37064 - AZIONAMENTI ELETTRICI T

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