1.1 Identificazione del campo di operatività di un motore AC brushless. Sia dato un motore AC brushless isotropo di cui siano noti i seguenti dati:

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1 Captolo Ientfcazone el campo operatvtà un motore AC bruhle Sa ato un motore AC bruhle otropo cu ano not eguent at: Vn = 190 V In = 3.5 A Tn =.6 N n pol = R = 1 Ω L = 8 mh Ke = Kt = 0.4 S etermn l valore tenone che l convertore potenza eve applcare alla macchna per vncere una coppa retente par a T r = 1 N a ω = 300 ra/ nell pote che l controllo agca manteno l angolo ε = π/ (angolo tra l fluo tatorco e l fluo e magnet permanent) conerano che l valore elle cotant coppa K t e f.e.m. K e ono gà rportate nel omno e faor razonal. S tracc noltre l agramma faorale corrponente a ueta conzone funzonamento. Traccare l campo operatvtà ella macchna nell pote ervzo contnuatvo, n aenza efluaggo ella macchna e tracurano le caute retve ugl avvolgment. Soluzone Nel cao n cu l controllo mponga un angolo ε = π/ l gramma faorale corrponente alla conzone funzonamento ncate è rportato n Fgura 1-1. In ueta pote la coppa rcheta al motore è par alla coppa retente e rchee la corrente rportata n (1.1) Il faore tenone può eere un calcolato come n (1.) Tr I = =.38 A (1.1) K T V = + R I jx I (1.) + Nell pote angolo ε = π/ l faore corrente I e l faore forza elettromotrce ono n fae tra loro. Il faore alla veloctà ncata ha moulo che può calcolare come ncato n (1.3) = K ω = 16V (1.3) a cu l moulo el faore tenone tatore (faore razonale) può calcolare come ncato n (1.4) V 5 = ( + RI) + ( ω L ) = 18. V (1.4) Il agramma faorale corrponente alla conzone funzonamento ncata è rportato n Fgura.

2 X I R I V I ψ e Fgura 1-1. Dagramma faorale per la conzone funzonamento ncata Nell pote ervzo contnuatvo lmt corrente e coppa ono uell nomnal. Il fluo ecctazone è cotante e par a uello e magnet permanent. Rmane a nvuare la retta lmte ella tenone/forza elettromotrce. A ueto copo è uffcente etermnare la veloctà mama che è poble raggungere enza uperare l lmte tenone nomnale Vn. Dal agramma faorale Fgura 1-1 poamo rcavare la relazone (1.5) (I n, eeno valore fae, eve eere moltplcata 3 per ottenere l moulo el faore razonale) a cu ottenere l valore veloctà mama come n (1.6). V = ( ωl 3I ) + ( K ω) (1.5) n n Vn ra ω = = (1.6) ( L 3I ) + K n Il campo operatvtà a unue rappreentato alle curve lmte rportate n Fgura. Defluaggo ella macchna a MP Nel cao a tracurable la cauta retva rpetto a, nota che al varare ella pulazone l angolo rmane cotante e che l ampezza el vettore tenone crece proporzonalmente alla pulazone tea S upponga ora almentare l motore n moo tale a prourre una componente corrente ull'ae retto negatva; n tal cao <0 (non pù =0); unue, a regme, valgono le eguent relazon: v v = R = R ωl + ωl + Da cu euce l eguente agramma:

3 ωl R -ωl R Fgura 1-. Dagramma vettorale el motore bruhle n preenza corrente negatva Dalla cotruzone evenza come, a par componente (e un coppa), l'aggunta una componente negatva ha portato a una ruzone el vettore tenone almentazone, ma a un aumento el vettore corrente. Il over mantenere la corrente tatore entro un valore mamo pretablto, mpoto al menonamento e component ell'almentatore, comporta unue la necetà rurre la (unue la coppa) all'aumentare. Quete oervazon uggercono allora operare come egue: per veloctà nferor alla bae convene mantenere =0 e la componente par al valore mamo conentto ( max ) n moo a lavorare n un tratto a coppa cotante e par alla mama poble (fgura 1.7(a)); all'aumentare ella freuenza almentazone, unue ella veloctà, aumenta la e unue la tenone almentazone neceara che l'almentatore è tenuto a fornre. Gunt alla veloctà bae la tenone almentazone è par alla mama tenone fornble all'almentatore a parte un etermnato margne necearo alla regolazone ella corrente (fgura 1.7(b)); per veloctà uperor a uella bae non può pù mantenere = max perché l'ulterore aumento ella rcheerebbe una tenone almentazone uperore a uella fornta all'almentatore che è gà la mama ponble: n tale regone unue occorre rurre la per lacare pazo a una negatva n moo che rult empre: = + Coì faceno può mantenere v = v max e max, ma con una (e un una coppa) mnore che nel cao n cu a = 0. max

4 =max =ω R -ωl Tenone mama ell almentatore ω<ωbae (a) =max =ωbae R -ωl Tenone mama ell almentatore ω=ωbae (b) =0 =ω =vmax Tenone mama ell almentatore (c) ωl R -ωl =max R ω>ωbae () ωl= π/ =/L vmax/ω R -ωl =vmax =max R ω>ω* (e)

5 -ωl =π/ ωl= =vmax ω>ω* =max =/L (f) =vmax/ω Fgura 1-3. Dagramm vettoral che llutrano l ruolo elle corrente retta S vee nfatt (fgura 1.7(c)) come nel cao lmte =v max, e foe =0, ovrebbe eere anche =0, coè arrverebbe alla veloctà ' v ω ' = = ψ ψ mp max mp con corrent e coppa nulle (veloctà a vuoto, poco gnfcatva) Imponeno nvece una <0, può ottenere la tuazone fg. 1.7() n cu l motore è ancora n grao vluppare coppa. In ueto moo ottene una orta efluaggo. La coppa mnuce n uanto l valore eve mnure per mantenere ne lmt l moulo ella corrente tatorca. Dmenonano opportunamente l motore (utlzzo magnet permanent a elevata forza coerctva e con gnoccho nel terzo uarante, traferro ovramenonato o magnet annegat), è poble rcheere una corrente par al rapporto tra ψ mp e L (fg. 1.7(e)). La veloctà alla uale cheere ueta corrente è efnto al valore ella veloctà meccanca ω*. Per ω>ω* la tenone ωl rulta par a npenentemente alla veloctà meccanca. Se tracurano le caute retve (ve fg. 1.7(f)) la corrente vale a v max /ω e un la coppa rulta nveramente proporzonale alla veloctà meccanca I ω m I ω m 0.5 I ω m Ce ω m 0 V ω m ω m Fgura 1-4.Campo operatvtà una macchna ncrona a magnet permanent

6 Nella pratca v ono ue gran ambt applcazone: uello pù claco el controllo ae e uello pù recente tpo manrno. Nel prmo cao non vene rcheta una veloctà mama molto pù elevata ella veloctà bae e, coneguenza, l tratto a potenza cotante rulta ecamente lmtato. Dvero è l coro per uanto rguara le pù recent applcazon tpo manrno. In uet ca la veloctà mama può raggungere valor notevol (6-8 volte la veloctà bae), reneno tal azonament una valma alternatva agl azonament baat u macchne ancrone (veloctà mama par a 5-6 volte la veloctà bae).

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