Motore Trifase

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Motore Trifase
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Componenti del THS - Contenuti

1. Funzione del Motore Elettrico trifase
2. Funzione e Costruzione del Inverter
3. Costruzione del Sensore di Posizione Resolver
4. Funzione e Costruzione del Convertitore in
   Corrente Continua

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Motori Elettrici

• Definizione di motore elettrico
• Macchina elettrica rotante atta a trasformare
  lenergia elettrica in energia meccanica.
• Corrente continua (Mantiene costanti nel tempo i
  valori delle grandezze ad essa afferenti)
• Corrente alternata (Partendo da un valore zero,
  si porta in un certo tempo al valore massimo
  positivo, diminuisce riportandosi a zero, risale
  poi al valore massimo negativo, per tornare
  nuovamente a zero).
• Il tempo impiegato per ottenere il ciclo di
  variazione descritto si chiama Periodo, mentre
  il numero dei periodi compiuti in 1 secondo si
  chiama Frequenza.

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Motori Elettrici

• Potenza nominale dei motori
• Per ottenere il valore della potenza nominale dei
  motori funzionanti con corrente continua, occorre
  determinare il prodotto fra valore della tensione
  nominale V e quello della corrente nominale I con
  la relazione
• Per ottenere il valore della potenza nominale dei
  motori funzionanti con corrente alternata occorre
  distinguere fra due sistemi elettrici
• Sistemi monofase (a due conduttori)
• Sistemi trifase (a tre conduttori)
• La potenza nominale dei motori trifase alimentati
  con corrente alternata si definisce potenza
  attiva

P V I Watt
P ? 3 V I cos f Watt
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Motori Elettrici

• Il valore del fattore di potenza (cos f) si
  ottiene dal rapporto fra potenza attiva e potenza
  apparente.
• Watt
• cos f
• V A

M
A
V
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
Conduttore
Campo Magnetico
Lintensità del campo magnetico è in diretta
relazione allintensità di corrente
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
I
La Corrente determina un Campo magnetico
nellavvolgimento!
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
N
Z
N
Z
Forza di Repulsione
N
Z
N
Z
Opposti in Attrazione
Forza di Attrazione
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
Magnete Permanente
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
()
Fase V
Fase U
Fase W
Corrente elettrica
(-)
Corrente in Alternata AC Sfasata di 120
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MG1 / MG2

• MG1/MG2 includono lavvolgimento statorico, e il
  magnete permanente

Avvolgimento Statore
Magnete Permanente
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MG1/MG2

• MG1/MG2 rotazione indotta da corrente alternata
  trifase
• La tensione applicata al motore elettrico di
  Prius è determinata dalla commutazione di
  transistor, ed ha pertanto una forma donda a
  blocchi.

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MG1 / MG2

• La polarità e lintensità del campo magnetico
  dellavvolgimento statorico cambiano istante per
  istante

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MG1 / MG2

• Rotore del magnete permanente è fatto ruotare per
  effetto di attrazione/repulsione, indotti
  dallavvolgimento statorico

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MG1 / MG2
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MG1 / MG2
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
()
U
Fase V
Fase U
Fase W
S
(-)
W
N
V
La corrente Trifase genera il campo magnetico
che determina la rotazione
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Principio di funzionamento del motore elettrico
trifase
Campo Magnetico di Rotazione
Rotore integra il Magnete Permanente Segue le
variazioni del campo magnetico
Rotazione dellAlbero di Uscita
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Inverter del sistema THS
S3
VL
S1
VB
Carico
S2
S4
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Principio di funzionamento Inverter - PWM
S2S3
S2S3
S1S4
S1S4
VB
0 V
-VB
Tensione in Sovraccarico VL
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Principio di funzionamento Inverter - PWM
Bassa Tensione superiore al carico richiesto
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Principio di funzionamento Inverter - PWM
Alta tensione superiore al carico richiesto
Rapida Commutazione Determinata da Transistors
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Costruzione dellInverter
Generatore
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Costruzione dellInverter
Circuito Ponte 6 Transistor di potenza
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Costruzione dellInverter
6 Diodi di protezione
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Costruzione dellInverter
S5
S1
S3
U
Vu
U
Vwu
E
Vuv
V
Vw
Vv
W
W
V
S2
S4
S6
Vvw
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Resolver

• Principio di funzionamento
• I motori elettrici a magnete permanente più
  compatti, più leggeri, e più efficienti di altri
  tipi di motore sono utilizzati come motori per
  la trazione sui veicoli elettrici (EV), e sui
  veicoli ibridi (HV) e applicazioni simili.
• Per poter controllare accuratamente la coppia
  motrice dei motori PM, si rende necessario
  rilevare la posizione di un magnete collegato
  alla parte rotante del motore (Rotore) e fornire
  corrente allavvolgimento con sincronizzazione
  ottimale.
• Attualmente un sensore di posizione o resolver, è
  usato per rilevare la posizione del magnete.
• Durante la rotazione del rotore, il motore PM
  genera tensione indotta entro un ciclo di 360
  gradi.
• Lo sviluppo di un metodo per il rilevamento della
  posizione dallavviamento ai regimi medio-bassi
  viene descritta nel principio di funzionamento
  del resolver.

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Resolver

• Principio di funzionamento

29
Resolver

• Principio di funzionamento

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Resolver

• Principio di funzionamento

Motore Elettrico
Generatore
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Resolver

• Principio di funzionamento

Avvolgimenti di Campo Generano il campo
magnetico
Combinazione di tensioni Forniscono segnali di
output
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Resolver

• Principio di funzionamento

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Resolver

• Principio di funzionamento

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Resolver

• Principio di funzionamento

Il Rotore deve seguire Il campo magnetico
Altrimenti...

• Insufficienza della coppia motrice
• Decelerazione improvvisa del motore elettrico
• Fluttuazioni della rotazione
• Generazione di Vibrazioni
• Stop del Motore Elettrico e inattività del
  sistema
• Rischi di Danni allInverter
• Possibile Surriscaldamento

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Definizione di Converter

• Definizione di Converter
• Rappresenta uno dei dispositivi più in uso in
  elettronica, in quanto tale scienza si basa ,
  nella quasi totalità sulle trasformazioni delle
  informazioni di partenza.
• Il converter è un tipo di apparecchiatura statica
  che consente la trasformazione di una corrente in
  una di tipo diverso, ad esempio da continua in
  alternata.

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Definizione del Converter di Potenza

• Converter di Potenza
• Questo tipo di Converter di Potenza eleva la
  tensione massima della batteria HV da tensione in
  continua DC 201.6 V ad alta tensione in continua
  DC 500V.
• Il converter consiste in un trasformatore IPM
  (Modulo Integrato di Potenza) con un IGBT
  integrato (Transistor a Gate Bipolare Isolato)
  che esegue il controllo di commutazione, ed il
  reattore che immagazzina energia.
• Utilizzando questi componenti, il converter
  amplifica la tensione.
• Quando MG1 o MG2 agiscono come generatore,
  linverter converte la corrente alternata
  (nellintervallo da 201,6 V a 500 V) generata da
  entrambi in corrente continua, e successivamente
  il converter di potenza taglia portandola a 201,6
  V in c.c., in questa condizione batteria HV è in
  ricarica.

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Costruzione del Converter di Potenza
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Definizione del Converter DC / DC

• Converter DC/DC
• Lalimentazione per lequipaggiamento ausiliario
  del veicolo, come le luci, il sistema audio e
  laria condizionata (Ad esclusione del
  compressore A/C), come gli altri moduli ECU, è
  basata su un sistema in c.c. a 12 V.
• Dal momento che il generatore THS--II invia
  tensione nominale in c.c. di 201.6 V, il
  converter viene utilizzato per trasformare la
  tensione continua da 201.6 V in tensione continua
  a 12 V, al fine di ricaricare la batteria
  ausiliaria. Il converter è installato sulla parte
  inferiore dellinverter.

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Costruzione del Converter DC / DC
da DC a AC
Riduzione
Controllo di Tensione
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Inverter per il climatizzatore A/C

• Questo inverter converte la tensione nominale DC
  206,6 V in c.c. in tensione AC 206,6 V in c.a. e
  fornisce potenza per lazionamento del
  compressore del sistema A/C.

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Fine