{"id":16285,"date":"2026-10-10T08:30:26","date_gmt":"2026-10-10T08:30:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/?post_type=posts&#038;p=16285"},"modified":"2026-10-10T08:40:39","modified_gmt":"2026-10-10T08:40:39","slug":"field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system","status":"publish","type":"posts","link":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/it\/posts\/field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system\/","title":{"rendered":"Controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo nei sistemi di azionamento delle gru: principi e implementazione"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-rank-math-toc-block\" id=\"rank-math-toc\"><p>Sommario<\/p><nav><ul><li><a href=\"#principle-of-field-weakening-speed-control\">Principio di controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo<\/a><\/li><li><a href=\"#field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Rilevamento della curva di indebolimento del campo e del peso del carico<\/a><ul><li><a href=\"#method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">Metodo 1: Rilevamento del carico tramite sensore di pesatura<\/a><\/li><li><a href=\"#method-2-load-estimation-by-motor-current\">Metodo 2: Stima del carico tramite la corrente del motore<\/a><\/li><\/ul><\/li><li><a href=\"#siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Note di implementazione e ammodernamento di Siemens<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1536\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-in-Crane.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16297\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p>Il controllo della velocit\u00e0 tramite indebolimento del campo di azionamento delle gru viene spesso utilizzato nei meccanismi di sollevamento per migliorare l&#39;efficienza operativa. L&#39;idea di base \u00e8 semplice: il motore funziona alla massima velocit\u00e0 in condizioni di assenza di carico, alla velocit\u00e0 nominale in condizioni di carico elevato e utilizza una curva di indebolimento del campo calcolata per determinare la velocit\u00e0 appropriata per carichi intermedi tra carico elevato e assenza di carico.<\/p>\n\n\n\n<p>Per i sistemi di azionamento dei paranchi di gru a ponte e gru a cavalletto, questo contribuisce ad aumentare la velocit\u00e0 di sollevamento in condizioni di carico nullo o leggero, a ridurre i tempi di sollevamento, ad accorciare il ciclo di lavoro e a migliorare la produttivit\u00e0 delle attrezzature.<\/p>\n\n\n\n<p>Alcune applicazioni speciali devono seguire dati di progettazione specifici. Ad esempio, su una gru a portale per cantieri navali, se le velocit\u00e0 a vuoto, a mezzo carico e a pieno carico sono rispettivamente di 3, 6 e 9 m\/min, e il rapporto di indebolimento del campo del motore non pu\u00f2 raggiungere il triplo della velocit\u00e0 nominale, la velocit\u00e0 operativa a pieno carico pu\u00f2 essere inferiore alla velocit\u00e0 nominale.<\/p>\n\n\n\n<p>La seguente analisi utilizza come esempi le gru portuali per container e gli scaricatori di navi, poich\u00e9 entrambi richiedono un&#39;elevata efficienza. Il carico di un meccanismo di sollevamento non raggiunge il carico nominale ad ogni ciclo. Per una gru portuale per container, il peso del container \u00e8 generalmente compreso tra 3 e 40 tonnellate, a seconda della merce contenuta al suo interno. Quando il carico \u00e8 pesante, la velocit\u00e0 di sollevamento \u00e8 inferiore. Quando il carico \u00e8 leggero, la velocit\u00e0 di sollevamento pu\u00f2 essere aumentata, riducendo il tempo di ciclo dal punto di vista dell&#39;attrezzatura.<\/p>\n\n\n\n<p>Le condizioni operative di uno scaricatore di navi sono relativamente pi\u00f9 semplici. Durante la fase di carico completo, lo scarico della benna avviene solitamente a pieno carico. Quando la benna si apre, il meccanismo \u00e8 sottoposto a un carico leggero, quindi il sistema necessita principalmente di intervalli di velocit\u00e0 alta e bassa. Durante la fase di pulizia, il peso del materiale prelevato varia notevolmente. In queste condizioni, il funzionamento ad alta velocit\u00e0 e carico leggero pu\u00f2 ridurre significativamente il ciclo di lavoro.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"principle-of-field-weakening-speed-control\">Principio di controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo<\/h2>\n\n\n\n<p>Come illustrato nella Figura 1-1, la linea continua rappresenta la relazione tra velocit\u00e0 e potenza, mentre la linea tratteggiata rappresenta la relazione tra velocit\u00e0 e coppia in uscita.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando il motore accelera da velocit\u00e0 zero alla velocit\u00e0 nominale n_N, la potenza erogata \u00e8 proporzionale alla velocit\u00e0, mentre la coppia erogata rimane al valore nominale. Questo intervallo \u00e8 chiamato intervallo caratteristico a coppia costante.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando il motore funziona dalla velocit\u00e0 nominale n_N alla velocit\u00e0 massima n_max, la potenza erogata rimane costante al valore nominale, mentre la coppia erogata \u00e8 inversamente proporzionale alla velocit\u00e0. Questo intervallo \u00e8 chiamato intervallo caratteristico a potenza costante.<\/p>\n\n\n\n<p>Le curve S1, S3-60%, S3-40% e S3-25% nella Figura 1-1 sono correlate alle prestazioni del motore e sono mostrate solo a titolo di esempio.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando il carico raggiunge il valore nominale, il motore funziona a una velocit\u00e0 inferiore a quella nominale e rimane nel regime di coppia costante. La coppia in uscita pu\u00f2 quindi rimanere costante, mentre la potenza in uscita dipende dalla velocit\u00e0 del motore.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando il carico \u00e8 inferiore al carico nominale, il motore pu\u00f2 entrare nella zona di indebolimento del campo e funzionare a una velocit\u00e0 superiore a quella nominale. In questa zona a potenza costante, la potenza in uscita rimane costante e la coppia in uscita diminuisce all&#39;aumentare della velocit\u00e0 del motore.<\/p>\n\n\n\n<p>In fase di progettazione, \u00e8 necessario considerare attentamente la curva caratteristica del limite di tensione e il limite di velocit\u00e0 meccanica. Durante il funzionamento effettivo, \u00e8 opportuno mantenere un margine ragionevole rispetto a questi limiti.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"900\" height=\"573\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Motor-Power-Characteristics-and-Output-Torque-Curves.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16294\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Caratteristiche di potenza del motore e curve di coppia in uscita<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Rilevamento della curva di indebolimento del campo e del peso del carico<\/h2>\n\n\n\n<p>La curva di indebolimento del campo pu\u00f2 essere calcolata a partire dalle prestazioni meccaniche ed \u00e8 solitamente fornita dal produttore. Una volta disponibile la curva di indebolimento del campo, \u00e8 possibile configurarla nel programma di controllo con un certo margine, ad esempio 5%.<\/p>\n\n\n\n<p>Il presupposto del controllo della velocit\u00e0 in funzione del carico \u00e8 la rilevazione accurata del peso del carico. In pratica, la rilevazione del carico rappresenta spesso uno dei punti critici.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">Metodo 1: Rilevamento del carico tramite sensore di pesatura<\/h3>\n\n\n\n<p>Durante l&#39;accelerazione di sollevamento, il programma PLC calcola il peso del carico a partire dall&#39;uscita analogica del sensore di pesatura. Successivamente, calcola la velocit\u00e0 di riferimento del motore in base al peso del carico e alla curva di indebolimento del campo magnetico e invia tale valore all&#39;inverter, in modo che il motore funzioni alla velocit\u00e0 calcolata.<\/p>\n\n\n\n<p>Tuttavia, i dati del sensore di pesatura possono variare ed \u00e8 difficile garantire la precisione della misurazione. Ci\u00f2 crea un rischio elevato. Se la velocit\u00e0 di indebolimento del campo calcolata non \u00e8 accurata, la velocit\u00e0 potrebbe essere eccessiva, mentre la coppia in uscita del motore di sollevamento potrebbe essere insufficiente. Questo pu\u00f2 portare a un incidente con perdita di controllo, come ad esempio un eccesso di velocit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-2-load-estimation-by-motor-current\">Metodo 2: Stima del carico tramite la corrente del motore<\/h3>\n\n\n\n<p>Per ovviare al problema di precisione dei sensori di pesatura, \u00e8 possibile implementare un metodo comune di stima del carico nel programma PLC. La corrente del motore del paranco pu\u00f2 essere utilizzata per calcolare il peso del carico. In condizioni di funzionamento stazionario del motore, la coppia in uscita \u00e8 proporzionale al peso del carico e la corrente del motore \u00e8 approssimativamente proporzionale alla coppia in uscita. Pertanto, la corrente del motore pu\u00f2 essere utilizzata per stimare il peso del carico.<\/p>\n\n\n\n<p>Come illustrato nella Figura 1-2, durante l&#39;accelerazione, la coppia erogata dal motore \u00e8 composta da quattro componenti, e M_LOAD \u00e8 proporzionale al carico.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1011\" height=\"500\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-\u2013-Motor-Output-Torque-Diagram.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16295\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo \u2013 Diagramma della coppia di uscita del motore<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Il coefficiente di proporzionalit\u00e0 K tra la corrente del motore A e il carico T deve essere determinato mediante misurazione effettiva durante la messa in servizio:<\/p>\n\n\n\n<p>T = K x A<\/p>\n\n\n\n<p>Il metodo di misurazione \u00e8 il seguente:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Sollevare un carico noto T_LOAD fino a quando non \u00e8 sospeso da terra, quindi accelerarlo da fermo fino alla velocit\u00e0 base, o velocit\u00e0 nominale.<\/li>\n\n\n\n<li>Acquisire la corrente del motore A. Il campionamento della corrente deve essere eseguito durante la fase di accelerazione perch\u00e9 la velocit\u00e0 di indebolimento del campo deve essere calcolata in base al peso del carico durante l&#39;accelerazione. Per migliorare la precisione dei dati, si consiglia di campionare a met\u00e0 dell&#39;accelerazione. Ad esempio, se il tempo di accelerazione da zero alla velocit\u00e0 base \u00e8 di 3 secondi, il campionamento pu\u00f2 iniziare dopo 1,5 secondi di funzionamento. Campionare una volta ogni 100 ms, raccogliere un totale di 5 campioni e utilizzare la media dei 5 campioni come corrente del motore A_M.<\/li>\n\n\n\n<li>Calcola K: K = T_LOAD \/ A_M<\/li>\n\n\n\n<li>Durante il funzionamento effettivo, leggere il valore corrente A utilizzando lo stesso metodo. Quindi calcolare il peso del carico tramite la formula T = K x A e combinare il risultato con la curva di indebolimento del campo per calcolare la velocit\u00e0 di indebolimento del campo del motore.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Punti importanti:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Per motivi di sicurezza, se il campionamento della corrente fallisce o il risultato del campionamento \u00e8 incerto, il motore deve essere lasciato funzionare solo alla velocit\u00e0 nominale.<\/li>\n\n\n\n<li>La velocit\u00e0 di indebolimento del campo calcolata durante il sollevamento pu\u00f2 essere utilizzata anche come riferimento per l&#39;abbassamento.<\/li>\n\n\n\n<li>Al termine di ogni ciclo di lavoro, la velocit\u00e0 di indebolimento del campo deve essere riportata alla velocit\u00e0 nominale. Il riferimento di velocit\u00e0 deve essere aggiornato solo dopo aver ricalcolato una velocit\u00e0 di indebolimento del campo valida.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Note di implementazione e ammodernamento di Siemens<\/h2>\n\n\n\n<p>I primi sistemi Siemens utilizzavano schede tecnologiche come la T300, che integravano la funzione di controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo. Gli utenti dovevano solo sviluppare un&#39;applicazione semplice ed effettuare un&#39;attenta messa in servizio in loco prima dell&#39;uso. La T300 veniva installata accanto alla scheda CUVC nella scatola elettronica Masterdrive 6SE70, e su di essa veniva inserita una EPROM, in modo che il programma fosse memorizzato nella EPROM stessa.<\/p>\n\n\n\n<p>Con il pi\u00f9 recente sistema di azionamento SINAMICS, Siemens ha sviluppato il pacchetto software di controllo gru SIMOCRANE sulla piattaforma SIMOTION. Questo includeva programmi per la tecnologia delle gru, come il controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo. Con la progressiva dismissione di SIMOTION, SIMOCRANE \u00e8 stato trasferito sulla piattaforma hardware CU320 e continua a supportare il controllo della velocit\u00e0 di indebolimento del campo.<\/p>\n\n\n\n<p>I progetti di ammodernamento richiedono particolare attenzione. Il T300 non pu\u00f2 essere utilizzato in un sistema SINAMICS, quindi le sue funzioni devono essere migrate a un PLC, CU320 o un&#39;altra piattaforma. In alternativa, una gru con funzione di indebolimento del campo potrebbe essere modificata in una gru con sole due velocit\u00e0: alta e bassa.<\/p>\n\n\n\n<p>Una volta compresi il principio di funzionamento e il metodo di implementazione, il team di progetto pu\u00f2 decidere se sviluppare la funzione in modo indipendente o acquistare un pacchetto software gi\u00e0 esistente. Per le applicazioni ingegneristiche, \u00e8 importante non solo sapere cosa fa la funzione, ma anche comprenderne il funzionamento.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Il controllo della velocit\u00e0 tramite indebolimento del campo di azionamento delle gru viene spesso utilizzato nei meccanismi di sollevamento per migliorare l&#39;efficienza operativa. 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