INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICAElectrical Engineering for Sustainable Green Energy TransitionAnno accademico 2022/2023

1008151 - ELECTRICAL DRIVES A - Z

Docente: LUIGI DANILO TORNELLO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso ha lo scopo di fornire i fondamenti della modellistica, i principi di funzionamento e controllo, le principali conoscenze di base e gli sviluppi futuri degli azionamenti elettrici. Risultati di apprendimento: Conoscenza della progettazione e del funzionamento delle tecniche di controllo più comuni e avanzate negli azionamenti elettrici convenzionali e avanzati. Controllo nuove macchine speciali.

Conoscenza e comprensione

Lo studente acquisirà la conoscenza dei principi di funzionamento e delle principali modalità di controllo dei moderni azionamenti elettrici. Le principali applicazioni riguarderanno i settori dell'automazione, dell'ingegneria elettrica ed elettronica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine del corso gli studenti avranno le competenze necessarie per analizzare un azionamento elettrico, individuandone le principali sezioni e funzioni. Gli studenti avranno le competenze necessarie per la caratterizzazione di sistemi e processi e la progettazione di sistemi elettromeccanici di controllo, con riferimento al controllo delle nuove macchine speciali.

Autonomia di giudizio

Gli studenti acquisiranno autonomia di giudizio per un'accurata analisi degli azionamenti elettrici, tali competenze verranno affinate anche attraverso attività sperimentali svolte in laboratorio.

Abilità comunicative

Lo studente rafforzerà il linguaggio tecnico dell'ingegneria energetica elettrica con l'obiettivo di potersi presentare adeguatamente al mondo del lavoro con competenze adeguate e un profilo tecnico adeguato. La capacità di lavorare in gruppo verrà affinata attraverso le esperienze sperimentali in laboratorio svolte in piccoli gruppi. La stesura della relazione di laboratorio e/o della prova orale consentiranno agli studenti di affinare le competenze linguistiche e comunicative tecniche.

Capacità di apprendimento

Lo studente potrà ampliare autonomamente le proprie conoscenze sugli azionamenti elettrici approfondendo i testi di riferimento e gli articoli su riviste scientifiche specializzate. I risultati dell'apprendimento delle nozioni del corso sono la conoscenza del funzionamento dei più comuni attuatori elettromeccanici e delle loro modalità di controllo più comuni.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Gli obiettivi formativi sono legati sia all'acquisizione di nuove conoscenze, quindi lezioni frontali come modalità didattica, sia esercitazioni per includere la capacità di applicare le conoscenze acquisite attraverso esercitazioni informatiche e/o di laboratorio.

La didattica di quest'anno potrebbe essere impartita non solo in Università ma in modalità mista o a distanza.

Qualora la didattica venga svolta in modalità mista o a distanza, potrebbe essere necessario introdurre modifiche rispetto a quanto affermato in precedenza, in linea con il programma previsto e delineato nel programma.

Prerequisiti richiesti

Frequenza dei corsi di Power Electronics ed Electrical Machines

Frequenza lezioni

La frequenza degli studenti, in Università o in modalità a distanza, non è obbligatoria ma è consigliata. Si ricorda che per ottenere un risultato ottimale lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso.

Contenuti del corso

L'obiettivo di questo corso è la conoscenza delle caratteristiche progettuali e di funzionamento degli azionamenti elettrici in corrente alternata e delle loro modalità di controllo più comuni. L'accento è posto sulle macchine rotanti elettromagnetiche, attraverso le quali avviene la maggior parte di questa conversione di energia. Le tecniche di controllo studiate nel corso, tuttavia, sono generalmente applicabili alla conversione dell'energia rinnovabile e ad un'ampia gamma di dispositivi aggiuntivi tra cui macchine lineari, droni e attuatori moderni.

Sintesi del programma del corso

Prima parte: Definizione di Azionamento Elettrico.

Azionamenti elettrici: Azionamenti elettrici DC e AC: controllo di coppia, velocità e posizione. Perdite e declassamento.

Prestazioni dinamiche basse e elevate. Stabilità.

Seconda parte: Azionamenti per motori a induzione.

Controllo scalare e vettoriale. Controllo ad orientamento di campo in regime stazionario e transitorio. Controllo di tensione e corrente.

CRPWM. Stima del flusso di rotore e statore: metodi indiretti. Metodi diretti. IFOC, DFOC: VI, I-omega, Itheta.

Terza parte: Osservatori di flusso e sintonizzazione.

Osservatori del flusso rotorico. Osservatori del flusso statorico. Regolazione della costante di tempo del rotore e identificazione dei parametri. Se stesso-

Messa in servizio e autotuning continuo.

Quarta parte: Azionamenti per motori sincroni e PM.

Azionamenti di motori sincroni e a magneti permanenti (PM): controllo ad orientamento di campo. Azionamenti per macchine speciali:

motori passo-passo e a riluttanza commutata. Azionamenti per motori DC brushless, montati in superficie e PM per interni,

SynchRels, SynchRels assistito da PM.

Quinta parte: Tolleranza ai guasti e affidabilità.

Integrazione degli azionamenti elettrici nella produzione industriale. Tolleranza ai guasti e affidabilità. Azionamenti elettrici da energie rinnovabili. Risparmio energetico. Veicoli elettrici. EMI negli azionamenti elettrici.

Testi di riferimento

Lipo, Novotny: "Modern Electrical Drives", Kluwer Editor, 1998.

B. Bose “Power Electronics and Variable Frequency Drives”, IEEE Press.

Mohan: "Power Electronics", Hoeply.

Fitzgerarld: "Electric Machinery", Mc Graw Hill.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esami: prove orali - Prerequisiti: nessuno.

La verifica dell'apprendimento può essere effettuata anche on-line, qualora le condizioni lo richiedano.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Caratteristiche e principi di funzionamento dei più comuni schemi di controllo degli azionamenti elettrici: induzione,

Azionamenti sincroni, passo-passo e a riluttanze commutate.

Teoria generalizzata.

Controllo scalare e vettoriale.

PM e macchine speciali.

Il docente è a disposizione anche per incontri di ricevimento on line.


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