AZIONAMENTI ELETTRICI
AZIONAMENTI ELETTRICI
Prof. Giuseppe Tomasso – Università di Cassino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica
TITOLO DEL CORSO:
AZIONAMENTI ELETTRICI I
DOCENTE DEL CORSO
Prof. G. Tomasso
e-mail:
e
mail:
tomasso@unicas it
[email protected]
tel:
0776-2993730
Orario di ricevimento
lunedì-martedì-giovedì-venerdì (9:00-14:00)
Corso di Laurea
Ingegneria Elettrica (3° anno)
Numero di crediti
4
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-Controllori Programmabili per Azionamenti Elettrici
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Appunti distribuiti dal docente
Slides del corso
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Modalità d’esame
presentazione relazioni scritte;
esame orale.
5 settimane
4 settimane
Introduzione agli Azionamenti Elettrici
•struttura di un azionamento
elettrico;
•classificazione;
•settori di impiego.
Meccanica degli Azionamenti Elettrici
•richiami sulle equazioni del moto;
•organi di trasmissione;
•punto di lavoro e stabilità.
Riscaldamento delle macchine elettriche
•comportamento termico macchine
elettriche
•tipi di servizio;
•riduzione
d
di
d un servizio di
d durata
d
limitata
Motore in cc ad eccitazione indipendente
•principio di funzionamento;
•modello
d ll matematico;
•caratteristiche stazionarie
•regolazione della velocità in regime
stazionario
d i i di regolazione
l i
•dominio
•avviamento
•frenatura
Azionamenti cc controllati in catena chiusa
•controlli
lli in
i retroazione;
i
•regolatori industriali;
•controllo in cascata motore cc ad
eccitazione indipendente:
anello
ll di corrente e velocità
l ià
Introduzione ai PLC
•struttura di un PLC
•programmazione di un PLC
M
Motore
asincrono
i
trifase
if
•modello matematico in regime stazionario;
•circuito equivalente
•caratteristiche stazionarie;
•avviamento;
i
t
•frenatura;
•regolazione della velocità.
Azionamenti in alternata
•controllo
t ll V/f motore
t
asincrono;
i
•controllo di scorrimento motore asincrono
con isteresi;
•controllo di scorrimento motore asincrono
con SVM
Dimensionamento degli azionamenti elettrici
GLI AZIONAMENTI ELETTRICI: GENERALITA' (PARTE 1)
Definizione di azionamento elettrico a velocità controllata (V. norma CEI C.642)
Sistema che converte energia elettrica in meccanica, con Sistema
che converte energia elettrica in meccanica con
l’uso di apparecchiature elettroniche di potenza, in accordo con una funzione di comando (e secondo un programma definito)
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
SISTEEMI DI MO
OVIMENTTAZIONE ELETTROM
MECCANICII
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
Moto traslatorio
∑F =
i
i
dQ d ( mv )
=
dt
dt
F1
Fm − Fr =
dQ d ( mv )
=
dt
dt
F2
F3
Fm − Fr =
d ( v)
d (m)
dQ d ( mv )
=
=m
+v
dt
dt
dt
dt
se m = costt
Fm − Fr = m
d ( v)
dt
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Moto rotatorio
Componente traslazionale
v = vG + ω × r
F1
C
Componente
t rotazionale
t i l
G
F2
M − ML =
F3
d (P)
dt
Proiettando sull’asse di rotazione a
Mm − Mr =
d (ω )
d (J )
dQ d ( J ω )
=
=J
+ω
dt
dt
dt
dt
Mm − Mr = J
d (ω )
dt
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
POTENZA E ENERGIA
Mm
ω
+
ML
Mm − ML = (J )
J
Pm
d (ω )
dt
ω M m − ω M L = Jω
PL
Potenza meccanica
in ingresso
Pm = PL + J ω
dω
dt
variazione di energia
cinetica immagazzinata
nelle masse rotanti
Potenza meccanica
in uscita (sul carico)
t
t
t
0
0
0
Wm (t ) = ∫ Pm dτ = ∫ PL dτ + ∫ J ω
t
ω
0
0
dω
dt
dω
dτ
dτ
Wm (t ) = ∫ PL dτ + ∫ J Ωd Ω = WL (t ) +
1
Jω 2
2
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
Albero rigido
g
Mm ω
+
ML
M m − M L = ( Jm + JL )
d (ω )
dt
Mm
= mm
Mn
motore
ML
= mL
Mn
carico
Ω
=ω
Ωn
mm − mL = Tm
dω
dt
Tm =
ω (s) =
( J m + J L ) Ωn
1
[ mm − mL ]
sTm
Mn
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
motoriduttore
Mm
+
f2
M m − f 21Rm = J m
dω m
dt
− f12 RL + M L = J L
d ( −ω L )
dt
1
RL
Rm
ωm
f1
ML
ωL
2
2
⎡
⎛ Rm ⎞ ⎤ dω m
Rm
Mm −
M L = ⎢ Jm + J L ⎜
⎟ ⎥
RL
⎢
⎝ RL ⎠ ⎥⎦ dt
⎣
2
⎛ Rm ⎞
Rm
J eqq = J m + J L ⎜
M L,eqq =
ML
⎟
RL
⎝ RL ⎠
M m − M L,eq = J eq
dω m
dt
f12 = f 21
ω m Rm = ω L RL
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici
Impianto di sollevamento
pignone
v = ωr
Mm, ω
M L = Fr
J eq
⎛v⎞
= m⎜ ⎟
⎝ω ⎠
2
J tot = J p + J eq
F, v
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Impianto di sollevamento
Mm, ω
ascensore
pignone
(raggio r)
Fa
v = ωr
M L = Fr
J eq
⎛v⎞
= m⎜ ⎟
⎝ω ⎠
F, v
M m − ( M a − M c ) = J tot
dω
dt
2
J tot = J p + J eq
Fc
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Argano
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Carrucola e paranco
SISTEEMI DI MO
OVIMENTTAZIONE ELETTROM
MECCANICII
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Carrucola fissa
Carrucola mobile
Carrucola composta
I sistemi di carrucole multiple sono anche
detti paranchi.
Pulegge
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Vite senza fine
m
F, v
1
E = mv 2
2
J eq
Jeq
M, ω
E=
M =F
v=
Δ
ωΔ
2π
⎛v⎞
= m⎜ ⎟
⎝ω ⎠
J eq
2
1
J eqω 2
2
Δ
2π
⎛ Δ ⎞
= m⎜
⎟
⎝ 2π ⎠
2
P = Fv
M =F
v
ω
P = Mω
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
AZIO
ONAMENTTI ELETTRIC
CI I
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto
Gli azionamenti elettrici
Collegamento motore‐macchina operatrice
Punto di lavoro e stabilità
Punto di lavoro
M
Coppia resistente
Coppia motrice
ω
Coppia resistente
M
Coppia motrice
M
Coppia resistente
Coppia resistente
C
Coppia motrice
i
i
ω0
ω
ω0
ω
SISTEEMI DI MO
OVIMENTTAZIONE ELETTROM
MECCANICII
Gli azionamenti elettrici ‐ collegamento motore‐macchina operatrice
Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Punto di lavoro e stabilità
Punto di lavoro
M
Coppia resistente
Coppia motrice
ω
Coppia resistente
M
Coppia motrice
M
Coppia resistente
Coppia motrice
ω0
Prof. Giuseppe
Tomasso
ω
ω0
ω
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I
Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Modalità operative di un azionamento
ω−v
f
f
v
v
freno
motore
M-f
f
v
motore
Prof. Giuseppe
Tomasso
f
v
freno
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I
Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Le caratteristiche del carico
L’azionamento deve essere dimensionato in rapporto alle caratteristiche
del carico. Oltre alla potenza e alla velocità massima, è necessario
conoscere:
pp
• La caratteristica meccanica del carico ((relazione tra velocità e coppia
assorbita)
• La esigenza di reversibiità (velocità unidirezionale o bidirezionale;
coppia motrice o frenante
(ovvero funzionamento su uno, due tre o quattro quadranti)
• Il ciclo di carico (carico costante, elevata coppia di spunto, carico
soggetto a punte intervallate da periodi di basso carico ecc.)
• Le prestazioni statiche(precisione) e dinamiche (rapidità di risposta)
Prof. Giuseppe
Tomasso
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I
Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Prof. Giuseppe
Tomasso
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I
Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Prof. Giuseppe
Tomasso
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I