MASTER MIMEC. Introduzione agli azionamenti elettrici

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1 MASTER MIMEC Introduzione agli azionamenti elettrici

2 Misure di risparmio energetico Descrizione intervento Motori alta efficienza (EEM) Risparmi tipici 2-8% Corretto dimensionamento 1-3% Riparazione motori alta efficienza (EEMR) Variatori di velocità (VSD) 0,5-2% 10-50% Trasmissioni alta efficienza/riduttori 2-10% Qualità della potenza fornita 0,5-3% Funzionamento e manutenzione del sistema Lubrificazione, riparazioni, messa a punto 1-5%

3 Risparmio energetico potenziale in Europa Risparmio energetico potenziale (billion kwh/year) EU-15 EU-25 Francia Germania Italia UK Motori ad alta efficienza Azionamenti a velocità variabile Altre parti dell azionamento (pompe, ventilatori, compressori) Risparmio energetico potenziale totale

4 Riduzione potenziale delle emissioni di CO2 collegata all efficienza degli azionamenti elettrici EU-15 EU-25 Francia Germani a Italia UK Riduzione potenziale delle emissioni (Millioni tonnellate CO2eq per anno) % del gap rispetto a Kyoto 24 % - 6 % 175 % 26 % n/a

5 DM applicativo su motori ed inverter collegato alla finanziaria 2007 Motori ad elevata efficienza. Tetti di spesa ammissibile in funzione della potenza nominale

6 DM applicativo su motori ed inverter collegato alla finanziaria 2007 Motori ad elevata efficienza. Rendimenti minimi in funzione della potenza nominale

7 DM applicativo su motori ed inverter collegato alla finanziaria 2007 Variatori di velocità (inverter). Tetti di spesa massimo in funzione della potenza nominale

8 Definizione di azionamento elettrico (norma CEI 301-1) 1) Un azionamento elettrico è un sistema che converte energia elettrica in meccanica con l ausilio l di apparecchiature elettroniche di potenza in accordo con una funzione di comando.

9 Motore a corrente continua di piccola potenza

10 Motore a corrente continua di media potenza

11 Statore di una macchina a c.c.

12 Rotore di una macchina a c.c. Rotore con collettore a lamelle Anello di Pacinotti

13 Collettore di una macchina a c.c.

14 Sezione di una macchina a c.c. linee di campo

15 Macchina a c.c. linearizzata

16 Legge di Lorentz e f.e.m. indotta nei conduttori Forza di Lorentz F = q( v B) Se si divide la forza per l unità di carica e la si moltiplica per la lunghezza del conduttore si ottiene la f.e.m. indotta e= ( v B) l E possibile visualizzare le f.e.m. indotte nei conduttori attivi di rotore

17 Circuito equivalente dell indotto (rotore) con un carico esterno Rc

18 Calcolo della f.e.m. indotta nei conduttori posti in movimento F.e.m. indotta in un conduttore attivo: e= ( v B) l e= vbml dove Bm è l induzione media e v è la velocità periferica =ω m = = S τ p v r B Φ Φ l La fem totale è N/2 volte quella di un conduttore attivo N Nr etot = e= Φω= KΦω 2 τ p

19 Circuito equivalente dell indotto (rotore) con una alimentazione esterna va va + =KΦω

20 Calcolo della coppia Forza agente su un conduttore percorso da una corrente I/2 in un campo di induzione magnetica Bm I ( ) I F = Bm l F = Bml 2 2 La forza totale è N volte quella di un conduttore attivo N Ftot = NF = ΦI 2τ p La coppia elettromagnetica è paria al prodotto della forza totale per il raggio del rotore Nr Ce = rftot = Φ I = KΦI 2τ p

21 Modello di una macchina in corrente continua Consideriamo un motore in corrente continua con eccitazione indipendente, in generale per esso potremo scrivere le seguenti relazioni: e( t) = K Φ ω( t) v dia ( t) ( t) = Ra ia ( t) + La e( t) dt a + v f = R f i f + L f di f dt dω( t) J dt = C C( t) = K Φ i ( t) a C r

22 Comportamento a regime di una macchina in corrente continua Considerando una situazione di regime, cioè considerando nulle le derivate, si può analizzare la caratteristica di coppia statica: 2 2 va e K Φ va C = KΦ ia = KΦ = ω Ra R a KΦ

23 Comportamento a regime di una macchina in corrente continua La velocità del motore dipende dalla tensione d armatura e dalla coppia di carico Cr. v R ω = a a 2 2 KΦ K Φ C r v r KΦ = ω K a *

24 Controllo di velocità con compensazione in avanti Con la compensazione in avanti (feedforward) si aumenta il segnale di riferimento di una quantità necessaria a compensare l errore introdotto dal disturbo. v r KΦ = ω K a *