È l elemento della catena dei controlli che attua il processo (motore asincrono trifase, motore in corrente continua, cilindro pneumatico).
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- Veronica Giusti
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1 Pagina 1 di 10 Gli attuatori È l elemento della catena dei controlli che attua il processo (motore asincrono trifase, motore in corrente continua, cilindro pneumatico). Macchina in corrente continua Potenza elettrica Potenza meccanica La parte grigia ai lati della ruota dentata sono lo statore. cerchi con il + all interno sono le cave con il conduttore all interno. Motore Generatore Potenza meccanica Potenza elettrica due rettangoli neri a cui si l punto di connessione tra la collegano le linee rosse si spazzola ed il cavo (linea rossa) chiamano spazzole. si chiama collettore.
2 Pagina 2 di 10 Lo statore è la parte fissa del motore, ed è detto anche induttore. È chiamato induttore perché, essendo alimentato in corrente continua, induce un campo magnetico sul rotore. l rotore è l elemento rotante del motore ed è composto dall albero motore e dal collettore. Esso è coassiale con lo stesso statore ed è alimentato attraverso delle spazzole di grafite che producono contatto strisciante sul collettore. l rotore è anche detto indotto poiché sul rotore stesso si induce un campo magnetico proveniente dallo statore. Tale campo genera delle correnti e delle tensioni che provocano la rotazione del rotore. Quindi l indizione magnetica crea una forza sui conduttori alloggiati nelle cave. l complesso delle forze genera una coppia motrice che si oppone alla coppia resistente. MOTOE Cm CACO Cr Coppia motrice Albero motore Coppia resistente vantaggi della macchina a corrente continua rispetto a quella a corrente alternata è che la macchina a corrente continua può essere regolata con più precisione. A causa dello scintillio delle spazzole sul collettore non può essere utilizzato in ambienti esplosivi; inoltre le spazzole siccome sono in grafite devono essere sostituite spesso poiché si consumano ed inoltre ha bisogno di una ricorrente manutenzione. l costo del motore a corrente continua è maggiore rispetto a quello in corrente alternata. Simboli delle macchine a corrente continua Motore a corrente continua Generatore a corrente continua
3 Pagina 3 di 10 Calcolo della forza controelettromotrice (solo in movimento) E K n K= costante di macchina Φ= flusso magnetico [WB (Weber)] n= numero di giri [ppm (devolution per minute)] Calcolo della tensione di alimentazione U E i i E= forza controelettromotrice i= resistenza dell indotto i= corrente dell indotto Calcolo della corrente d avviamento U U E i i poiché E è solo se il motore è in movimento in cui la di i a avviamento è molto alta si inserisce una resistenza di avviamento (a). Tale resistenza deve essere completamento collegata in partenza e scollegata man mano che la macchina acquista velocità a regime la resistenza di avviamento si scollega. Calcolo della coppia C K ' C= coppia K = costante di macchina Φ= flusso magnetico [WB (Weber)] = corrente Calcolo della corrente nell indotto i U K m 1 U= tensione K= costante di macchina Φ= flusso di macchina n= numero di giri 1 = resistenza
4 Pagina 4 di 10 Caratteristica elettromeccanica del motore a corrente continua C2 C1 C 2 1 C 2 1 All aumentare della corrente aumenta anche la coppia motrice in maniera proporzionale. 1 2 [A] Caratteristica meccanica della macchina in corrente continua Dalla caratteristica meccanica del motore in corrente continua si nota che all aumentare della coppia diminuisce la velocità e viceversa. N [rpm] Avviamento (ad eccitazione separata o separata) V3 V2 V1 Per avviare una macchina bisogna avere: 1. Tensione variabile (quello che fa variare la tensione è un convertitore statico) 2. esistenze di avviamento o reostato di avviamento ( è un metodo dissipativo) N [rpm] max min min max [A]
5 Pagina 5 di 10 V3 V2 V1 N [rpm] max min min max [A] Quando la macchina parte tutta la resistenza di avviamento è inserita per garantire una corrente di spunto (iniziale) non pericolosa per la macchina stessa. Man mano che la macchina aumenta la velocità il valore della resistenza di avviamento diminuisce. A regime la resistenza di avviamento è staccata completamente dal motore. Schema del motore in corrente continua ad eccitazione separata c= reostato di campo a= reostato di avviamento Schema del motore in corrente continua ad eccitazione serie
6 Pagina 6 di 10 Schema del motore in corrente continua ad eccitazione parallelo Schema del motore in corrente continua ad eccitazione mista 1. egolazione della velocità attraverso la variazione di tensione n [rpm] V3 V2 V1 C K K V V V 1 2 V 2 3 Aumentando la tensione di alimentazione aumenta la velocità mantenendo il flusso costante; questo tipo di regolazione è detto A COPPA COSTANTE. Cn 2. egolazione della velocità attraverso il collegamento di una resistenza variabile in serie al motore n V3 V2 V1 All aumentare della resistenza aumenta la velocità. M
7 Pagina 7 di egolazione della velocità per variazione di flusso (a potenza costante) n Φ2 Φ1 1 2 P K (regolazione a potenza costante) n n 2 1 M All aumentare del flusso diminuisce la velocità del motore e viceversa. Per aumentare o diminuire il flusso devo agire sulla corrente circolante sull induttore attraverso la variazione del valore del reostato di campo (c). Dominio di regolazione del motore a corrente continua Per il dominio a coppia costante si utilizza il metodo della regolazione di tensione. Per il dominio a potenza costante si utilizza il metodo della variazione di flusso. Tipicamente la regolazione del motore a corrente continua è effettuata fino alla velocità nominale con il metodo della regolazione della tensione. Superata la velocità nominale per arrivare alla velocità massima si deflussa la macchina fino ad arrivare ad un valore di flusso min 0, 2 n. Frenatura del motore in corrente continua Frenatura a reostato Stacco l alimentazione del motore e collego i morsetti ad un reostato esterno. Frenatura a recupero di energia Collego i morsetti della macchina alla rete di alimentazione per farlo funzionare dal generatore. Frenatura in controcorrente nverto i morsetti di macchina e il motore inizia a girare in verso contrario. È necessario il collegamento ad un reostato esterno collegato al motore per diminuire i picchi di corrente che si creerebbero a causa dell inversione.
8 Pagina 8 di 10 Esercizio C 70, 28 N m D n 41A A A 82A T V 200V 0,2 i =? V E in cui V A è la tensione d avviamento, i è la Data la formula A i resistenza dell indotto, è la resistenza d avviamento, è la corrente d avviamento ed E è la forza controelettromotrice, ma sapendo che E è un fattore che si ha solo in movimento viene eliminata poiché stiamo lavorando a motore fermo. Sapendo che il testo richiede la bisognerà trovare la formula inversa che sarà: V i Ora troviamo, come prima cosa, la totale V 200 i 0, 2 2, Supponendo che il motore è avviato calcoliamo la E 1 con la formula: E V Cioè: 1 avv i n V E A i E1 Vavv i n 200 2, 23 0, , , ,37V Per trovare la n dobbiamo anche inserire il fattore E n quindi la formula sarà: n V E a 1 i Quindi trovando i vari sganci da una resistenza all altra calcolando ogni volta la n e la E n V E ,37 0, ,23 1,015 a 1 i E V 200 1, 015 0, , ,185V 2 avv i 2 n V E ,185 0, , 41 0,40 a 2 i , 40 E V 3 avv i 3 n V E , 4 0, , 2 0, , 6 175, 4V a 3 i 4 0,
9 Pagina 9 di 10 Ora, dopo avere calcolato tutti i valori delle resistenze di avviamento, calcoliamo il valore di ogni singola resistenza presente nel circuito sottostante ,23 1,015 1, ,015 0, 4 0, ,4 0,1 0, ,1 4 4 l motore asincrono Pe = potenza elettrica Pe M.A.T. Pm Pm = potenza meccanica otore Avvolto A gabbia di scoiattolo Grandi potenze Piccole e medie potenze
10 Pagina 10 di 10 Schema del motore avvolto Schema del rotore a gabbia di scoiattolo o in corto circuito Trovare AMENTO - Autotrasformatore variabile All avviamento del motore le correnti di spunto sono molto alte (anche 8-10 volte quella nominale) e per limitare questo problema andiamo ad agire sulla tensione di alimentazione attraverso un autotrasformatore trifase variabile o variac. L avviamento viene effettuato a tensione ridotta in modo da salvaguardare la macchina. n condizioni nominali stacchiamo l autotrasformatore. Autotrasformatore trifase variabile (trovare variac trifase) - Stella triangolo Tale avviamento permette di ridurre nella fase transitoria di un fattore pari 3 la tensione di alimentazione. nfatti il commutatore nella fase di avviamento fa partire il motore con la tensione stellata garantendo così una corrente di spunto minore. A regime il commutatore garantisce la tensione concatenata sugli avvolgimenti di statore. Tale avviamento è utilizzato quando non abbiamo bisogno di una coppia di spunto molto elevata all avviamento ed inoltre ha il problema che durante la commutazione tra stella e triangolo si potrebbe generare un elevato picco di corrente.
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