= 1

2000tr broche /2750 tr moteur = r intermédiaire = 0.7272 environ

Vitesse min en 1er harnais r=0.0625

10tr broche /0.0625 = 160 tr poulie

160tr poulie / 2750 tr moteur = r intermédiaire = 0.05818181 environ

On voit que le rapport de démultiplication est important, et donc que le couple en est d’autant plus multiplier.

A haute vitesse, le moteur ne devrais pas avoir de soucis, par contre, a basse vitesse j’ai un doute sur le couple disponible si le moteur est en prise dirrecte, qu’en pensez vous ?

Est-ce négligeable, ou dois je me résoudre a conserver toute la transmission quoi qu’il arrive ?

Pour les problèmes de chauffe moteur a basse fréquence, installation d’un ventilateur auxiliaireen 24 v ou 220 v en bout du stator est envisageable.

merci
 
yvonf
yvonf
Compagnon
Hello @den's 12 :smt039

Sujet très intéressant sur lequel j'ai déjà passé quelques heures de collecte d'informations...
En effet, j'ai un tour qui a lui aussi eu des problèmes de boite...

Le sujet n'est pas clos mais je te propose quelques réflexions :
Contrairement à ce que l'on pense à priori, le problème principal est le fonctionnement à des fréquences au dessus de 60-70Hz...
En effet à ces vitesses, les courants de Foucauld entraine un échauffement important du rotor des moteurs classiques...
J'ai testé à vide des fréquences de 200Hz et à l'aide d'un thermomètre sans contact, j'ai mesuré la température de l'axe : c'est flagrant, la température grimpe tout de suite à plus de 100°...

A l'inverse le couple à basse vitesse reste très respectable - je n'ai pas de dynamomètre mais je me base sur les capacités de travail de mon tour (qui reste équipé d'un variateur ! :P) ou plus flagrant celui de ma scie à ruban ...

La consultation des documents des fabricants confirme ces observations. Si tu regardes les spécifications des moteurs asynchrones vendus pour être commandés par des variateurs, les courbes montrent bien la baisse dramatique du couple après 60-80Hz pour des moteurs de technologie "asynchrones" classiques...
Il faut se tourner vers des moteurs d'une autre technologie.... :meganne:

Bref en ce qui me concerne, le projet de supprimer la boite de vitesse est au point mort. Il me faudrait un rapport de 10 : de 270 à 2700t/mn pour retrouver la gamme de vitesse d'origine de mon tour.

Dans tous les cas, je vais suivre cette discussion en espérant que des intervenants compétents nous éclairent.... :wink:

Cordialement, :smt039

Yvon
 
den's 12
den's 12
Ouvrier
hello @yvonf, de memoire , je crois que les Variateurs permettent au mieux d'obtenir le couple nominal maxi du moteur asynchrone légèrement au delàs de la fréquence habituelle, si on monte plus on perd le couple, je savais pas que ça chauffait aussi... mais je suis pas le plus caller la dessus, le souci, c'est qu'isl ne permettent pas de multiplier le couple comme le fait une BDV mechanique..

En ce qui concerne les hautes frequences , si un moteur tourne a ca vitesse nominale a 50Hz , en augmentant la frequence , on augmente ca vitesse ... proportionelement .. pour ma part , si jai besoin de 3000 tr en volee , j aurais besoin que le moteur tourne en direct a 3000 au lieu de 2750 tr , soit +10% de plus, je crois que l'augmentation de la fréquence est proportionnelle, donc 50hz +10% ça fait 55 hz, ça devrait le faire, la question c'est, si je veux tourner doucement, même en 1er harnais démultiplier.. je ne sais pas si le moteur va suivre..
 
desmo-phil
desmo-phil
Compagnon
Bonjour.
Je fais tourner le moteur sur mon De-Vallière de 20 à 100 Hz sans problème particulier je me sers principalement du harnais et volée très peu des vitesses.
Pour ce qui est du frein, je n'ai pas osé monter une résistance de freinage ni de faire un arrêt de moins de 3 secondes pour préserver l'altivar.
Je précise que je n'ai pas un usage intensif du tour.
 
coredump
coredump
Compagnon
Un moteur au delà de 50hz perds forcément du couple car il fonctionne a puissance constante.
En dessous de 50hz il fonctionne en couple constant.
Les moteurs modernes n'ont pas trop de soucis au delà de 50hz, par contre les moteurs un peu ancien ça risque fort de ne pas être le cas.
 
den's 12
den's 12
Ouvrier
a partir de quelle période tu défini un moteur "moderne", quel est le risque et les problèmes sur les moteurs ancien ? chauffe ? basse performances ?
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
perso se passer de boite de vitesse , bof

autant sur de petite pièce avec une grande vitesse de rotation ça ne poseras pas vraiment de soucis (couple max du moteur a 50hz + inertie )

autant sur de grosse pièce de grand diamètre et une vitesse de rotation plus faible ça risque de caler tout simplement car le couple moteur n'est pas suffisant , le role de la boite est de diminuer la vitesse ET d'augmenter le couple en sortie !

donc si tu veut te passer de la boite , cela ce fait , en cnc par exemple le moteur est coupler direct a l'arbre MAIS la puissance du moteur passe de par exemple 5kwatt a 10 voir 15kwatt ! afin justement de compensé la perte du gain de la démultiplication :) la puissance du moteur doit se calculé en fonction du diamètre de pièce maximum + prise de passe maximum pour donné le couple nominal a la broche !!!

apres tu fait comme tu le sens , mais ça risque de caler :)

tu peu contourné le soucis avec un encodeur au moteur ou a la broche , et un variateur "servo" piloté en 0-10V (amplificateur servo) le moteur sera piloté en vitesse (pas en couple mais en vitesse c'est important ! ) et donc le système garderas un couple définit peu importe la vitesse de rotation choisie , défaut , le moteur peu surchauffer ! idéalement prendre un contrôleur avec capteur de température sur moteur + posé une ventilation forcée et continue sur le moteur (plus besoin du ventillo d'origine sur l'axe , tu le vire et met un gros ventillo qui souffle a fond sur le moteur )

apres si tu ne fait que des petite piece avec des petite passe tout ça ne sert a rien :wink:
 
den's 12
den's 12
Ouvrier
heuuu la c'est au dela de mes compétences..., à la rigueur, ce que je sent bien c'est de monter dans un premier temps le variateur, et de faire des essais de coupe en utilisant la boîte dans le pire cas (démultiplier au minimum) et de faire baisser la vitesse de rotation via le Vfd je verrai alors si ça cale... autre solution qui peut aider aussi, en prise directe, je vais devoir fabriquer la poulie à monter en bout d'arbre de moteur.. et je peux définir son diamètre comme ça m'arrange pour démultiplier un peu plus...
 
Florent07
Florent07
Compagnon
Le concept est intéressant, par contre je ne tenterais pas d'aller au delà de la vitesse de rotation maximum de la broche, tu ne sais pas si les roulements vont tenir à 3000tr/min, quelle est la vitesse de rotation maximum du mandrin, etc...
Je pense qu'il faudrait se caler sur le rapport équivalent à 75% de la Vmax (1500tr/min) et ensuite tester en jouant sur la fréquence du variateur et en ne dépassant pas 2000tr/min au niveau de la broche.
Mais dans ces conditions je ne suis pas certain que ce soit viable de faire tourner la broche à 100tr/min par exemple.
Il faudra voir pour la solution du servomoteur, c'est très cher par contre dans ces puissances là en neuf ou alors acheter un servomoteur de broche d'occasion.
 
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D
Doctor_itchy
Compagnon
il peu mettre un gros "brushless" (donc moteur avec aimant permanent et plus en "cage d'ecureuil" le couple sera plus important a basse vitesse :) , mais le prix en neuf ouarf , se tourné vers de vieux moteur DC de broche cnc en occase , on en trouve a bon prix , mais faut chercher et etre patient :wink:
 
den's 12
den's 12
Ouvrier
gardez à l'esprit que l'on parle d'un tour de 1941, qui tourne quelques heures par mois... avec un budget de hobbyiste.. le moteur d'origine va donc bien rester dedans encore un moment je l'espère haha
 
D
DATOUR
Compagnon
Bonsoir,
Oui, euh, j'y pensais, et après ces analyses,je n'y pense plus !
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
gardez à l'esprit que l'on parle d'un tour de 1941, qui tourne quelques heures par mois... avec un budget de hobbyiste.. le moteur d'origine va donc bien rester dedans encore un moment je l'espère haha
je comprend bien cela , mais c'est quand meme un "gros" tour , avec de grosse capaçité , donc que tu sois hobbyiste ou pro , si tu veut usiné du gros il te faudras du couple au mandrin :)

mais je l'ai dit , si c'est pour faire du "petit" et non pas utilisé le tour dans ses limite de piece ça ne poseras pas trop de soucis , hormis a tres basse vitesse ou le couple manqueras , ce type de moteur est fait pour donner son couple a 50hz , le champ magnétique diminue en basse rotation a 5hz tu pourras presque bloquer l'axe a la mains .... , sauf si tu est en "servo" avec un encodeur ou tachymetre au cul , la le couple meme a tres basse vitesse sera important car le controleur compenseras (mais fera chauffer le moteur ) :)
 
desmo-phil
desmo-phil
Compagnon
Bonsoir.
Pour en avoir discuté, quand il y a de gros problèmes de couple cela peu provenir du variateur, certains on ce défaut, Les HVAC apparemment ...
pour avoir 3 atv 312 je n'ai pas constaté ce défaut de couple même si je dois dire que je ne pousse pas les machines dans le max, sur la scie sr 375 quelques fois la lame patine ou coince et ça tourne , ne bloque pas le volant moteur donc c'est bien qu'il y a du couple ! Je ne connais pas les autres variateurs.
.
J'ai fais tourner (sans charge) un moteur au double de sa vitesse pendant plusieurs minutes sur l'établis je n'ai pas constaté de surchauffe...
 
coredump
coredump
Compagnon
les ATV12/312 sont des vectoriels, donc bon couple a basse vitesse. Les variateurs chinois c'est du U/f donc pas terrible a basse vitesse.
 
desmo-phil
desmo-phil
Compagnon
les ATV12/312 sont des vectoriels, donc bon couple a basse vitesse. Les variateurs chinois c'est du U/f donc pas terrible a basse vitesse.
Bonjour.
.
Ça aussi c'est du Chinois pour moi ! Ça veux dire quoi vectoriel et U/F
Comment faire les différences ?
Le seul truc que je sais c'est qu'il y en a qui favorisent le couple constant et d'autre pas !

@petit_lulu qui disait qu'il fallait éviter les HVAC ..

Comment les reconnaitre ?
.
Je suis resté sur des ATV312 car pour moi j'ai été satisfais dès le premier que j'ai monté !
.
Avec la lecture de la plaque peut on déduire quelque chose : vectoriel U/f HVAC ?
.
bcc43d78671ea29cc677fe0d8776eba47497f93e.jpg
 
yvonf
yvonf
Compagnon
Bonsoir.
Pour en avoir discuté, quand il y a de gros problèmes de couple cela peu provenir du variateur, certains on ce défaut, Les HVAC apparemment ...
pour avoir 3 atv 312 je n'ai pas constaté ce défaut de couple même si je dois dire que je ne pousse pas les machines dans le max, sur la scie sr 375 quelques fois la lame patine ou coince et ça tourne , ne bloque pas le volant moteur donc c'est bien qu'il y a du couple ! Je ne connais pas les autres variateurs.
.
J'ai fais tourner (sans charge) un moteur au double de sa vitesse pendant plusieurs minutes sur l'établis je n'ai pas constaté de surchauffe...

Hello :smt039

Il me semble qu'avant toute chose, il faut déterminer précisément le besoin...
En partant des vitesses mandrin désirées (mini & maxi), il faut "remonter" la chaine cinématique pour déterminer la plage de variation du moteur.
Par exemple pour mon HB500 j'ai besoin d'un moteur qui va de 263 à 2771 t/mn (théorique) donc suivant le type de moteur on obtient le tableau de fréquences suivant :

MoteurPôles263 tr/mn2771 tr/mn
730 tr/mn818 Hz190 Hz
980 tr/mn613 Hz141 Hz
1470 tr/mn49 Hz94 Hz
2945 tr/mn24 Hz47 Hz

Cela fixe les idées et permet d'analyser en connaissance de cause... :P

Concernant les problèmes de chauffe à haute fréquence, c'est le rotor qui chauffe. Dans les essais à vide que j'ai réalisé, la carcasse du moteur restait froide alors que l'axe brulait...
Mais peut être que mon moteur (11kW 6 pôles) était particulièrement inadapté... ??? :meganne:

Enfin concernant le variateur, j'utilise la gamme ATV58 de Schneider Télémécanique qui effectivement ne sont pas vectoriels...
les ATV12/312 sont des vectoriels, donc bon couple a basse vitesse. Les variateurs chinois c'est du U/f donc pas terrible a basse vitesse.
Ce serait bien si tu pouvais expliquer comment cela fonctionne puisque tu sembles avoir l'expérience.... :wink: notamment ce que l'on peut espérer en couple à basse fréquence..... :meganne:

Cordialement, :smt039

Yvon
 
A
Alex31
Compagnon
il faut quand même rappeler quelques formules de mécanique

la Puissance P (en W) est égale au couple (en mètre N ) x la vitesse (en Rad par secondes) => P=C x ω

doubler la vitesse avec un var ne va pas double la puissance en sortie d'arbre moteur => au dela de 50z le var diminue le couple du moteur pour rester compatible avec ses caractéristiques nominales

réduire par 2 la vitesse avec un var va diviser la puissance en sortie d'arbre moteur par 2 => le var garde le couple constant, mais la vitesse diminue donc la puissance diminue

par ex avec un rapport de réduction de 5:
- avec une boite de vitesse, la vitesse moteur est nominale, la vitesse en sortie de boite va être réduite par 5x MAIS le couple va augmenter de 5X (au rendement prêt) => ON CONSERVE LA PUISSANCE

- avec une Variateur, la vitesse en sortie moteur est réduite par 5x, le couple va rester au couple nominal du moteur => donc LA PUISSANCE DISPONIBLE EST DIVISE PAR 5x

UN VAR NE FAIT PAS DE MIRACLE
 
den's 12
den's 12
Ouvrier
je croyais que les problèmes de chauffes étais plus en basse fréquence, vue que le moteur tourne plus doucement, le ventilateur en bout d'arbres ne refroidi plus aussi bien le stator ?
 
yvonf
yvonf
Compagnon
je croyais que les problèmes de chauffes étais plus en basse fréquence, vue que le moteur tourne plus doucement, le ventilateur en bout d'arbres ne refroidi plus aussi bien le stator ?
Le problème de chauffe dont tu parles est lié au fait que la ventilation d'origine est assurée par un ventilateur fixé sur l'arbre moteur donc si ce dernier ralenti, il est moins efficace alors que le moteur dissipe toujours : d'où la nécessité de remplacer ce ventilateur "synchrone" par un ventilateur auxiliaire autonome - donc indépendant de la vitesse du moteur.
La chauffe dont je parle est issue des courants de Foucaud (en tous cas c'est ce que j'ai compris en parcourant les sites des fabricants !) qui sont générés au niveau du rotor quand la fréquence augmente trop : comme ce n'est pas prévu à la conception, les capacités de refroidissement sont inexistantes (contrairement aux ailettes de la carcasse qui refroidissent les bobinages du stator) et le rotor chauffe...
 
Pommepoire
Pommepoire
Apprenti
@Alex31 il dit vrai !

Ceci dit, pour ma par, je faisais toujours cette comparaison avec mes clients :
Si vous allez voir votre vendeur de bagnole et que vous lui dite " ho, je ne roule pas vite, tout au plus, j'irai une fois en Allemagne pour rouler à 200 une ou deux fois dans ma vie, donc je ne veux pas mettre cher hein , une petite 'ouature me suffira hein , si je roule à 200 pas souvent ça ira hein ?"
Alors non, il faut une voiture qui roule à 200.

Si tu n'as pas besoin de tout le couple , comme dit plus haut, une boîte augmente le couple en P.V. alors oui.

Après, si t'as un moulin de 11kilos, si j'ai bien lu, y'a moyen d'usiner déjà quelques pièces.
Mais attention à pas le faire tourner trop vite sinon ça cassera à coup sur. Juste pour te faire chier, comme ça, gratos pour le plaisir !
La cinétique augmente au carré de la vitesse. Et au cube sur du vieux matos.
Moins vite, oui, plus vite jamais je ne m'engagerais à te dire " vas y Léon ! "

Si tu pètes un moulin de 11 kw, tu vas faire la gueule un moment.

Et ne pas oublier qu'on n'en met moins sur le dos d'un vieillard que sur ce même dos quand il avait 25 ans.
Roulements usé, cuivre cuit (si si) , des points de conduction qui se forment ça et là et ce petit monde qui attend une raison ALC¹ pour foutre la merde, sournoisement, ils te guettent, le diable n'est jamais bien loin ( A cause de la loi de l'emmerdement maximum ²)

¹ à la con.
² si si, elle existe bel et bien. Laisse tomber une tartine et tu verra. Ou si tu roule dans le désert de sel en Amérique, rien en vue à perpète, alors juste pour rire, ferme les yeux 2 secondes. Pas 3, juste 2. T'est sur de te foutre la gueule dans un tonneau de 225 litres rempli de béton. Mais alors, sur. D'ailleurs, c'est arrivé dans un Paris Dakar.
Tien, je m'appelle, j'apprenais à conduire à ma fille, je tire le frein à main, je coupe le contact en même temps et je lui dis " contrôle ! Bordel de merde!"
" Papaaaa on est au milieu de la forêt " et chance pour moi, une 4l qui déboule dans le chemin du haut. Elle à 36 ou 37 ans je sais jamais, elle s'en souvient et le cite souvent.
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
il faut quand même rappeler quelques formules de mécanique

la Puissance P (en W) est égale au couple (en mètre N ) x la vitesse (en Rad par secondes) => P=C x ω

doubler la vitesse avec un var ne va pas double la puissance en sortie d'arbre moteur => au dela de 50z le var diminue le couple du moteur pour rester compatible avec ses caractéristiques nominales

réduire par 2 la vitesse avec un var va diviser la puissance en sortie d'arbre moteur par 2 => le var garde le couple constant, mais la vitesse diminue donc la puissance diminue

par ex avec un rapport de réduction de 5:
- avec une boite de vitesse, la vitesse moteur est nominale, la vitesse en sortie de boite va être réduite par 5x MAIS le couple va augmenter de 5X (au rendement prêt) => ON CONSERVE LA PUISSANCE

- avec une Variateur, la vitesse en sortie moteur est réduite par 5x, le couple va rester au couple nominal du moteur => donc LA PUISSANCE DISPONIBLE EST DIVISE PAR 5x

UN VAR NE FAIT PAS DE MIRACLE
c'est exactement ce que j'ai dit plus haut , pour se passer d'une BV il faut compenser avec un moteur plus puissant :) , par contre on peu triché avec un variateur servo la ou un encodeur/tachymetre surveille la rotation du moteur et ou le variateur envoie plus de courant/tension pour compensé , on approche du rendement nominal a 50Hz MAIS pas avec un moteur triphaser classique (il faut un moteur a aimant permanent ou a stator induit ) et au détriment d'une surchauffe du rotor et du stator (surtout avec un moteur triphaser classique ! du au courant de foucault important dans ce cas ! )
 
Pommepoire
Pommepoire
Apprenti
Je pense que tout le monde est d'accord.
Après c'est un choix qui peut trouver une utilité.

Alors moi, j'ai un tour en mono ( comme un con j'ai vendu le moteur tri, mais y'a longtemps les varia n'existaient pas, ou alors hors de prix, j'ai récupéré un 750 w, en 2000 c'était un euro du watt)
Et j'aimerais monter un onduleur variateur mais il en faut un spécial qui fait les 2 bobines , la première et celle sui est déphasée avec le condo. Peut-être même que ça augmente le couple . Bien sur ça limite le choix. C'est un 2,1 kw , en tri, 100 balles, en mono 200 balles :smt021:smt088
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
certain VFD gere un moteur mono et tu branche les deux bobine dessus , mais pas tous !
 
FB29
FB29
Rédacteur
j'aimerais monter un onduleur variateur mais il en faut un spécial qui fait les 2 bobines , la première et celle sui est déphasée avec le condo
Il existe des variateurs pour moteurs monophasés à condensateur.

Voir cette discussion:

Exemple pour un moteur de 2,2 kW:
 

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