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
Perchè vogliamo incrementare l efficienza energetica nel motion industriale Dai motori alimentati da rete agli azionamenti ai Power Drive System ad altissima efficienza
Efficienza energetica : spinte normative e tendenze del mercato Global sales of electric motors by efficiency class
IE4 / IES2 : sostenibilità ambientale ed economica Normative Reference 61800-9-2 Operating point PDS Relative losses Losses reduction Speed Torque IES1 IES2 BSR 90LE + ACU410 Reduction vs IES1 [%] [%] [%] [%] [%] [%] 100 100 39,1 31,2 19,5-50% 100 50 23,7 19,0 12,7-47% 50 100 30,5 24,4 18,3-40% 50 50 20,0 16,0 10,5-47% 50 25 16,9 13,5 7,3-57% 0 100 27,9 22,3 17,3-38% 0 50 17,1 13,7 9,4-45% 0 25 14,5 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 (*) ] 3.492 17.290 15.267 (*) Emissioni CO2 per produzione energia termoelettrica da combustibili solidi Stima Pay Back Period 9 mesi
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
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)
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
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
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)
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 -
Pacchetto azionamento motore : massime prestazioni Esempio: profilo di carico con elevata coppia iniziale
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 160 140 120 100 80 60 40 Ld_look_up_table Lq_look_up_table Ld_fix Lq_fix 20 0 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 I_rms [p.u.]
Integrazione digitale nella Fabbrica 4.0 : motion chain
Integrazione digitale nella Fabbrica 4.0 : applicazione cliente
Take-aways
Grazie Thank you