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Azionamenti Elettrici Corso Completo
Università degli Studi di Roma - La Sapienza ingegneria elettrotecnica Curriculum ingegneria elettrotecnica (percorso valido anche ai fini del conseguimento del doppio titolo italo-venezuelano) 2025
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Questo documento offre un'analisi approfondita degli azionamenti elettrici, coprendo concetti chiave come i regolatori PID, i trasduttori (encoder assoluti/incrementali, dinamo tachimetriche, sensori di corrente/tensione Hall) e le loro prestazioni (accuratezza, risoluzione, aliasing). Esplora in dettaglio le macchine DC, PMSM e IM, illustrando le loro strutture, principi di funzionamento e strategie di controllo. Vengono esaminate tecniche come la regolazione reostatica, la regolazione della tensione di armatura, il deflussaggio e il controllo vettoriale (MTPA, Flux Weakening), inclusi gli anelli di feedback annidati e l'anti-windup per ottimizzare prestazioni e stabilità nei regimi dinamico e permanente.
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- Introduzione agli Azionamenti Elettrici:
- Definizione e scopo: sistemi per la conversione elettromeccanica dell'energia, controllo di velocità, posizione e coppia.
- Requisiti tecnici: prestazioni in regime permanente e transitorio, reiezione ai disturbi.
- Componenti principali: macchina elettrica, convertitore di potenza, trasduttori, logica di controllo.
- Regolatore PID:
- Funzionamento: utilizza azioni proporzionali, integrali e derivative per minimizzare l'errore tra setpoint e variabile misurata.
- Caratteristiche: influenza su tempo di assestamento, elimina l'errore a regime, può causare instabilità o sensibilità ai disturbi (wind-up).
- Trasduttori:
- Caratteristiche: Accuratezza, range, banda morta, drift, aging, linearità, ripetibilità, risoluzione, sensibilità.
- Quantizzazione e Aliasing: Effetto della conversione A/D sulla risoluzione; Teorema di Shannon per evitare aliasing.
- Di Posizione: Encoder assoluto (codice Grey per ridurre errori) e incrementale (segnali A/B, logica XOR per risoluzione, stima velocità da posizione).
- Di Velocità: Dinamo tachimetrica (DC generator, problemi di spazzole), stima da posizione angolare.
- Di Corrente: Resistenza shunt (effetti termici, induttanze parassite, mancanza isolamento), sensore ad effetto Hall (open/closed loop, isolamento galvanico).
- Di Tensione: Partitore resistivo, sensore ad effetto Hall.
- Macchine DC:
- Struttura e Funzionamento: Avvolgimenti di eccitazione (statore) e armatura (rotore). Commutazione.
- Reazione d'Armatura: Distorsione del campo, scintillio. Soluzioni: poli di commutazione, avvolgimenti compensatori.
- Regolazioni: Reostatica (dissipativa), tensione di armatura (coppia costante), deflussaggio (potenza costante).
- Controllo: Anelli di feedback annidati (velocità e corrente), anti-windup per prevenire saturazione.
- Macchine a Magneti Permanenti (PMSM):
- Classificazione: SPM, IPM, Inset PM. Magneti (Ferriti, Terre rare).
- Controllo Vettoriale: Obiettivo di mantenere i vettori di corrente e flusso ortogonali per massima coppia. MTPA, Flux Weakening.
- Trasformazioni: Arbitrary Reference Frame (SDR q-d-0) per convertire grandezze sinusoidali in continue.
- Macchine ad Induzione (IM):
- Struttura e Funzionamento: Avvolgimenti di statore e rotore in cortocircuito. Concetto di scorrimento.
- Regolazioni: Scalare (V/f costante), reostatica.
- Controllo Vettoriale: Indiretto (IVC) e Diretto (DVC), per controllare flusso e coppia. Osservatori di flusso (tensione, corrente).
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