Azionamenti Elettrici per l'Automazione II 
   

Docente: Prof. Ignazio Marongiu

Raggruppamento: Ing_Ind/32

Tipo di Corso: a scelta - (Ingegneria Elettrica, Ingegneria Meccanica, Ingegneria Elettronica)

Ricevimento Studenti: Lunedì, Martedì, Mercoledì, Venerdì (11.00-13.00)


Obiettivi: : Il corso ha come obiettivi la conoscenza della struttura, del funzionamento e degli elementi principali della progettazione del sistema "azionamento elettrico" e dei suoi componenti fondamentali. Il corso, pur considerando applicazioni di trazione e propulsione, particolarmente è rivolto agli azionamenti elettrici ad elevate prestazioni dinamiche, tipiche delle applicazioni robotiche, delle quali vengono evidenziate le principali problematiche funzionali e costruttive. 

Argomenti del corso

Lezione

Eserc.

 Lab.

Generalità

Richiami sulle caratteristiche ed i componenti fondamentali degli azionamenti elettrici e dei relativi campi di impiego ed applicazioni generali e particolari.

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Affidabilità e protezione dei circuiti di conversione: Chopper ed inverter a tensione impressa. Bilancio energetico durante la commutazione; energia e potenza termica di commutazione; riscaldamento delle giunzioni; resistenza termica del contenitore e dei dissipatori. Circuiti di ausilio alla commutazione “switching aids” e loro dimensionamentoProblematiche relative alla commutazione del diodo di ricircolo; forward e reverse recovery; protezione dei componenti dalle sovratensioni e sovracorrenti e relativi gradienti nel tempo, circuiti di snubber; verifica del transitorio di commutazione (SOA, FBSOA, RBSOA). Gate-drivers discreti ed integrati, esame delle caratteristiche sui data sheets.

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2

 

Magneti permanenti

Forme costruttive dei servomotori a magneti permanenti; posizionamento dei magneti nella struttura di statore e in quella di rotore; anisotropie conseguenti del circuito magnetico e relative problematiche sull’ondulazione di coppia; Esempi costruttivi. Il circuito magnetico con eccitazione da magnete permanente; calcolo del punto di lavoro;criteri di dimensionamento: massimo prodotto di energia, sezione costante e volume costante del magnete. Effetti della modifica della geometria del circuito magnetico e della reazione di indotto, retta di ritorno; Caratteristiche dell’Alnico., della ferrite, del samario-cobalto e del neodimio-ferro-boro. Variazione delle caratteristiche con la temperatura. 

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2

 

Servomotori brushless: Brushless trapezio; andamento della tensione indotta e modalità di realizzazione dei magneti e degli avvolgimenti; funzione densità di distribuzione e funzione distribuzione dei conduttori di indotto; impiego nel calcolo dei flussi concatenati e delle tensioni indotte; tensione indotta nel caso di distribuzione di induzione ad onda quadra con e senza zone morte e distribuzione uniforme di conduttori; conclusioni e considerazioni sulla costruzione del servomotore.

Brushless sinusoidale; modalità realizzative dell’avvolgimento con distribuzione non uniforme dei conduttori; tensione indotta di terza armonica; considerazioni sulla costruzione del servomotore.

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       2

 

Tecniche di modulazione del brushless trapezio durante la commutazione: minimizzazione dell’ondulazione di coppia tramite l’ottimizzazione della modulazione durante la commutazione; tecnica unipolare e bipolare; diagrammi relativi del duty cycle nei diversi campi di funzionamento

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2

 

Azionamenti asincroni: Controllo mediante tecnica a orientamento di campo; orientamento di campo diretto ed indiretto; diagrammi a blocchi e strutture dei sistemi di controllo; osservatori di stato, stima del flusso rotorico. Azionamento sensorless. Variazione della resistenza rotorica ed effetti di de-tuning; identificazione in tempo reale dei parametri rotorici; sistema di controllo adattativo basato su modello di riferimento. Modulazione dell'inverter, anelli di corrente, controllo predittivo.

Controllo diretto di coppia, stima e controllo del flusso statorico (cenni).

Alcuni problemi generali e particolari  sull'impiego di piattaforme hardware analogiche (ASICs) e digitali (microprocessori e Digital Signal Processors) per l'implementazione del sistema di controllo.

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4

 

Azionamenti a riluttanza variabile: Servomotori a riluttanza variabile tradizionali; servomotori ad alta anisotropia.
Azionamenti sincroni: modalità di controllo; diagrammi a blocchi e strutture del sistema di controllo; considerazioni comparative con gli azionamenti asincroni.

Azionamenti switched:  modalità di controllo, controllo del convertitore; perdite rotoriche.

4

2

 

Azionamenti a moto incrementale: Motori a passo, varietà costruttive. Motori a riluttanza ed ibridi. Risoluzione, coppie caratteristiche: holding, detent,  pull-in e pull-out. Sistema di alimentazione; alimentazione unipolare e bipolare; avvolgimenti unifilari e bifilari; logic sequencer, drivers, soppressori di sovratensioni. Controllo a ciclo aperto ed a ciclo chiuso. Impiego del microprocessore per il controllo a ciclo chiuso.

4

2

 

Totale  Þ 60  ore

44

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Testi consigliati:  Appunti dalle Lezioni

Prerequisiti richiesti: Nozioni di Elettrotecnica per meccanici (principi di funz. delle Macchine Elettriche, diodo e transistor bipolare) e Controlli Automatici.

Svolgimento esame: Orale.

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