Le vibrazioni negli azionamenti elettrici: sorgenti ed effetti (Rapporti tecnici, manuali, carte geologiche e tematiche e prodotti multimediali)

Type
Label
  • Le vibrazioni negli azionamenti elettrici: sorgenti ed effetti (Rapporti tecnici, manuali, carte geologiche e tematiche e prodotti multimediali) (literal)
Anno
  • 2013-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • Angelo Accetta, Marcello Pucci, Antonio Sauro, Giuseppe Scordato, Calogero Serporta, Gianpaolo Vitale (2013)
    Le vibrazioni negli azionamenti elettrici: sorgenti ed effetti
    (literal)
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  • Angelo Accetta, Marcello Pucci, Antonio Sauro, Giuseppe Scordato, Calogero Serporta, Gianpaolo Vitale (literal)
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  • 15 (literal)
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  • ISSIA CNR UOS di Palermo (literal)
Titolo
  • Le vibrazioni negli azionamenti elettrici: sorgenti ed effetti (literal)
Abstract
  • Uno dei maggiori problemi che si hanno nell'utilizzo dei motori e degli azionamenti elettrici `e la presenza delle vibrazioni. Queste hanno origine sia da cause meccaniche sia da cause elettromagnetiche. Un'attenta fase di progettazione della macchina pu`o efficacemente ridurre le vibrazioni di origine meccanica, limitando quindi i moti tubolenti d'aria, riducendo al minimo gli attriti negli accopiamenti meccanici e le tolleranze nelle parti rotanti. Al contrario, le vibrazioni di origine elettromagnetica sono pi`u difficilmente trattabili. Allo stato attuale, la maggior parte degli azionamenti elettrici sono alimentati tramite degli inverter a modulazione d'ampiezza (PWM); questi consentono una maggiore facilit`a di controllo del motore, rispetto ai complessi sistemi di conversione di frequenza elettromeccanici. Tuttavia comportano un maggiore inquinamento elettrico dell'energia erogata: in particolare, si ha un maggiore contenuto armonico. L'inquinamento armonico prodotto dagli inverter PWM pone delle problematiche sia dal punto di vista della rete a monte, quindi problemi di compatibilit`a elettromagnetica con altri apparati, sia dal punto di vista dell'azionamento alimentato, in quanto le armoniche di corrente, interangendo con la componente fondamentale del flusso al traferro, generano delle sollecitazioni cui il sistema reagisce con le vibrazioni meccaniche oggetto di questo studio. Le vibrazioni meccaniche generate costituiscono un inconveniente dalla duplice natura; da un lato diminuiscono il comfort acustico: esse infatti provocano spesso dei ronzii nella gamma dei rumori udibili, costringendo gli operatori dell'azionamento a ricorrere a dei mezzi filtranti per prevenire danni all'apparato uditivo. Inoltre, le vibrazioni comportano una maggiore usura delle parti meccaniche cui sono sottoposte e, propagandosi anche agli apparati contigui la sorgente, possono provocare un maggiore deterioramento degli organi di accoppiamento meccanico. La misura delle vibrazioni non `e un problema di facile soluzione: le sollecitazioni elettromagnetiche che danno origine alle vibrazioni possono infatti generare diversi pattern armonici, a seconda della risposta del sistema meccanico. `E bene specificare che il \"sistema meccanico\" non `e qui inteso come il solo motore elettrico, bens`? il motore all'interno dell'azionamento elettrico: infatti, la presenza di altri apparati collegati al motore modifica profondamente la risposta del sistema alle sollecitazioni. `E quindi opportuna un'analisi agli elementi finiti (FEM) per potere identificare i modi di vibrazione, le loro frequenze naturali e quali parti meccaniche dell'azionamento sollecitano maggiormente, in modo da poter pi`u efficacemente disporre eventuali sensori accelerometrici. (literal)
  • Vibrations in electrical drives plays a big role in the performance that can be obtained from the electrical machines. They are entailed both from mechanical and electromagnetical sources. A proper design can reduce mechanical originated vibrations, minimizing air turbolences, friction in rotating parts and tolerances in assembly. On the contrary, electromagnetical originated vibrations cannot be eliminated in such way. They are in fact most generated by the PWM inverter used for the supply if the drive. Harmonics entailed by the PWM inverter are a problem both for their influence in generation mechanical vibrations and, consequently, acoustic emissions and for Electro-Magnetic Compatibility (EMC) issues. In this report, the focus is on the source of the mechanica vibrations, particularly on the interaction between the current harmonics and the fundamental component of the air-gap flux. Mechanical vibrations should be nullified or, at least, minimized for two reasons: firstly, they produce acoustic emissions that often have frequencies in the range of the human hearing capability, thus reducing the comfort of the operator of the drive or even forcing the use of hearing protection devices, to avoid permanent hearing loss. Furthermore, mechanical vibration increase the operating ageing of the drive and all the equipment linked to their source. Vibrations measurement is not an easy task: in fact, electromagnetic source can give origin to different vibrations harmonic patter, depending on the response of the mecabical system to the external excitation force. It should be noted that \"mechanical system\" is not only the electrical motor that produce the vibrations, but all the equipments composing the electrical drive. Fot this reasons, a Finite Elements Method (FEM) analysis is needed to study the behaviour of the mechanical system, identify its natural resonance frequencies and locate the spots in which the greatest displacement are expected. Experimental results will show this procedure and confirm the goodnes of this approach to identify and then reduce the source of the electromagnetic vibrations. (literal)
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