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L’impatto degli inverter sull’efficienza energeticae sulla qualità delle macchine collegate
Prof. Francesco Castelli DezzaDipartimento di Meccanica – Politecnico di Milano
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Contributi del Politecnico• Dip. Energia
– Mercato dell’energia– Master RIDEF Energia per Kyoto (5° edizione)– Gruppo eERG: efficienza nell’uso finale dell’energia
• Dip. Elettrotecnica– Azionamenti industriali– Misure per l’automazione– Compatibilità elettromagnetica
• Dip. Meccanica– Progettazione integrata di attatori elettromeccanici
• B.E.S.T (Building Environment Sciences andTechnology)– Edilizia a basso consumo energetico
• Spin off– MCM Energy Lab
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Macchina asincrona: vantaggi• Si avvia se alimentata direttamente da rete• Assorbe corrente sinusoidale• Lavora a velocità pressoché costante• Costa poco• Buon rendimento
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Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Macchina asincrona: svantaggi
• Lavora a velocità pressoché costante• Ha bisogno di essere magnetizzata• Controllo eseguito mediante variazione
della caratteristica del carico meccanico• Transitorio di avviamento
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Definizione di Azionamento Elettrico• Un azionamento
elettrico, a velocitàcontrollata, è unapparato che,alimentato da unasorgente di energiaelettrica, pilotatomediante segnali ocomandi esterni,eroga potenzameccanica convelocità e coppia divalore opportuno
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Ulteriori perdite
• Filtro EMI• Convertitore ac/dc• Convertitore dc/ac• Perdite nel ferro e nel rame
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Campo di operatività
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Zona a
potenza
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coppia
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Problemi termici
Sfruttamentodel ferro
Alimentatore
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Controllo scalare
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Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Controllo vettoriale
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Controllo diretto di coppia
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Brushless• Perdite nel ferro• Corrente magnetizzante• Potenza specifica• Alto numero di poli• Bassa inerzia• Ambienti ostili
• Velocità medio/basse• Costo elevato
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Macchine a Riluttanza
• Perdite nel ferro basse• Costo limitato
• Corrente magnetizzante• Brevetti
Milano, 6 Marzo 2008
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Le principali interfacce
• Tre sono le principali interfaccedell’alimentatore– Lato attuatore (macchina elettrica)– Lato rete– Lato sistema informativo aziendale
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Lato macchina: vantaggi
• Velocità variabile,anche maggiore dellanominale
• Campo di operativitàpiù esteso
• Massimo rendimentoal variare dellavelocità
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Zona a
potenza
costante
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Zona a
coppia
costante
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Lato Macchina: svantaggi
• Derating: in tensione e in potenza• Sensore di velocità• Sollecitazione sui cuscinetti• Isolamento• Rumore
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Lato rete
• Gestione del picco in avviamento• Rifasamento• Qualità dell’energia
Milano, 6 Marzo 2008
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Lato sistema informativo
• Monitoraggio• Previsione carichi• Gestione carichi
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Progettazione integrata
• Integrazione delle conoscenze di controllo,elettronica, misure, macchine elettriche emeccanica applicata
• Esempi:– Inerzia variabile– Attuatori elettromeccanici per applicazioni
specifiche– Semplificazione della catena cinematica
Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Distribuzione in corrente continua• Unico convertitore ac/dc• Unico filtro EMI• Flussi di potenza in c.c.• Integrazione con autoproduzione• Lunghezza cavi
• Sezionamento• Protezioni• Carichi in a.c.
Filtri EMI
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Milano, 6 Marzo 2008
Castelli Dezza
Conclusioni
• Per determinate applicazioni il rendimentoaumenta
• L’integrazione delle intelligenze puòportare a benefici aziendali
• Ulteriori margini di guadagno si possonoottenere da soluzioni integrate o daintegrazione a livello di distribuzionedell’energia