88217 - AZIONAMENTI ELETTRICI P

Anno Accademico 2024/2025

  • Docente: Luca Zarri
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-IND/32
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea in Meccatronica (cod. 6009)

    Valido anche per Laurea in Meccatronica (cod. 5818)

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso ha l'obiettivo di individuare i modelli dinamici delle macchine elettriche per lo studio dei transitori elettromeccanici. Vengono determinati i modelli dei motori in corrente continua, motori brushless e motori asincroni. Al termine del corso, lo studente avrà appreso le metodologie per il controllo della coppia istantanea prodotta dalle principali macchine elettriche impiegate in ambito industriale. Inoltre, lo studente avrà appreso i limiti di prestazione degli azionamenti sia mediante simulazioni numeriche, sia con prove di laboratorio.

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. 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

ll 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 e in una prova orale a richiesta (se il voto della prova scritta è >12), il cui voto fa media con quello della prova scritta. 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 Luca Zarri

SDGs

Energia pulita e accessibile

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.