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AZIONAMENTI ELETTRICIAZIONAMENTI ELETTRICI
Prof. Giuseppe Tomasso – Università di Cassino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica
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TITOLO DEL CORSO: AZIONAMENTI ELETTRICI I
DOCENTE DEL CORSO Prof. G. Tomassoe-mail: tomasso@unicas ite mail: [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 4Numero di crediti 4
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Modalità d’esame presentazione relazioni scritte;esame orale.
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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
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GLI AZIONAMENTI ELETTRICI: GENERALITA' (PARTE 1)
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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)
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOO
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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SISTE
Gli azionamenti elettriciEM
IDIM
OOVIM
ENTTA
ZIONEELETTRO
MMECCA
NICII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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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
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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
− =
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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 = +∫ ∫
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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
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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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
− =
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AZIOGli azionamenti elettrici O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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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+
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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
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AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O
NAMEN
TArgano
TIELETTRICCII
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SISTE
Gli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del motoEM
IDIM
OCarrucola e paranco
OVIM
ENTTA
ZIONEELETTRO
MMECCA
NICII
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Carrucola fissa
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Carrucola mobile
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Carrucola composta
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I sistemi di carrucole multiple sono anche detti paranchi.
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AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O
NAMEN
TPulegge
TIELETTRICCII
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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⎛ ⎞= ⎜ ⎟
⎝ ⎠
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AZIOGli azionamenti elettrici: richiami sulla dinamica del moto O
NAMEN
TTIELETTRICCII
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Gli azionamenti elettrici
Collegamento motore‐macchina operatrice
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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
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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
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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
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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
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Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
Prof. Giuseppe Tomasso
Laurea in Ingegneria Elettrica: Corso di Azionamenti Elettrici I
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Lezione 2: Introduzione agli Azionamenti Elettrici - Meccanica degli Azionamenti Elettrici
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