73122 - AZIONAMENTI ELETTRICI LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le conoscenze delle tipologie di azionamenti elettrici più usati nel campo dell'automazione industriale. In particolare verranno sviluppati i modelli delle macchine elettriche necessari ad implementare il controllo della coppia e della velocità. Le conoscenze acquisite dallo studente potranno essere applicate per scegliere, dimensionare e simulare gli azionamenti elettrici più idonei al tipo di applicazione.

Contenuti

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

Sono richieste le conoscenze di base di elettrotecnica e conversione elettromeccanica ed elettrica dell’energia.

 

Vettori di spazio

• Definizione di vettore di spazio e proprietà.

Regolazione della corrente

• Controllo ad isteresi monofase trifase
• Regolazione della corrente tramite regolatori PI su assi stazionari e rotanti.

Azionamenti con motori in corrente continua

• Modello dinamico dei motori in corrente continua.
• Regolazione della corrente e taratura dei regolatori.
• Regolazione della velocità con controllo sull'armatura e sull'eccitazione.
• Funzionamento a coppia costante ed a potenza costante.
• Azionamenti per assi e per mandrino e campi di applicazione.

Azionamenti con motori brushless a fem sinusoidale (AC brushless)

• Modello dinamico dei motori sincroni
• Controllo ad orientamento di campo.
• Schemi di regolazione della coppia e della velocità.
• Analisi e dimensionamento dei regolatori.
• Analisi delle prestazioni limite in coppia e velocità.
• Campi di applicazione.

Azionamenti con motori brushless a fem trapezoidale (DC brushless)

• Struttura e principio di funzionamento.
• Schemi di regolazione della coppia e della velocità.

Azionamenti con motori asincroni

• Azionamenti in catena aperta.
• Controllo a V/F costante.
• Rampe di accelerazione.

• Azionamenti in catena chiusa e controllo della frequenza di scorrimento.
• Campo di funzionamento a coppia costante ed a potenza costante.
• Modello dinamico dei motori asincroni.
• Controllo ad orientamento di campo.
• Schemi di regolazione della coppia e della velocità.
• Stima del flusso rotorico.
• Analisi delle prestazioni limite in coppia e velocità.

• Analisi e dimensionamento dei regolatori.
• Campi di applicazione.

Azionamenti con motori passo

• Motori passo a riluttanza variabile
• Motori passo a magneti permanenti.
• Motori passo di tipo Ibrido.
• Struttura e principio di funzionamento.
• Studio delle zone di stabilità.
• Schemi di regolazione della coppia e della velocità.

Testi/Bibliografia

Il corso presenta e compendia diversi argomenti e pertanto saranno distribuite allo studente dispense redatte direttamente dal docente e rese disponibili attraverso la piattaforma Insegnamenti On Line.

Vengono inoltre segnalati i seguenti testi di riferimento:

 

1. A.E. Fitzgerald, C. Kingsley JR, A. Kusko: “Macchine Elettriche”, Franco Angeli Editore, Milano, 1978.
2. J.M.D. Murphy, F.G. Turnbull: “Power Electronic Control of AC Motors”, Pergamon Press, Oxford, 1988.
3. I, Boldea, S.A. Nasar: “Electric Drives”, CRC Press, New York.
4. P. Vas: “Vector Control of AC Machines”, Oxford University Press, New York.
5. T.J.E. Miller: “Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives”, Clarendon Press, Oxford, 1989.
6. T.J.E. Miller: “Switched Reluctance Motors and their Control”, Clarendon Press, Oxford, 1993.
7. T. Kenjo: “Stepping Motors and their Microprocessor Controls”, Clarendon Press, Oxford, 1985.
8. W. Leonard: “Control of Electrical Drives”, Springer-Verlag, Berlin, 2001

Metodi didattici

Le lezioni frontali in aula sono integrate con esercitazioni al calcolatore. Durante le esercitazioni, gli studenti potranno simulare il comportamento delle macchine elettriche e dei sistemi di controllo studiati durante il corso.

Le simulazioni saranno fornite dal docente agli studenti attraverso il portale Insegnamenti on Line

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova orale, che ha lo scopo di esaminare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma.

La prova orale consiste in almeno tre domande in cui verrà valutata la capacità dello studente di:

- utilizzare correttamente gli strumenti dell'elettrotecnica e della conversione elettromeccanica dell'energia;

- descrivere il funzionamento delle macchine elettriche;

- illustrare il principio di funzionamento degli azionamenti elettrici e valutarne le prestazioni;

- rappresentare gli schemi di controllo.

La valutazione finale terrà conto della capacità espositiva, della autonomia e della proprietà di linguaggio nel presentare le risposte ai quesiti.

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. Le esercitazioni sono svolte in aula con l'ausilio di PC e videoproiettore (MATLAB-Simulink).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michele Mengoni