MECCATRONICA. Modulo 4: azionamenti elettrici e controlli automatici

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1 MECCATRONICA Modulo 4: azionamenti elettrici e controlli automatici Soluzioni (concetto) Matthias Römer Università Tecnica di Chemnitz, Germania Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di personale esperto nella produzione industriale globalizzata Progetto UE no , durata dal 2005 al 2007 Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/ MINOS ++, durata dal 2008 al 2010 Il presente progetto è finanziato con il sostegno della Commissione europea. L autore è il solo responsabile di questa pubblicazione (comunicazione) e la Commissione declina ogni responsabilità sull uso che potrà essere fatto delle informazioni in essa contenute.

2 Partners per la creazione, valutazione e diffusione dei progetti MINOS e MINOS**. - Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany - np neugebauer und partner OhG, Germany - Henschke Consulting, Germany - Corvinus University of Budapest, Hungary - Wroclaw University of Technology, Poland - IMH, Machine Tool Institute, Spain - Brno University of Technology, Czech Republic - CICmargune, Spain - University of Naples Federico II, Italy - Unis a.s. company, Czech Republic - Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic - Tower Automotive Sud S.r.l., Italy - Bildungs-Werkstatt Chemnitz ggmbh, Germany - Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany - Euroregionala IHK, Poland - Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen - Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland - Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary - Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary - Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary - Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany - Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden Articolazione del materiale didattico : moduli 1 8 (manuale, soluzioni e esercizi): Conoscenze fondamentali/ competenze interculturale, gestione del progetto/ tecnica pneumatica/ azionamenti elettrici e controlli automatici/ componenti meccatronici/ sistemi meccatronici e funzioni/ attivazione, sicurezza e teleservizio/ manutenzione remota e diagnosi **: moduli 9 12 (manuale, soluzioni e esercizi): Prototipazione Rapida/ robotica/ migrazione/ Interfacce Tutti i moduli sono disponibili nelle seguenti lingue: tedesco, inglese, spagnolo, italiano, polacco, ceco e ungherese Per ulteriori informazioni si prega di contattare Dr.-Ing. Andreas Hirsch Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Straße 70, Chemnitz Tel.: + 49(0) Fax.: + 49(0) minos@mb.tu-chemnitz.de Internet: oder

3 1 Le basi dell elettrotecnica 1.2 Tensione, corrente e resistenza Esercizio 1a In un saldatore in un tempo di 0.8 s passa una corrente di 500 A. Qual è la quantità di energia trasmessa? Calcola il risultato in kwh. Q = I t Q = 500 A 0.8 s Q = 0.11 kwh Al saldatore viene trasmessa una quantità di energia di 400 C. Sono quindi assorbiti 0.11 kwh. Esercizio 1b Una lampada a incandescenza di una macchina viene azionata con 12 V. Ha una resistenza di 3 Ω. Quanto vale l intensità di corrente che passa attraverso la lampada? R = U / I I = U / R I = 12 V / 3 Ω I = 4 A Attraverso la lampada passa una corrente di 4 A. 3

4 Esercizio 1c Un termoventilatore viene azionato per una rete domestica con 230 V. Per funzionare ha bisogno di 10.5 A di corrente. Quanto vale la resistenza? Quale tensione passa per il termoventilatore se la tensione è soltanto di 220 V? R = U / I R = 230 V / 10.5 A I = U / R I = A Con 200 V lo attraversano ancora A. Esercizio 1d Quanto vale la resistenza di un conduttore di rame che ha una sezione trasversale di 1.5 mm² e una lunghezza di 50 m? Quanto vale la resistenza di un conduttore della stessa lunghezza che ha una sezione trasversale di 2.5 mm²? P = R A / I R = p I / A R = p I / A 4

5 1.3 Potenza elettrica e lavoro Esercizio 2a Una griglia elettrica è connessa ad una presa a 230 V. Il fusibile permette una corrente massima di 10 A. Qual è la potenza massima della griglia? P = U I P = 230 V 10 A P = 2300 W La griglia può avere una potenza massima di 2300 W. Se la potenza è Esercizio 2b Un interruttore può sopportare al massimo una corrente di 0.4 A. La potenza massima ammissibile non deve superare 10 W. usato l interruttore per collegare l utilizzatore se questo deve essere azionato con 24 V? P = U I U = P / I U = 10 W / 0.4 A U = 25 V I 10 W vengono raggiunti con una tensione di 25 V. Visto che la corrente è soltanto 24 V, potrebbe essere usato l interruttore. R = U / I I = U / R I = 0.6 A. una tensione di 24 V e una corrente di 0.6 A. Questa corrente è alta il doppio della corrente ammissibile dall interruttore. L interruttore dunque non può essere inserito. 5

6 Esercizio 2c Il sistema di riscaldamento per un acquario è stato importato dall estero. Il dispositivo ha una tensione di 117 V e una potenza assorbita di 75 W. Quanto vale la potenza assorbita se il sistema viene usato a 230 V? P = U I I = P / U I = 75 W / 117 V I = 0.64 A Attraverso il sistema di riscaldamento passa una corrente di 0.64 A. R = U / I R = 117 V / 0.64 A I = U / R I = 1.26 A Con 230 V per il sistema di riscaldamento passa una corrente di 1.26 A. P = U I P = 230 V 1.26 A P = 290 W Usato con 230 V il sistema di riscaldamento ha una potenza di 290 W. 6

7 1.4.2 Il collegamento di apparecchi di misura Esercizio 3 Quali campi di misura ci sono sul tuo multimetro per misurare correnti continue? Indica tutti i campi di misura. Quali campi di misura ci sono sul tuo multimetro per misurare correnti alternate? Indica tutti i campi di misura. 0 10A Quali campi di misura ci sono su tuo multimetro per misurare tensioni continue? Indica tutti i campi di misura. l 0 200mV, mv, 0 20V, 0 200V, V Quali campi di misura ci sono sul tuo multimetro per misurare tensioni alternate? Indica tutti i campi di misura V, 0 750V Quali campi di misura ci sono sul tuo multimetro per misurare resistenze? Indica tutti i campi di misura. Quale valore massimo di corrente continua e quale valore massimo di tensione continua può essere misurato con il campo di misura più ristretto del multimetro? Valore massimo di tensione continua: 200 mv Occorre misurare una tensione di valore non noto. Quale campo di misura deve essere regolato per primo? Il campo di misura più ampio, nell esempio V Occorre misurare una corrente continua di valore non noto. Quale campo di misura deve essere regolato per primo? Il campo di misura più ampio, nell esempio 0 200mA Consigli didattici A seconda del multimetro usato i campi di misura ed i valori indicati non sempre corrispondono. 7

8 Esercizio 4 Svolgi il seguente esercizio di misurazione. Sta attento alle regole imparate per l uso dell multimetro. Per l esercizio occorre l attrezzatura seguente: alimentatore di tensione con 24 di tensione continua multimetro La potenza che possono assorbire le resistenze deve essere 1 W. Costriusci il circuito rappresentato nell immagine con le tre resistenze. Misura la caduta di tensione in corrispondenza delle resistenze. Aggiungi il simbolo per il voltmetro. +24 V R 1 R 2 R V 0 V Immagine 1: Scema elettrico per misurazione di tensione. 8

9 Collega le resistenze all alimentatore con la corrente. Le resistenze vanno collegate in parallelo. Inizia con la resistenza R1. L intervallo di misurazione è di tensione continua. Imposta l intervallo più grande possibile e collega i puntali dello strumento alle resistenze. Rileva con una progressiva riduzione dell intervallo di misura l intervallo minimo. Rileva il valore misurato V 3.04 V Regola sull intervallo massimo di misura e collega i puntali dello strumento alla resistenza successiva. Ripeti le misurazioni per la resistenza R2. Rileva il valore misurato V 6.68 V Compi la misurazione anche per la resistenza R3. Rileva il valore misurato V V Rileva pure i valori di tensione per entrambe resistenze R1 e R V Rileva i valori di tensione per entrambe resistenze R3 e R V delle tre resistenze. 24 V Consigli didattitici A seconda del multimetro usato i campi di misura non corrispondono sempre precisamente con i valori indicati. 9

10 Esercizio 5 Svolgi il seguente esercizio di misurazione. Sta attento alle regole imparate per l uso dell multimetro. Sono necessari i seguenti strumenti: alimentatore di tensione con 24 di tensione continua multimetro Il carico ammissibile delle resistenze deve essere 1 W. resistenza delle altre resistenze. Aggiungi il simbolo per l apparecchio di misura per la corrente. +24 V A R R 2 R V Immagine 2: Schema elettrico per la misurazione dei vlori di tensione. La caricabilità delle resistenze deve essere 1 W. passa per la resistenza. Aggiungere dopo la resistenza delle altre resistenze. Aggiungere il simbolo per l apparecchio di misura della corrente. 10

11 ergia elettrica. Le altre resistenze non sono ancora necessarie. Sta attento di usare un intervallo di misura per corrente continua. Dopo aver impostato lo strumento sull intervallo massimo, collega i circuiti dell apparecchio di misura alla resistenza e all alimentatore di tensione elettrica. Rileva con un progressivo abbassamento degli intervalli da misurare, il minimo possibile. Rileva il valore misurato ma 109 ma Regola sull intervallo di misura massimo e sostituisci la resistenza R1 con la resistenza R2. Ripeti le misurazioni con la resistenza R2. Rileva il valore misurato ma 51,1 ma Esegui la misurazione anche con la resistenza R 3. Rileva il valore misurato ma 24 ma Collega in parallelo e misura la corrente che passa per tutte e due resistenze. Corrente continua misurata: 75, 1 ma quello che passa per la più piccola delle resistenze. Consigli didattici Secondo il multimetro usato i campi di misura non corrispondono sempre precisamente con i valori indicati. 11