L integrazione tra motori sincroni a riluttanza ed azionamenti dedicati: dall altissima efficienza energetica alle alte prestazioni, con semplicità

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1 Logo L integrazione tra motori sincroni a riluttanza ed azionamenti dedicati: dall altissima efficienza energetica alle alte prestazioni, con semplicità Adriano Chinello Global R&D and Marketing Director Bonfiglioli Mechatronic & Motion Systems

2 Perchè vogliamo incrementare l efficienza energetica nel motion industriale Dai motori alimentati da rete agli azionamenti ai Power Drive System ad altissima efficienza

3 Efficienza energetica : spinte normative e tendenze del mercato Global sales of electric motors by efficiency class

4 IE4 / IES2 : sostenibilità ambientale ed economica Normative Reference Operating point PDS Relative losses Losses reduction Speed Torque IES1 IES2 BSR 90LE + ACU410 Reduction vs IES1 [%] [%] [%] [%] [%] [%] ,1 31,2 19,5-50% ,7 19,0 12,7-47% ,5 24,4 18,3-40% ,0 16,0 10,5-47% ,9 13,5 7,3-57% ,9 22,3 17,3-38% ,1 13,7 9,4-45% ,5 11,6 6,4-56% Stazione di pompaggio: 10 x 1,5 kw 50% 20% 30% Pm 1500 W Speed 1500 min -1 Energy price 0,202 / kwh Operation 24 h / day Savings per year [ / y] [kwh / y] [kg CO2 / y (*) ] (*) Emissioni CO2 per produzione energia termoelettrica da combustibili solidi Stima Pay Back Period 9 mesi

5 Il motore sincrono a riluttanza Il motore utilizza il principio della variazione di riluttanza del circuito magnetico. Il rotore presenta una notevole differenza di induttanza tra asse «iron» e asse «air» ( fattore 3 7 ) assenza di avvolgimenti di rotore, semplicità e robustezza Per la generazione di coppia, il campo magnetico di statore deve essere allineato con la posizione del rotore controllo vettoriale (sensorless) tramite azionamento

6 Principali vantaggi in termini di efficienza energetica e semplicità d uso Nel confronto con i motori asincroni a induzione: - Passaggio da classe IE2 a classe IE4 a parità di taglia motore (efficienza) - Maggiore densità di coppia a parità di taglia motore (compattezza, leggerezza) - Assenza di perdite di rotore (minore stress termico su cuscinetti e parti rotanti) - Meccanica e statore derivati da motori asincroni (piena compatibilità installativa) - Pacchetto motore / azionamento con controllo sensorless dedicato (massima efficienza)

7 Pacchetto azionamento motore : massima efficienza energetica L algoritmo di controllo MTPA (Maximum Torque per Ampere) applicato al modello digitale del motore disponibile nell azionamento minimizza l energia elettrica per ogni livello di coppia

8 Pacchetto azionamento motore : immediata valutazione dei benefici La completa caratterizzazione del Power Drive System consente di effettuare a monte la valutazione di ritorno dell investimento, tramite semplici fogli di calcolo

9 Oltre l efficienza energetica. Le prestazioni Nel confronto con i motori asincroni a induzione: - Assenza di scorrimento / slip (controllo sensorless accurato di velocità e coppia) - Inerzia di rotore ridotta (migliore comportamento dinamico) - Maggiore capacità di sovraccarico 3 x Tn (migliore comportamento dinamico) - Buon controllo di velocità e coppia anche a bassa velocità (ampia applicabilità) - Pacchetto motore / azionamento con controllo sensorless dedicato ( max prestazioni)

10 Pacchetto azionamento motore : massime prestazioni I vantaggi di base della tecnologia sincrona a riluttanza, uniti all impiego di strategie di controllo sensorless ottimizzate per i diversi punti di lavoro ed applicazioni, consentono di ottenere importanti risultati prestazionali - Start / stop con current injection - Start / stop con field oriented control - Start / stop con high frequency injection - Commutazione a field oriented control - Controllo opzionale closed loop -

11 Pacchetto azionamento motore : massime prestazioni Esempio: profilo di carico con elevata coppia iniziale

12 L [mh] Pacchetto azionamento motore : massime prestazioni La stima del valore angolare utilizzata nel controllo è dipendente dai valori di induttanza Ld,Lq. Poiché Ld, Lq sono dipendenti dal carico, il modello digitale del motore a bordo azionamento consente di ottenere alte prestazioni del controllo a tutti i livelli di carico. 180 Example of Impedances of SynRM Ld_look_up_table Lq_look_up_table Ld_fix Lq_fix ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 I_rms [p.u.]

13 Integrazione digitale nella Fabbrica 4.0 : motion chain

14 Integrazione digitale nella Fabbrica 4.0 : applicazione cliente

15 Take-aways

16 Grazie Thank you