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Denominazione del corso: Macchine e azionamenti elettrici()
Codice del corso: 502581
Corso di laurea: Ingegneria Meccatronica
Sede: Mantova
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Meccatronica
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso offre agli studenti un quadro complessivo del funzionamento e dell'impiego delle macchine e degli azionamenti elettrici per le applicazioni industriali, e in particolare per comprendere il loro ruolo nei meccanismi automatici e robotici. Al termine del corso lo studente avrà acquisito i principali concetti relativi al funzionamento dei motori elettrici, del sistema più complesso al cui interno essi sono inseriti (azionamento elettrico), e dei criteri con cui valutare e scegliere, nel processo industriale, questi componenti fondamentali.

Programma del corso

1. Potenza nominale, grandezze nominali e problemi termici delle macchine elettriche.
Materiali e perdite nelle macchine elettriche (materiali magnetici, conduttori e isolanti). Fenomeni e modelli termici. Tipi di servizio. Normativa delle macchine ed azionamenti elettrici.

2. Trasformatori di potenza
Caratteristiche di impiego. Aspetti costruttivi. Principio di funzionamento e circuito equivalente

3. Macchine elettriche per le applicazioni industriali e dell’automazione.
Il motore asincrono: applicazioni, principio di funzionamento e circuito equivalente. Il motore in corrente continua: applicazioni, principio di funzionamento e circuito equivalente. L'azionamento brushless: cenni sulla macchina sincrona, il motore e l'azionamento brushless, modalità di funzionamento. Il motore a passo: principio di funzionamento e cenni applicativi.

4. Classificazione e caratteristiche delle valvole a semiconduttore e dei convertitori statici di potenza
Componenti, schemi e principio di funzionamento dei convertitori statici: raddrizzatore, chopper, inverter. Modulazione PWM.

5. L’azionamento elettrico.
Definizione e schema di un azionamento elettrico; Regolazione di un azionamento (controllo di coppia, di velocità, di posizione). Grandezze regolate e controllo a catena aperta/chiusa.

6. Caratteristiche meccaniche dei carichi e degli attuatori.
Caratteristiche dei carichi; Equazione meccanica di sistemi in moto, coppie e inerzie riflesse, rapporti di trasmissione.

7. Funzionamento a coppia costante e potenza costante.
Funzionamento su quattro quadranti, rigenerazione e frenatura; Coppia efficace.

8. Equazione di equilibrio meccanico e accoppiamento non rigido tra motore e carico

9. Elementi di dinamica dei motori elettrici.
Equazioni, modelli dinamici e funzioni di trasferimento del motore elettrico. Esempi relativi a attuatori e carichi.

10. Elementi di robotica
Struttura dei manipolatori. Classificazione. Posizione e orientamento di un manipolatore. Convenzione di Denavit-Hartenberg. Esempi di cinematica diretta di manipolatori (a due e tre bracci, a parallelogramma, antropomorfo). Spazio dei giunti e operativo, spazio di lavoro. Cinematica diretta e problema cinematico inverso. Singolarita' cinematiche. Dinamica: formulazione di Lagrange, modello del manipolatore. Controllo del moto: controllo nello spazio dei giunti; controllo nello spazio operativo. Controllo indipendente ai giunti, retroazione di velocità, posizione e accelerazione. Caratteristiche di attuatori e sensori per manipolatori.

Prerequisiti

Conoscenze di base di elettrotecnica e automatica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 79
Esercitazioni (ore/anno in aula): 20
Attività pratiche (ore/anno in aula): 4

Materiale didattico consigliato

Legnani, Tiboni, Adamini. . Meccanica degli Azionamenti, vol 1 - Azionamenti Elettrici. Meccanica degli Azionamenti, vol 1 - Azionamenti Elettrici.

Leonhard.. Control of Electrical Drives.. Springer Verlag, 1996. .

Mohan, Undeland, Robbins.. Elettronica di potenza. Convertitori e applicazioni. . Hoepli, 2005.

L. Sciavicco, B. Siciliano. Robotica Industriale - Modellistica e Controllo dei Manipolatori. McGraw-Hill Libri Italia, Milano 1995.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta; colloquio orale.