Lo studente apprenderà le conoscenze fondamentali sugli azionamenti elettrici, i quali vedono interagire ed integrarsi tra loro sistemi elettrici ed elettronici (di segnale e di potenza), macchine elettriche e sistemi meccanici.

Sapere individuare i collegamenti interdisciplinari tra le conoscenze apprese in precedenza, in modo da studiare ciascun componente dell¿azionamento come parte di un sistema complesso.

Elettronica di Potenza, Macchine Elettriche, Elettronica Applicata, Controlli Automatici.

Introduzione: definizioni relative agli azionamenti elettrici. Strutture di azionamenti elettrici. I motori elettrici e l'uso dell'energia: convenienza economica ed energetica degli azionamenti elettrici. Generalità sui controlli per gli azionamenti elettrici: richiami di controlli automatici Aspetti normativi degli azionamenti elettrici
Motore a corrente continua: Equazioni di funzionamento. Analisi del funzionamento a regime. Caratteristiche coppia velocità. Analisi a regime del motore a corrente continua con eccitazione serie . Funzionamento a coppia costante e a potenza costante . Funzionamento multiquadrante dei motori a corrente continua
Modello dinamico del motore a corrente continua. Schema a blocchi del modello del motore. . Funzione di trasferimento tensione-velocità . Funzione di trasferimento tensione-coppia .
Azionamenti per motori a corrente continua. Controllo di velocità a due anelli . Progetto di regolatore proporzionale-integrale di corrente . Applicazioni di azionamenti per motori a corrente continua .
Motore asincrono. Principio di funzionamento : circuito equivalente monofase; equazione della coppia. Analisi del funzionamento in regime sinusoidale stazionario. Motore ottimo: variazione delle caratteristiche in funzione dei parametri.
Controllo della velocità di un motore asincrono: con: variazione del numero di poli; controllo della tensione di alimentazione; controllo della frequenza di alimentazione. con il controllo della tensione e della frequenza di alimentazione: impostazione del rapporto tensione/frequenza per ottenere flusso al traferro costante; con la variazione della resistenza di rotore: inserzione di reostati in serie agli avvolgimenti di rotore ; inserzione di convertitori in serie agli avvolgimenti di rotore .
Azionamenti V/Hz per motori asincroni funzionamento a coppia costante; funzionamento a potenza quasi costante; funzionamento alla coppia massima. schema di controllo ad anello aperto; schema di controllo ad anello chiuso con controllo di scorrimento; schema di controllo ad anello chiuso con controllo di velocità.
Espressione della coppia a regime in funzione della frequenza di scorrimento e a flusso costante; schema con controllo di scorrimento.
Equazioni del motore in regime comunque variabile; legame flussi-correnti; definizione di asse magnetico; dipendenza delle induttanze auto e mutue dall¿angolo di rotazione; espressione della coppia a partire da principi energetici . Introduzione matrici per cambio di coordinate (da a,b,c ad alfa/beta e d/q). Vantaggi della trasformazione; espressione delle equazioni in forma vettoriale compatta.
Definizione dei flussi di statore e rotore; Orientamento di campo diretto e indiretto; schemi di controllo; significato di controllo disaccoppiato di flusso e coppia.
Configurazioni inverter trifase; definizione vettori di tensione; richiami sul PWM sinusoidale; PWM coi vettori di tensione (SVM): calcolo dei tempi, sequenza ottima di commutazione, esagono limite e approssimazione di riferimenti di tensione di modulo elevato.
Regolazione di correnti alternate: controllo a isteresi (caso monofase e trifase: quest¿ultimo sia in assi a,b,c sia in assi d,q) e con uso di PI (sia in assi a,b,c sia in assi d,q); vari schemi di regolazione; relazione tra i riferimenti di tensione in uscita dai regolatori e la tensione sul motore.
DTC: schema, principio di regolazione, dipendenza del flusso di statore dalla tensione applicata, scelta del vettore di tensione che minimizza l¿errore di flusso e di coppia.
Azionamento con motore brushless: cenni alla struttura del motore (richiamo sui magneti permanenti; strutture isotrope e anisotrope; andamenti della fcem indotta); legame rigido (anche in transitorio) tra velocità di rotazione e frequenza di alimentazione e definizione dei riferimenti di corrente per l¿alimentazione del motore (trapezio e sinusoidale); equazioni dinamiche sugli assi a,b,c ; legame tra flussi generati dai magneti e fcem indotta; espressione generale della coppia; equazioni trasformate su d,q; schemi di regolazione della coppia; significato di Ld e Lq, caratteristiche a regime delle macchine anisotrope; cenni sulla macchina sincrona a riluttanza; cenni al cogging.

Saranno svolte esercitazioni di laboratorio dove si apprenderanno i fondamenti della realizzazione di semplici schemi di controllo per azionamenti, facendo uso di PLC.

F.Profumo, G.Griva: "Azionamenti Elettrici: Raccolta dei Lucidi delle Lezioni", Pitagora Editrice, Bologna, 1998
N.Mohan: "Advanced Electric Drives", MNPERE, Minneapolis, 2001, (ISNB 0-9715292-0-5),
(E_mail: mnpere@aol.com; http://www.mnpere.com)
N.Mohan: "Electric Drives: an Integrative Approach", MNPERE, 2001
(E_mail: mnpere@aol.com; http://www.mnpere.com)
N.Mohan, T.Undeland, W.Robbins: "Power Electronics - Converters, Applications and Design", John Wiley & Sons, Inc., 1995
N.Mohan: "Power Electronics: Computer Simulation, Analysis and Education using PSpice", Minnesota Power Electronics Research & Education (MNPERE), 1992
(E_mail: mnpere@aol.com; http://www.mnpere.com).

Relazioni delle esercitazioni di laboratorio. Esame orale.