Azionamenti Elettrici, Barater

Accoppiamenti Elettrici

Definizione: Sistema che permette di accoppiare un sistema elettrico a un sistema meccanico (conversione da energia elettrica a energia meccanica).

Rappresentazione:

Potenza Elettrica (V ⋅ I) → P_e = V ⋅ I

• Convertitore e Controllo
• Motore Elettrico (reversibile)
• Sistema Meccanico

Potenza Meccanica (T ⋅ ω) → P_m = T ⋅ ω

Tale sistema (in linea generale) è reversibile, ha lo stesso funzionamento della frenata rigenerativa.

Motore Elettrico: È l’elemento di base di un accoppiamento elettrico; converte energia elettrica in energia meccanica. Venga avanti e indietro rendendo possibile conformare ai parametri di funzionamento (T, ω, V, I).

Convertitore: Preleva l'energia elettrica e modula la potenza istantanea fornita al motore elettrico.

Schema:

• Batteria
• Inverter DC/AC
• Motore Elettrico

La corrente può andare dalla batteria al motore, o dal motore alla batteria.

→ Frenata rigenerativa Ammessa

Frenata dissipativa non ammessa, richiede un sistema bidirezionale. In un sistema unidirezionale si ha una resistenza che dissipa l’energia in eccesso dando luogo a frenata dissipativa.

Trasmissione: Non è detto che si abbia un accoppiamento diretto (Direct Drive), solitamente si ha un riduttore di velocità. In alternativa, le moto richieste può essere elevato; poiché la maggior parte dei motori elettrici è di alto numero è necessaria una trasformazione tramite opportune operazioni meccaniche.

TRASDUTTORI

• DI CORRENTE → RESISTENZA DI SHUNT: misura la tensione ai capi della resistenza per ricavare il valore di corrente
• DI VELOCITÀ → DINAMO TACHIMETRICA
• DI POSIZIONE → ENCODER OTTICI (ad anello)

PARAMETRI CARATTERISTICI

• POTENZA [W - MW]
• TIPO DI CARICO: previsto sul rotore del sistema
• TIPO DI ALIMENTAZIONE: [DC - AC, Range di tensioni 40V - 10kV]
• INTERVALLO DI VELOCITÀ, COPPIA NOMINALE: coppia che il motore può erogare senza surriscaldarsi
• FUNZIONAMENTO IN SOVRACCARICO: coppia anche 3-4 volte maggiore rispetto alla nominale, che può essere mantenuta per brevi intervalli di tempo (definiti dalle caratteristiche termiche del motore). Si hanno 2 regioni di funzionamento:
  • COPPIA COSTANTE
  • POTENZA COSTANTE
• PRESTAZIONI DINAMICHE
• TIPO DI FRENATA → rigenerativa
  • Dissipativa
• TIPO DI CARICO: coppie variabili durante il periodo d’inerzia (anche sele paratori dinamiche) e alle coppie resistenti espresse in funzione delle velocità di rotazione. Per alcuni tipi di applicazioni (pompe, ventilatori, compressori) la conoscenza del momento d’inerzia non è particolarmente importante in quanto non sono richieste particolari prestazioni dinamiche.
• REGIONI DI FUNZIONAMENTO

COPPIA COSTANTE

Entro il valore di coppia, il funzionamento continuo essendo la potenza proporzionale a coppia per velocità si arriva alla potenza massima nominale e il passaggio da funzionamento a potenza costante.

POTENZA COSTANTE

Aumentando la velocità cala la coppia. L’inerzia ha una costante termica molto più basso rispetto al motore quindi si surriscalda prima. Per allargare le zone di funzionamento in sovraccarico deve un inverter con una potenza nominale più alta.

Un rapporto indicativo importante è il rapporto

k = Wmax / Wnom

Trascurando le perdite nel campo magnetico e considerando le perdite meccaniche

aggiuntive alla potenza meccanica, ci si riconduce a un sistema conservativo.

dW_mec = P_mec dt = C