Azionamenti Industriali PDF

AZIONAMENTI INDUSTRIALI 10 ORE AZIONAMENTO DEFINIZIONE Sistema che mette in atto attuatore il moto di un carico meccanico controllando, in ogni istante, le grandezze meccaniche d’interesse....

AZIONAMENTI INDUSTRIALI 10 ORE AZIONAMENTO DEFINIZIONE Sistema che mette in atto attuatore il moto di un carico meccanico controllando, in ogni istante, le grandezze meccaniche d’interesse. statiche (posizione) cinematiche (velocità) dinamiche (accelerazione, coppia) 2 AZIONAMENTO SCHEMA A BLOCCHI AZIONAMENTO ELETTRICO l’attuatore è un motore elettrico 3 MOTORE DC Costituito da uno statore e da un rotore. Lo statore può essere alimentato o a magneti permanenti motori di piccola potenza motori di media e grossa potenza 4 MOTORE DC L'INDUTTORE (circuito di eccitazione) viene alimentato da una corrente di eccitazione Ie che crea, passando negli avvolgimenti statorici, un campo magnetico fisso Φe. 5 MOTORE DC INDOTTO O ARMATURA (circuito di armatura) dove l'energia elettrica si trasforma in meccanica è sulla parte mobile della motore (rotore) 6 MOTORE DC COLLETTORE A LAMELLE COLLETTORE A LAMELLE trasmette la corrente di alimentazione agli avvolgimenti dell'indotto E' solidale all'albero. 7 MOTORE DC SPAZZOLE brush La corrente continua di alimentazione viene erogata tramite le spazzole Carbone, di tipo più economico, dalla durata più limitata Carbon-Rame, di tipo più costoso, maggiore durata 8 MOTORE DC L'INDOTTO (circuito di armatura) è alimentato attraverso le spazzole e il collettore, con una tensione continua Va che genera una corrente Ia che attraversa i conduttori di armatura. 9 MOTORE DC PRINCIPIO DEI MOTORI Alimentando l’indotto si crea una reazione con il campo magnetico dell'induttore; F - forza di Loerntz Regola della mano sinistra di Fleming F forza Ia Va Ia F corrente campo La coppia motrice che si genera mette in rotazione il rotore 10 MOTORE DC INVERSIONE DEL SENSO DI MARCIA Regola della mano sinistra di Fleming forza campo corrente Per invertire il senso di rotazione è necessario invertire il verso della corrente o soltanto nell’induttore o soltanto nell’indotto 11 MOTORE DC SCHEMA a regime Φe fem indotta Schema motore ad eccitazione indipendente a regime 12 MOTORE DC COPPIA MOTRICE Cm = Ka Φe Ia f.e.m. INDOTTA E = Ka Φe ω ω velocità angolare del motore in rad/s Ka costante che dipende dalle caratteristiche costruttive del motore 13  MOTORE DC VELOCITA’ DEL MOTORE Va n = giri/minuto K Φe Per variare la velocità del motore DC si può: variare la tensione di alimentazione Va variare il flusso Φe (se il flusso diminuisce la velocità aumenta) Entrambi i metodi sono applicati in pratica. 14 MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITÀ A COPPIA COSTANTE Applichiamo al motore la corrente di eccitazione nominale Ien, ottenendo il flusso nominale Φen variamo la tensione di armatura tra 0 e Van regolando così la velocità tra 0 e nn avendo sempre disponibile la coppia nominale del motore Cmn 15 MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITÀ A COPPIA COSTANTE Questo tipo di regolazione è detta regolazione a coppia costante. La potenza erogata dal motore durante la regolazione è proporzionale alla velocità: P = Cmn ω 16  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A COPPIA COSTANTE diagramma di coppia e potenza di un motore in corrente continua regolato a coppia costante 17  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A COPPIA COSTANTE Riepilogando Se manteniamo il motore al flusso nominale e regoliamo la velocità agendo sulla tensione di armatura, otterremo:  una velocità proporzionale alla tensione applicata  una coppia disponibile costante a tutte le velocità Cmn  una potenza disponibile proporzionale alla velocità P = Cmn ω 18  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A POTENZA COSTANTE Manteniamo costante la tensione di armatura e regoliamo la corrente di eccitazione Ie, si ha una velocità che aumenta in proporzione inversa al flusso Φe Van ω = Ka Φe Va Ian 19  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A POTENZA COSTANTE Nello stesso rapporto diminuirà la coppia disponibile e pertanto la potenza disponibile risulterà costante a tutte le velocità Pn = Van Ian 20  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A POTENZA COSTANTE diagramma di coppia e potenza di un motore in corrente continua regolato a potenza costante 21  MOTORE DC REGOLAZIONE DELLA VELOCITA’ A POTENZA COSTANTE Riepilogando Agendo sulla corrente di eccitazione, si ottiene a parità di tensione di armatura:  una velocità inversamente proporzionale al flusso  una coppia disponibile proporzionale al flusso e quindi inversamente proporzionale alla velocità  una potenza disponibile costante a tutte le velocità 22 MOTORE DC REGOLAZIONE MISTA Spesso la regolazione sulla corrente di eccitazione viene accoppiata alla regolazione sulla tensione di armatura ottenendo una caratteristica di regolazione mista. 23  MOTORE DC Il motore a corrente continua, come tutte le macchine elettriche, è reversibile: può passare dal funzionamento come motore a quello come generatore e viceversa. 24 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME MOTORE Colleghiamo un motore ideale (privo di perdite) e senza carico ad una tensione Va. Il motore si mette in rotazione con un verso di rotazione e una velocità n0. Va + - n0 25 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME MOTORE Si genera un fem E0 a transitorio esaurito non avremo assorbimento di corrente (Ia=0) la coppia del motore risulta nulla (Cm=0) ed in effetti il motore non ha bisogno di coppia avendo supposto privo di perdite e senza carico. Va Ia = 0 E0 = Va n0 = Ka Φe 26 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME MOTORE Applichiamo ora una coppia resistente Cr al motore. Va Cm + - n1 < n0 il motore tenderà a rallentare la fem E diminuirà, e la differenza Va-E darà luogo ad una corrente di armatura Ia, che reagendo col flusso, produrrà una coppia motrice Cm. 27 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME MOTORE. al nuovo equilibrio si avrà: E1 Cm= Ka Φe Ia1 n1= Ka Φe n1 < n0 In questo caso la macchina sviluppa una coppia motrice, e funziona pertanto come motore: l’energia passa dalla rete al carico 28 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME GENERATORE Se applichiamo invece al motore una coppia positiva Cp, il motore tenderà ad accelerare, cosicché E supererà Va. In queste condizioni la corrente di armatura inverte il segno, e quindi anche la coppia. Tale coppia Cf tenderà a frenare il motore, opponendosi alla coppia esterna che tende ad accelerarlo. Va Cf Cp n1 > n0 29 MOTORE DC FUNZIONAMENTO COME GENERATORE al nuovo equilibrio si avrà: E2 n2= Cm= Ka Φe Ia2 KaΦe n2 > n0 In questo caso la macchina funziona da freno e da generatore: l’energia passa dal carico alla rete. 30  MOTORE DC QUADRANTI DI FUNZIONAMENTO n II I n >0 C0 C>0 funzionamento come generatore (freno) funzionamento come motore in senso orario in senso orario n