D1 - Conoscenza e capacità di comprensione
L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze teoriche e gli aspetti applicativi per analizzare e comprendere il funzionamento degli azionamenti elettrici più diffusi nelle applicazioni industriali, dei trasporti e dei servizi. In particolare ci si propone di condurre gli studenti a:
- conoscere il significato delle specifiche nel processo di valutazione delle prestazioni degli azionamenti elettrici e comprenderne l’importanza in un contesto ingegneristico e/o scientifico.
- conoscere le leggi di controllo delle macchine elettriche, gli schemi fondamentali e quelli più recentemente introdotti degli azionamenti elettrici, le soluzioni maggiormente convenienti per il controllo di coppia e velocità.
- comprendere i fenomeni che sottendono al comportamento delle macchine elettriche inserite negli schemi degli azionamenti elettrici a velocità variabile.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso gli studenti potranno avere la capacità di:
- utilizzare i modelli matematici delle macchine elettriche nello studio del comportamento degli azionamenti elettrici in uso nei principali settori applicativi; soprattutto per giustificare fenomeni transitori non codificati e/o fenomeni complessi difficilmente interpretabili con le tecniche tradizionali, grazie anche, se ritenuto utile, all’uso di software di simulazione numerica;
- valutare le prestazioni degli azionamenti elettrici e di individuare l’impatto dell’uso degli azionamenti elettrici a velocità variabile nei sistemi, soprattutto nell’ambito dei settori applicativi emergenti;
- individuare, nelle varie applicazioni, delle soluzioni tradizionali e/o innovative in cui l’uso degli azionamenti elettrici a velocità variabile opportunamente controllati apporti miglioramenti in termini di prestazioni, economici e di impatto ambientale;

D3 - Autonomia di giudizio
I vari argomenti trattati nell’insegnamento vengono sviluppati tramite un approccio logico-formale il più possibile rigoroso con l’obiettivo di far acquisire agli studenti la capacità di elaborare autonomamente giudizi critici su soluzioni non standard e/o proposte di soluzioni innovative ed alternative rispetto allo stato dell’arte del settore degli azionamenti elettrici.

D4 - Abilità comunicative
La padronanza e la corretta comprensione degli argomenti trattati nell’insegnamento sono viatico per giungere ad una adeguata capacità di esporre in maniera chiara ed efficace argomentazioni su temi che coinvolgono gli azionamenti elettrici.

D5 - Capacità di apprendimento
L’impostazione e lo sviluppo rigorosi delle problematiche trattate nell’insegnamento pongono anche le basi affinchè gli studenti siano in grado di affrontare con competenza e con un buon grado di sicurezza aspetti, argomenti, algoritmi di controllo relativi agli azionamenti elettrici che non vengono esplicitamente esposti durante il corso.

Sono richieste nozioni di
- Fondamenti di Automatica
- Elettronica di Potenza
- Macchine Elettriche

I principali argomenti oggetto dell’insegnamento sono: complementi sulla modellistica delle macchine elettriche, azionamenti con motore a corrente continua, azionamenti scalari e vettoriali con motore asincrono, controllo di corrente per azionamenti in corrente alternata, analisi qualitativa della dinamica del motore asincrono, stima del flusso di macchina del motore asincrono, controllo diretto di coppia del motore asincrono, azionamenti con motore sincroni brushless a magneti permanenti di tipo trapeziodale e di tipo sinusoidale, azionamenti con motori a riluttanza e a passo.

Presentazioni in formato elettronico utilizzate durante le lezioni coadiuvate dagli appunti tratti dall’esposizione in aula. Krishnan: “Electric Motor Drives” Prentice Hall Novotny-Lipo; “Vector control and dynamics of AC drives” Oxford Bellini, Figalli; “Il motore asincrono negli azionamenti industriali” Aracne.

• GENERALITÀ DEGLI AZIONAMENTI ELETTRICI
-Definizione di azionamento elettrico e schemi generali
-Specifiche di funzionamento
-Caratterizzazione dei carichi
• AZIONAMENTI IN CORRENTE CONTINUA (C.C.)
-Schemi per il controllo di corrente, di velocità
-Analisi delle caratteristiche dei regolatori di corrente e di velocità
-Influenza del convertitore di alimentazione sulle prestazioni della regolazione di corrente e di velocità.
• RICHIAMI E COMPLEMENTI DI MODELLISTICA DEL MOTORE ASINCRONO
-Equazioni nelle variabili di fase, trasformazioni di variabili (trifase-alfa/beta e alfa/beta-d/q), significato fisico delle trasformazioni, equazioni nelle variabili trasformate, non-linearità del modello matematico, circuiti equivalenti in regime dinamico e stazionario (a “T”, a “Gamma” e a “Gamma-rovescia”), rappresentazione di stato.
• AZIONAMENTI IN CORRENTE ALTERNATA CON MOTORE ASINCRONO
-Circuiti equivalenti del motore asincrono in regime dinamico e in regime stazionario
-Dinamica del motore asincrono: analisi qualitativa
-Schemi tradizionali per il controllo della velocità dei motori asincroni
-Controllo tensione/frequenza
-Alimentazione in corrente dei motori asincroni (caratteristiche di funzionamento)
-Controllo I/omega
• CONTROLLO AD ORIENTAMENTO DI CAMPO DI UN MOTORE ASINCRONO
-Condizioni per l’orientamento di campo
-Schemi e descrizione dell’orientamento di campo diretto e indiretto
-Influenza delle variazioni della costante di tempo di rotore sul funzionamento ad orientamento di campo di un motore asincrono.
• IL CONTROLLO DI CORRENTE NEGLI AZIONAMENTI IN CORRENTE ALTERNATA.
-Controllo di corrente ad isteresi
-Controllo di corrente lineare nel sistema di riferimento stazionario e in quello rotante in sincronismo
-Controllo di corrente con azione “in avanti”
-Cenni al controllo di corrente predittivo.
• STIMA DEL FLUSSO DI MACCHINA DI UN MOTORE ASINCRONO.
-Stima tramite modello di tensione.
-Stima tramite modello di corrente.
• CONTROLLO DIRETTO DI COPPIA (DTC) DI UN MOTORE ASINCRONO.
-Schema e principio di funzionamento.
-Azione dei vettori spaziali di tensione di un invertitore di tensione sul modulo del flusso di statore e sulla coppia di un motore asincrono.
-Strategie di controllo.
• AZIONAMENTI CON MOTORE BRUSHLESS A MAGNETI PERMANENTI (PMBL).
-Modalità di alimentazione, schema e descrizione dell’azionamento con motore PMBL di tipo trapezio.
-Motore PMBL di tipo sinusoidale: modellistica.
-Schemi di controllo ad orientamento di campo del motore PMBL sinusoidale; MTPA e obiettivi del controllo.

La materia viene esposta per argomento durante le ore di lezione frontale avendo cura, sempre quando possibile, di dimostrare le affermazioni e i concetti che via-via vengono presentati. Inoltre nei casi più significativi è anche proposta ed analizzata una realizzazione tramite simulazione numerica. Durante la lezione si cerca di stimolare l’attenzione e la partecipazione interagendo con gli studenti.

La verifica finale avviene tramite esame tradizionale costituito da un colloquio volto a verificare le conoscenze e la maturità raggiunte dal candidato nell’ambito degli argomenti dell’insegnamento.
La valutazione terrà conto della capacità dello studente di esporre in modo chiaro e circostanziato gli argomenti (da due a quattro a seconda della difficoltà del tema) proposti dal docente.
Il punteggio verrà determinato in base al livello di preparazione dimostrato:
1) conoscenza di base degli argomenti esposti a lezione (18-20);
2) conoscenza approfondita, precisa e dettagliata degli argomenti esposti a lezione (21-23);
3) in aggiunta al punto precedente, capacità di scelta di un azionamento elettrico in risposta alle peculiari esigenze progettuali legate ad una specifica applicazione (24-26);
4) capacità di rielaborazione teorica ragionata e discussione critica degli argomenti proposti a lezione (27-29);
5) piena padronanza della materia con capacità di rielaborazione teorica ragionata, discussione critica e proposta di soluzioni progettuali basandosi su quanto appreso a lezione, ma essendo in grado di non rimanere strettamente legati a quanto ivi esposto (30-30 e lode).