Docente/i: Lucia Frosini  

Denominazione del corso: Diagnostica di macchine e azionamenti elettrici
Codice del corso: 064187
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/32
Crediti formativi: CFU 3
Sito web del corso: http://www.unipv.it/dmae/

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di introdurre gli allievi allo studio dei sistemi diagnostici per l’identificazione di guasti esistenti o incipienti nelle diverse parti che possono costituire un azionamento elettrico (trasformatore, convertitore, macchina elettrica rotante, albero di trasmissione, carico). Vengono analizzati gli strumenti diagnostici necessari per evidenziare una condizione di malfunzionamento, identificare l’elemento danneggiato e determinare la causa del guasto (meccanica, termica, elettrica, ambientale).

Programma del corso

1. Concetti introduttivi
Finalità di un sistema diagnostico: individuazione (detection), localizzazione (isolation) e identificazione (identification) del guasto. Relazioni della diagnostica con i concetti di protezione, manutenzione, monitoraggio delle condizioni. Manutenzione reattiva, preventiva, predittiva, pro-attiva. Affidabilità, disponibilità, densità di probabilità di guasto, tasso di guasto, criteri di classificazione dei guasti.

2. Tipi di guasti negli azionamenti elettrici e metodi per la diagnostica
Guasti di statore (avvolgimenti e lamierini), guasti dei cuscinetti, guasti di rotore, irregolarità statiche e dinamiche del traferro, altri tipi di guasti. Misure di tipo elettrico: correnti di statore, potenza ai morsetti, flusso magnetico disperso, tensioni d’albero, correnti nei cuscinetti, scariche parziali. Misure di tipo meccanico: vibrazioni, rumore acustico, coppia, velocità. Misure di tipo chimico e di temperatura. Analisi dei segnali nel dominio del tempo e delle frequenze. Tecniche avanzate di analisi del segnale, reti neurali.

3. Vibrazioni nelle macchine elettriche
Misura delle vibrazioni come strumento diagnostico. Vibrazioni longitudinali, flessionali (rotore di Jeffcott), torsionali. Vibrazioni naturali e forzate. Forze elettromagnetiche: tensore di Maxwell, forza di Lorentz. Eccentricità statica e dinamica. Vibrazioni delle testate.

4. Guasti nei cuscinetti
Cuscinetti a rotolamento e ad olio. Possibili danni e cause dei guasti nei cuscinetti. Metodi per la diagnostica dei guasti nei cuscinetti.

5. Guasti negli avvolgimenti di statore
Caratteristiche costruttive, possibili guasti e metodi diagnostici per gli avvolgimenti di statore in bassa tensione. Caratteristiche costruttive degli avvolgimenti di statore in alta tensione. Guasti dell’isolamento verso terra. Metodi diagnostici per gli avvolgimenti in alta tensione: misura della resistenza di isolamento, indice di polarizzazione, misura del tan-delta o del fattore di potenza dell’isolamento, AC e DC hipot test. Misura delle scariche parziali (PD): polarità positiva e negativa delle PD, confronto dell’efficacia del metodo delle PD con gli altri metodi diagnostici, individuazione delle PD con la misura degli impulsi elettrici, interpretazione dei risultati, PD come causa diretta e come sintomo, effetto del carico e della temperatura sulle PD.

6. Guasti di rotore.
Tensioni e correnti d’albero e metodi per il loro monitoraggio. Corto circuiti di rotore nei turboalternatori e metodi per la loro diagnostica. Rottura di barre di rotore nei motori asincroni e loro individuazione con l’analisi della corrente di statore e delle vibrazioni.

Prerequisiti

Conoscenze degli aspetti costruttivi e funzionali delle macchine e degli azionamenti elettrici.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 20
Esercitazioni (ore/anno in aula): 6
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Dispense preparate a cura del docente.

Peter Tavner, Li Ran, Jim Penman and Howard Sedding. Condition Monitoring of Rotating Electrical Machines, 2nd Edition. IET, 2008.

Stone G., Boulter E.A., Culbert I., Dhirani H.. Electrical Insulation for Rotating Machines: Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair. Wiley-IEEE Press, 2004.

Geoff Klempner, Isidor Kerszenbaum. Operation and Maintenance of Large Turbo-Generators. Wiley-IEEE Press, 2004.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova orale sui contenuti del corso.