Controllo di Azionamenti Elettrici Presentazione del corso Alfonso Maurizio Urso urso@cere.pa.cnr.it Centro di Studio sulle Reti di Elaboratori Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istituto per il Calcolo e le Reti ad Alte Prestazioni) (Sezione di Palermo) Corso di Laurea in Ingegneria dell Automazione Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Palermo 1
Finalità del corso Al termine del corso lo studente dovrà: avere acquisito competenze che gli permettano di affrontare l'analisi di un sistema di movimentazione controllata e il progetto del relativo sistema di controllo essere in grado di saper caratterizzare le prestazioni di un sistema di movimentazione controllata saper scegliere la modalità di controllo più appropriata essere in grado di saper risolvere le problematiche inerenti l'acquisizione e il trattamento dei segnali necessari al controllo del sistema di movimentazione 2
Programma del corso Il controllo degli azionamenti elettrici: funzionamento statico e dinamico Azionamenti elettrici con motore in corrente continua con eccitazione separata Controllo di azionamenti elettrici con motore in corrente continua con eccitazione separata Azionamenti elettrici con motore in corrente alternata Controllo azionamenti elettrici con motore in corrente alternata Strategie innovative per controllo di azionamenti elettrici (Tecniche di Soft Computing) Applicazioni del controllo di azionamenti elettrici a problemi reali riscontrabili, ad esempio, nel campo della 3 movimentazione controllata
Riferimenti bibliografici Lucidi delle lezioni preparati dal docente W. Leonhard, Control of Electrical Drives, 3rd Edition, Springer L.Oliveri, E. Ravelli, Principi e Applicazioni di Elettrotecnica Vol.2, CEDAM A. Bellini, G. Figalli, Il motore asincrono negli azionamenti indistriali, UNITOR 4
Struttura di un Azionamento Elettrico L azionamento è un vero e proprio sistema di controllo in retroazione 5
Schema di controllo di un Azionamento Elettrico 6
Vantaggi degli azionamenti elettrici Ampio campo di potenze 10 6 8 10 W Ampio campo di coppia generata ( >10 7 Nm) e di velocità >10 5 giri/min ( ) Adattabilità a svariate condizioni operative Alta efficienza e basse perdite ( ) Facilmente controllabili con prestazioni dinamiche considerevoli quando si ricorre al controllo elettronico Condizioni operative che permettono di ottenere lunghi cicli di vita delle macchine Versatilità nella compatibilità con vari tipi di carico 7
Vantaggi degli azionamenti elettrici Possibilità di lavorare nei quattro quadranti del piano coppia-velocità con conseguente recupero di energia nella fase di funzionamento in frenatura 8
Svantaggi degli azionamenti elettrici Dipendenza da una fonte di alimentazione continua: problemi per la propulsione dei veicoli. Devono essere previste a bordo fonti di energia (ingombro, peso, costi) Fenomeni di saturazione nel ferro e problemi di raffreddamento Basso rapporto potenza/peso Sviluppo di azionamenti ad alte prestazioni Tecnologia dei semiconduttori Conversione di potenza High speed signal processing Sistemi di controllo digitali 9
Controllo digitale di un azionamento elettrico 10
Principali settori di impiego degli azionamenti elettrici Industria della carta e della cellulosa Industria della gomma e della plastica Industria del ferro e dell acciaio Industria tessile Industria del cemento Industria meccanica Altre applicazioni: pompe, ventilatori, centrifughe, ecc 11
Struttura generale di un azionamento elettrico Azionamento Elettrico: insieme di componenti elettromeccanici ed elettronici che consente la trasformazione bidirezionale dell energia elettrica in energia meccanica con coppie e velocità controllabili all asse del motore Componenti di un azionamento elettrico: motore elettrico; convertitore statico; dispositivo di controllo. 12
Il dispositivo di controllo Generatore di riferimento: fissa il valore delle grandezze di comando; Controllore: determina le grandezze di comando dei convertitori; Dispositivi di misura: trasduttori, ecc.. 13