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Anno Accademico 2016/17
03AFINC
Azionamenti elettrici
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Pastorelli Michele ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/32 81 10 9 0 8
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/32 10 B - Caratterizzanti Ingegneria elettrica
Presentazione
L'insegnamento ha lo scopo di descrivere il mondo degli azionamenti controllati, in particolare quelli ad alte prestazioni, che vengono oggi impiegati non solo nei settori tradizionali delle macchine utensili e della robotica, ma anche in svariati altri campi applicativi, industriali e civili. Si possono citare, a titolo di esempio, gru, ascensori, laminatoi, propulsione terrestre e navale, veicoli elettrici e ibridi, etc. Vengono analizzate le varie tipologie di controllo di macchina, con riferimento all'impiego dei moderni motori in corrente alternata e vengono chiarite le motivazioni alla base delle diverse scelte progettuali.
Risultati di apprendimento attesi
Capacità di comprendere il funzionamento dei moderni azionamenti in corrente alternata e di valutarne le principali scelte progettuali e le diverse peculiarità applicative. Il corso è orientato a far acquisire all'allievo una autonoma capacità di valutazione e di scelta di una tipologia di azionamento, in relazione alle varie esigenze applicative. Ciò implica necessariamente una conoscenza non sommaria del modus operandi delle varie possibili strutture di azionamento.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Nozioni basilari di elettrotecnica, macchine elettriche e controlli automatici.
Programma
Elementi caratteristici di un azionamento e tipologie applicative varie Azionamenti ad alte prestazioni: "assi" e "mandrini" Controllo di macchina e controllo di azionamento Prestazioni del controllo di azionamento e analisi di problematiche particolari. Esempi numerici (15 ore)
Limitazioni degli azionamenti in corrente continua e motivazioni fisico-pratiche verso l'impiego dei motori in corrente alternata. Motori brushless ( SPM ) : generalità. Schemi di principio di tipo trapezio e di tipo sinusoidale. Motore brushless e relativa modellistica. Flusso concatenato prodotto dai magneti permanenti: progettazione di tipo trapezia, progettazione di tipo sinusoidale Auto e mutue induttanze. Relazione tensione-corrente e modello magnetico. Bilancio energetico ed equazioni di coppia Controllo di coppia di tipo trapezio (scalare): concetto di corrente equivalente. Analisi della commutazione del brushless trapezio: caso six-step, con controllo del bus in continua. Controllo PWM del servomotore trapezio: tecniche di comando bipolare e unipolare Tachimetro brushless: descrizione e modalità di impiego Controllo di coppia di tipo sinusoidale (vettoriale). Equazioni di macchina in assi rotorici Controllo vettoriale di corrente.Tecniche diverse di realizzazione e loro specificità. Tecniche di modulazione e loro limiti. Comportamento in saturazione di tensione. Misura della posizione angolare (resolver, encoder) Brushless anisotropo (IPM) e sue problematiche di impiego. (20 ore)
Considerazioni generali sulla deflussabilità dei motori a magneti permanenti ( isotropi e anisotropi ).Motori a magneti permanenti (SPM) a cave frazionarie e bobine di dente. Caratteristiche progettuali e peculiarità applicative. Confronto di prestazioni con i motori brushless tradizionali. (5 ore)
Azionamento di motori a induzione a controllo vettoriale: modello dinamico della macchina e principio generale di controllo. Controllo di corrente. Trattazione semplificata ( 2° ordine ) e trattazione rigorosa ( 4° ordine )Individuazione del riferimento. Stimatori V, I e I e w. Osservatore di flusso di ordine ridotto. Progettazione del guadagno dell'Osservatore. Osservatore di ordine pieno. Osservatori sensorless. Schemi vari di controllo (diretto e indiretto, ecc...) Prestazioni dell'azionamento a induzione nel campo a potenza costante. Considerazioni generali e calcolo del sovradimensionamento dell'invertitore. Esempi numerici. (20 ore)
Azionamenti con motori sincroni a riluttanza: generalità e tecniche costruttive di macchina Moderni motori ad alta anisotropia a laminazione trasversale. Elementi di progettazione.Caratteristiche corrente ' flusso e prestazioni conseguenti. Prerogative di controllo del motore sincrono a riluttanza Schemi di controllo e prestazioni conseguenti Prestazioni in deflussaggio, a confronto con quelle del motore a induzione. (15 ore)
Motore sincrono a riluttanza assistito da magneti permanenti (PMASR): motivazioni Modello magnetico e prestazioni ottenibili. Controllo del motore PMASR Prerogative di funzionamento nel campo a potenza costante e confronto con motore non assistito. Analisi delle problematiche relative all'intervento delle protezioni ( apertura invertitore ) alle alte velocità.Funzionamento da generatore non controllato ( UGO ).Considerazioni comparative tra le diverse soluzioni in corrente alternata e analisi comparativa di un caso esemplare di applicazione ( veicolo elettrico). ( 20 ore)
Organizzazione dell'insegnamento
Oltre alle lezioni in aula, verranno effettuate dimostrazioni pratiche del funzionamento di azionamenti in corrente alternata, tramite visualizzazione dell'andamento temporale dei segnali di stato. (5 ore)
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Verranno distribuite le slide utilizzate per la presentazione degli argomenti, nonché articoli tratti dalla letteratura internazionale, su argomenti specifici. Non esiste alcun testo commerciale di riferimento.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'accertamento vieno svolto tramite un colloquio. Vengono fatte di norma due domande, volte ad accertare la comprensione della materia da parte dell'allievo. Sono argomenti di esame tutti quelli trattati a lezione e nelle esercitazioni. La durata del colloquio, che dipende dalla capacità dell'allievo, risulta mediamente di circa un'ora.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2016/17
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