- Docente: Luca Zarri
- Crediti formativi: 9
- SSD: ING-IND/32
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Luca Zarri (Modulo 1) Luca Zarri (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Ingegneria dell'automazione (cod. 9217)
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Orario delle lezioni (Modulo 1)
dal 17/09/2024 al 15/11/2024
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Orario delle lezioni (Modulo 2)
dal 19/11/2024 al 20/12/2024
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente conosce - la struttura degli azionamenti elettrici e delle problematiche relative al loro impiego in applicazioni di automazione industriale - le caratteristiche di funzionamento e delle prestazioni degli azionamenti elettrici che impiegano motori in corrente continua, motori brushless dc e ac, motori asincroni, motori passo-passo ed attuatori di tipo diretto, alimentati da convertitori elettronici di potenza - i modelli dinamici delle macchine elettriche in corrente continua ed in corrente alternata. Inoltre, è in grado di comprendere il funzionamento degli schemi di controllo di coppia e di velocità per azionamenti elettrici, nonché i principi per il dimensionamento e scelta degli azionamenti elettrici.
Contenuti
Il corso è destinato agli studenti di Ingegneria dell'Automazione e ha l'obiettivo di fornire gli strumenti fondamentali per comprendere la struttura e il funzionamento delle macchine elettriche principali, nonché di definire i concetti base della conversione elettromeccanica dell'energia e degli azionamenti elettrici.
La prima sezione del corso si concentra sullo studio dei principi operativi dei convertitori elettronici comunemente utilizzati nell'industria. La seconda sezione analizza la struttura e le caratteristiche delle macchine elettriche più importanti. Infine, l'ultima sezione del corso si dedica all'esame dei controlli vettoriali applicati alle macchine elettriche.
Introduzione
Panoramica sulle macchine e sugli azionamenti elettrici. Concetti fondamentali di elettrotecnica. Materiali magnetici e conduttori. Circuiti magnetici. Principi di conversione elettromeccanica dell'energia. Dissipazione termica nelle macchine elettriche.
Conversione statica dell'energia elettrica
- Introduzione alla fisica dei materiali semiconduttori
- Dispositivi elettronici di potenza per la conversione statica: diodi, MOSFET, IGBT
- Convertitori AC/DC, sia controllati che non, monofase e trifase
- Convertitori DC/DC tipo Buck
- Convertitori DC/AC, sia monofase che trifase
Conversione elettromeccanica dell'energia
Principi di conversione elettromeccanica dell'energia, circuiti magnetici e gestione termica delle macchine elettriche.
- Macchine a corrente continua: struttura e principio di funzionamento, coppia, circuito equivalente e caratteristiche meccaniche.
- Macchina sincrona trifase: struttura e principio di funzionamento, campo magnetico rotante, coppia, circuito equivalente e caratteristiche meccaniche.
- Macchina asincrona: struttura e principio di funzionamento, coppia, circuito equivalente e caratteristiche meccaniche.
- Modello dinamico delle macchine sincrone e asincrone (trasformazioni di Clarke e Park).
Azionamenti e schemi di controllo
- Azionamenti con macchine a corrente continua
- Azionamenti con macchine sincrone
- Azionamento con macchine brushless a fem trapezoidale
- Azionamenti scalari per macchine asincrone
- Azionamenti vettoriali per macchine asincrone
- Azionamenti con motori passo-passo.
Testi/Bibliografia
Il corso presenta e compendia diversi argomenti e pertanto saranno distribuite allo studente dispense redatte direttamente dal docente e rese disponibili attraverso la piattaforma Virtuale.
Vengono inoltre segnalati i seguenti testi di riferimento:
- A.E. Fitzgerald, C. Kingsley JR, A. Kusko: “Macchine Elettriche”, Franco Angeli Editore, Milano, 1978.
- J.M.D. Murphy, F.G. Turnbull: “Power Electronic Control of AC Motors”, Pergamon Press, Oxford, 1988.
- I, Boldea, S.A. Nasar: “Electric Drives”, CRC Press, New York.
- P. Vas: “Vector Control of AC Machines”, Oxford University Press, New York.
- T.J.E. Miller: “Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives”, Clarendon Press, Oxford, 1989.
- T.J.E. Miller: “Switched Reluctance Motors and their Control”, Clarendon Press, Oxford, 1993.
- T. Kenjo: “Stepping Motors and their Microprocessor Controls”, Clarendon Press, Oxford, 1985.
- W. Leonard: “Control of Electrical Drives”, Springer-Verlag, Berlin, 2001
Metodi didattici
Le lezioni sono integrate con esercitazioni al calcolatore (MATLAB-Simulink) svolte in aula.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta, che ha lo scopo di esaminare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma. A complemento, è possibile sostenere una prova orale facoltativa. Il voto finale è dato dalla media dei voti della prova scritta e dell’eventuale prova orale.
La prova scritta può prevedere domande a risposta multipla, domande a risposta aperta ed esercizi numerici. La valutazione finale terrà conto della correttezza, della capacità espositiva, della proprietà di linguaggio nel presentare le risposte ai quesiti.
Strumenti a supporto della didattica
Le lezioni e le esercitazioni sono svolte con l'ausilio di PC e videoproiettore (Power Point, MATLAB-Simulink). Sulla piattaforma IOL sono disponibili i file PDF delle diapositive di Power Point proiettate durante il corso.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Luca Zarri