37064 - AZIONAMENTI ELETTRICI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenza della struttura degli azionamenti elettrici e delle problematiche relative al loro impiego in applicazioni di automazione industriale. Conoscenza delle caratteristiche di funzionamento e delle prestazioni degli azionamenti elettrici che impiegano motori in corrente continua, motori brushless dc e ac, motori asincroni, motori passo-passo ed attuatori di tipo diretto, alimentati da convertitori elettronici di potenza. Determinazione dei modelli dinamici delle macchine elettriche in corrente continua ed in corrente alternata. Comprensione degli schemi di controllo di coppia e di velocità per azionamenti elettrici. Elementi di dimensionamento e scelta degli azionamenti elettrici.

Contenuti

Azionamenti con motori in c.c.

Caratteristiche dei motori in corrente continua. Regolazione della velocità con controllo sull'armatura e sull'eccitazione. Funzionamento a coppia costante ed a potenza costante. Azionamenti per assi e per mandrino. Caratteristiche degli azionamenti con raddrizzatori controllati. Caratteristiche degli azionamenti con chopper. Strutture di azionamenti per funzionamento su due e quattro quadranti. Modello dinamico delle macchine in corrente continua. Analisi dei transitori elettromeccanici con alimentazione in tensione. Controllo di coppia. Controllo di velocità. Analisi e dimensionamento dei regolatori di coppia e velocità. Esempi di applicazioni industriali ed eoliche. Simulazione di azionamenti completi in ambiente SIMULINK di MATLAB.

Azionamenti con motori brushless a tecnica trapezia (DC brushless)

Motori brushless a tecnica trapezia. Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento. Sequenza di alimentazione delle fasi in funzione della posizione del rotore. Funzionamento six-step con alimentazione di due fasi alla volta. Transitori di commutazione ed oscillazioni di coppia. Schema a blocchi dell'azionamento. Campi di applicazione.

Azionamenti con motori brushless a tecnica sinusoidale (AC brushless)

Caratteristiche delle macchine sincrone a rotore liscio ed a poli sporgenti. Varie topologie di motori sincroni a magneti permanenti. Equazioni ed espressione di coppia. Caratteristiche di funzionamento con alimentazione in tensione e frequenza. Avviamento dei motori sincroni. Alimentazione tramite convertitori statici di frequenza per il controllo della velocità. Azionamenti multi motore. Campi di applicazione. Possibilità di funzionamento in catena chiusa con controllo di corrente. Principio di funzionamento dei motori brushless a tecnica sinusoidale. Tecnica di alimentazione con regolatori di corrente PWM. Schemi a blocchi dell'azionamento e confronti con l'azionamento a tecnica trapezia.

Modello dinamico delle macchine sincrone basato sulla teorica degli assi in quadratura. Motori brushless a magneti superficiali. Controllo ad orientamento di campo. Analisi delle prestazioni limite in coppia e velocità. Motori brushless a magneti annegati. Tecniche di controllo di coppia. Prestazioni limite in coppia e velocità. Motori brushless a riluttanza pura. Tecniche di controllo di coppia. Prestazioni limite in coppia e velocità. Analisi della sensibilità alle variazioni dei parametri. Campi di applicazione e confronti fra le varie tipologie di azionamento. Esempi di applicazioni industriali ed eoliche. Simulazione di azionamenti completi in ambiente SIMULINK di MATLAB.

Azionamenti con motori asincroni

Caratteristiche dei motori asincroni. Alimentazione tramite convertitori statici di frequenza per la regolazione di velocità. Azionamenti in catena aperta. Controllo a V/F costante. Rampe di accelerazione. Azionamenti in catena chiusa. Controllo della frequenza di scorrimento. Campo di funzionamento a coppia costante ed a potenza costante.

Modello dinamico delle macchine asincrone basato sulla teorica degli assi in quadratura. Controllo ad orientamento di campo dei motori asincroni. Metodologie per il controllo di coppia di tipo diretto ed indiretto. Stima del flusso rotorico. Analisi della sensibilità alle variazioni dei parametri. Prestazioni limite in coppia e velocità degli azionamenti con motori asincroni. Analisi della sensibilità alle variazioni dei parametri. Campi di applicazione e confronti fra le varie tipologie di azionamento. Esempi di applicazioni industriali ed eoliche. Simulazione di azionamenti completi in ambiente SIMULINK di MATLAB.

Azionamenti con motori passo-passo

Modello dinamico semplificato dei motori passo-passo. Circuiti di alimentazione e tecniche di controllo. Analisi dei problemi di instabilità a bassa e ad alta velocità. Analisi delle prestazioni limite in coppia al variare della frequenza di alimentazione. Tecniche di alimentazione. Simulazione di azionamenti completi in ambiente SIMULINK di MATLAB.

Azionamenti con motori a riluttanza variabile

Modello semplificato dei motori a riluttanza variabile. Circuiti di alimentazione e tecniche di controllo. Analisi delle prestazioni con alimentazione due fasi alla volta ed utilizzo di profili sinusoidali di corrente. Simulazione di azionamenti completi in ambiente SIMULINK di MATLAB.

Testi/Bibliografia

I. Boldea, S. A. Nasar : ELECTRIC DRIVES, CRC Press, New York, 1999.

P. Vas: VECTOR CONTROL of AC MACHINES, Oxford University Press, New York, 1990.

T.J.E. Miller: SWITCHED RELUCTANCE MOTORS AND THEIR CONTROL. Clarendon Press, Oxford, 1993.

W. Leonard: CONTROL OF ELECTRICAL DRIVES. Springer-Verlag, Berlin, 2001

I. Boldea, S. A. Nasar : ELECTRIC DRIVES, CRC Press, New York, 1999.

P. Vas: VECTOR CONTROL of AC MACHINES, Oxford University Press, New York, 1990.

T.J.E. Miller: SWITCHED RELUCTANCE MOTORS AND THEIR CONTROL. Clarendon Press, Oxford, 1993.

W. Leonard: CONTROL OF ELECTRICAL DRIVES. Springer-Verlag, Berlin, 2001

Metodi didattici

Il Corso comprende esercitazioni numeriche e sperimentali. Nelle esercitazioni numeriche vengono implementati in ambiente SIMULINK gli schemi di controllo degli azionamenti in corrente continua e degli azionamenti brushless.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame comprende una prova orale sugli argomenti svolti nelle lezioni teoriche e la discussione di una relazione di laboratorio

Strumenti a supporto della didattica

Copia dei lucidi proiettati a lezione, modelli per la simulazione numerica

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Domenico Casadei