unicas.it - corso di azionamenti elettrici - parte 1 [modalità...

AZIONAMENTI ELETTRICIAZIONAMENTI ELETTRICI

Prof. Giuseppe Tomasso – Università di Cassino

Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica

TITOLO DEL CORSO: AZIONAMENTI ELETTRICI I

DOCENTE DEL CORSO Prof. G. Tomassoe-mail: tomasso@unicas ite mail: tomasso@unicas.it tel: 0776-2993730

Orario di ricevimento lunedì-martedì-giovedì-venerdì (9:00-14:00)

Corso di Laurea Ingegneria Elettrica (3° anno)

Numero di crediti 4Numero di crediti 4

Corsi a scelta correlati -Laboratorio di Azionamenti Elettrici I-Controllori Programmabili per Azionamenti Elettrici

Testi consigliati Appunti distribuiti dal docenteSlides del corso (consultare il sito http://webuser.unicas.it/tomasso)(consultare il sito http://webuser.unicas.it/tomasso)

Modalità d’esame presentazione relazioni scritte;esame orale.

Azionamenti cc controllati in catena chiusalli i i

Introduzione agli Azionamenti Elettrici•controlli in retroazione;•regolatori industriali;•controllo in cascata motore cc ad eccitazione indipendente:

ll di l i à

•struttura di un azionamento elettrico;•classificazione;•settori di impiego.

anello di corrente e velocità Introduzione ai PLC

•struttura di un PLC•programmazione di un PLC

M i if

Meccanica degli Azionamenti Elettrici•richiami sulle equazioni del moto;•organi di trasmissione;•punto di lavoro e stabilità. 4 5

Motore asincrono trifase•modello matematico in regime stazionario;•circuito equivalente•caratteristiche stazionarie;

i t

Riscaldamento delle macchine elettriche•comportamento termico macchine elettriche•tipi di servizio;

d d d d

4 settimane

5 settimane

•avviamento;•frenatura;•regolazione della velocità.

Azionamenti in alternatat ll V/f t i

•riduzione di un servizio di durata limitata

Motore in cc ad eccitazione indipendente•principio di funzionamento;

d ll •controllo V/f motore asincrono;•controllo di scorrimento motore asincrono con isteresi;•controllo di scorrimento motore asincrono

SVM

•modello matematico;•caratteristiche stazionarie •regolazione della velocità in regime stazionario

d i i di l i con SVM

Dimensionamento degli azionamenti elettrici

•dominio di regolazione•avviamento•frenatura

GLI  AZIONAMENTI  ELETTRICI:  GENERALITA'    (PARTE  1)

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

Definizione di azionamento elettrico a velocità controllata (V. norma CEI C.642)

Sistema che converte energia elettrica in meccanica conSistema 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)

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOO

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

SISTE

Gli azionamenti elettriciEM

IDIM

OOVIM

ENTTA

ZIONEELETTRO

MMECCA

NICII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

T( )d md∑vQF

Moto traslatorio TIELETTRIC

( )i

i

ddt dt

= =∑ QF

CII

1F( )

m r

d mddt dt

− = =vQF F

2F

3F ( ) ( ) ( )m r

d m d d md mdt dt dt dt

− = = = +v vQF F v

t

( )m r

dm

dt− =

vF F

costse m =

dt

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

T

Moto rotatorioComponente traslazionale

TIELETTRIC

1F G ω= + ×v v r

C t t i l

CII

2FG

Componente rotazionale

( )L

d− =

PM M

3F

L dt

Proiettando sull’asse di rotazione a

( ) ( ) ( )m r

d J d d JdM M Jdt dt dt dt

ω ωω− = = = +

Q

( )d ω( )m r

dM M J

dtω

− =

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

T

POTENZA E ENERGIA

+ ( ) ( )dM M J

ω− =

TIELETTRIC

J

MLωMm

P

( )m LM M Jdt

=

LdM M J ωω ω ω− = CIIPm PL

m LM M Jdt

ω ω ω

Potenza meccanica variazione di energiacinetica immagazzinata

m LdP P Jdtωω= +

in ingresso cinetica immagazzinatanelle masse rotanti

Potenza meccanicain uscita (sul carico)

0 0 0

( )t t t

m m LdW t P d P d J ddωτ τ ω ττ

= = +∫ ∫ ∫1t ω

2

0 0

1( ) ( )2

t

m L LW t P d J d W t Jω

τ ω= + Ω Ω = +∫ ∫

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TAlbero rigido TIELETTRIC

Mm MLω( ) ( )

m L m L

dM M J J

dtω

− = +

M

g+

CII

motore carico

mm

n

LL

n

M mMM mM

=

=

n

ωΩ=

Ω

dωm L m

dm m Tdtω

− =

( )m L nJ JT

+ Ω( )m L nm

n

TM

=

( ) [ ]1m Ls m m

sTω = −( ) [ ]

msT

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TM+

21m

m m mdM f R J

dtω

− =f21

motoriduttoreTIELETTRIC

ML

Mm

RmRL

dt1

( )12

LL L L

df R M J

dtω−

− + =

CII

ωm ωLf12 21f f=

Lf12 m m L LR Rω ω=

2m m mR R dω⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥m m m

m L m LL L

R R dM M J JR R dt

ω⎛ ⎞⎢ ⎥− = + ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

,m

L eq LRM MR

=2

meq m L

RJ J JR

⎛ ⎞= + ⎜ ⎟

⎝ ⎠, q

LR qLR⎝ ⎠

,m

m L eq eqdM M J

dtω

− =

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici O

NAMEN

T

Impianto di sollevamento

TIELETTRIC

pignone

CII

Mm, ω

v rω=

LM Fr=Mm, ω

2vJ m⎛ ⎞⎜ ⎟

LM Fr=

eqJ mω

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

tot p eqJ J J= +F, v

tot p eqJ J J+

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

T

Impianto di sollevamento ascensore

TIELETTRICpignoneM CII

pignone(raggio r)Mm, ω

v rω=

Fa

dω

F, vLM Fr=( )m a c tot

dM M M Jdtω

− − =

2

eqvJ mω

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

tot p eqJ J J= +tot p eqJ J J+

Fc

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

TTIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

TArgano

TIELETTRICCII

SISTE

Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del motoEM

IDIM

OCarrucola e paranco

OVIM

ENTTA

ZIONEELETTRO

MMECCA

NICII

Carrucola fissa

Carrucola mobile

Carrucola composta

I sistemi di carrucole multiple sono anche detti paranchi.

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

TPulegge

TIELETTRICCII

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

T

F, vm

Vite senza fineTIELETTRIC

212

E mv= P Fv=

CII

2

eqvJ m⎛ ⎞= ⎜ ⎟ vM FeqJ mω⎜ ⎟

⎝ ⎠ M Fω

=

M, ωJeq 21

2 eqE J ω= P Mω=

v ωΔ=

2M F

πΔ

=

Δ

2v

π= 2

2eqJ mπΔ⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O

NAMEN

TTIELETTRICCII

Gli azionamenti elettrici

Collegamento motore‐macchina operatrice

SISTE

Gli azionamenti elettrici ‐ collegamento motore‐macchina operatriceEM

IDIM

O

Punto di lavoro e stabilità

M

Punto di lavoro

OVIM

ENT

M

Coppia motrice

Coppia resistente

TAZIO

NEEω LETTRO

MMECCA

NICI

M M

C i i

Coppia resistente Coppia motrice

Coppia resistente I

Coppia motrice Coppia resistente

ω ωω0 ω0

Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici

Punto di lavoro e stabilitàPunto di lavoro e stabilità

M Coppia resistente

Punto di lavoro

Coppia motrice

ω

M MCoppia resistente Coppia motriceM M

Coppia motrice

Coppia resistente Coppia motrice

Coppia resistente

ω ωω ω

Prof. Giuseppe Tomasso

Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I

ω0 ω0

Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici

Modalità operative di un azionamentoω − v

ff

Modalità operative di un azionamento

motorefreno

vf

vf

M - f

motorefreno

M - f

vf

vf

motoremotore freno

Prof. Giuseppe Tomasso

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 caratteristichedel carico. Oltre alla potenza e alla velocità massima, è necessariodel carico. Oltre alla potenza e alla velocità massima, è necessarioconoscere:

• La caratteristica meccanica del carico (relazione tra velocità e coppia( ppassorbita)• 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, caricosoggetto 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