88217 - AZIONAMENTI ELETTRICI P

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le conoscenze relative ai modelli dinamici degli azionamenti elettrici che possono essere inseriti in programmi di simulazione di sistemi complessi, acquisisce gli strumenti per la scelta più opportuna della tipologia di azionamento elettrico in funzione del tipo di applicazione.

Contenuti

Il corso è rivolto agli studenti dei Corsi di Laurea in Ingegneria Meccatronica e mira a fornire gli strumenti essenziali per comprendere la struttura e il funzionamento dei principali azionamenti elettrici impiegati nelle applicazioni industriali.

Prerequisiti al corso sono gli insegnamenti di fisica, elettrotecnica, elettronica, principi di meccanica, strumentazione di misura e attuatori elettrici. Si presuppone che lo studente sia a conoscenza delle leggi fondamentali dei circuiti elettrici e conosca le principali strutture per la conversione statica di potenza e di conversione elettromeccanica dell’energia elettrica.

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. Controllo di coppia e controllo di velocità. Analisi e dimensionamento dei regolatori di coppia e velocità. Implementazione in laboratorio di un azionamento elettrico per macchine in corrente continua su piattaforma sperimentale, utilizzo di Simulink per la generazione automatica di codice su microcontrollore.

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. Alimentazione tramite convertitori statici di frequenza per il controllo della velocità. 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.

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. Implementazione in laboratorio di un azionamento elettrico per macchine in corrente continua su piattaforma sperimentale, utilizzo di Simulink per la generazione automatica di codice su microcontrollore.

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. Campi di applicazione e confronti fra le varie tipologie di azionamento.

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.

Testi/Bibliografia

• I. Boldea, S. A. Nasar: ELECTRIC DRIVES, CRC Press, New York.
• P. Vas: VECTOR CONTROL of AC MACHINES, Oxford University Press, New York.
• T.J.E. Miller: SWITCHED RELUCTANCE MOTORS AND THEIR CONTROL. Clarendon Press, Oxford.
• Bimal Bose: MODERN POWER ELECTRONICS AND AC DRIVES, Prentice-Hall.
• Takashi Kenjo: STEPPING MOTORS AND THEIR MICROPROCESSOR CONTROLS, Clarendon Press, Oxford, 1985.

Metodi didattici

l Corso consiste in lezioni in aula, esercitazioni numeriche al calcolatore ed esercitazioni sperimentali in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, in una prova orale (a richiesta) e nella discussione delle relazioni relative alle esperienze di laboratorio. E' possibile inoltre approfondire aspetti aggiuntivi legati a un azionamento elettrico (facoltativo).

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni sono svolte con l'ausilio di PC e videoproiettore (Power Point). Sono disponibili i file PDF delle diapositive proiettate durante il corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Rizzoli