Cosa sono i sistemi di azionamento elettrico

Definizione

Un sistema di trazione elettrica è definito come un meccanismo progettato per regolare la velocità, il momento di rotazione e la direzione di un motore elettrico. Sebbene ogni sistema di trazione elettrica possa avere caratteristiche uniche, condividono anche diverse caratteristiche comuni.

Sistemi di Trazione Elettrica

La figura sottostante illustra la configurazione tipica di una rete di distribuzione dell'energia elettrica a livello di impianto. In questa configurazione, il sistema di trazione elettrica attinge la sua alimentazione in corrente alternata (CA) da un Centro di Controllo dei Motori (MCC). Il MCC funge da hub centrale, sovrintendendo alla distribuzione dell'energia a più motori situati in un'area specifica.

Nei grandi impianti di produzione, spesso sono in funzione numerosi MCC. Questi MCC, a loro volta, ricevono l'energia dal centro di distribuzione principale noto come Centro di Controllo dell'Energia (PCC). Entrambi i MCC e PCC utilizzano comunemente interruttori a carrello come elementi principali di commutazione del potere. Questi componenti di commutazione sono progettati per gestire carichi elettrici con valori nominali fino a 800 volt e 6400 ampere, garantendo una gestione affidabile ed efficiente dell'energia all'interno del sistema di trazione elettrica e dell'infrastruttura complessiva dell'impianto.

Il sistema di trazione del motore asincrono controllato dall'inverter GTO è mostrato nella figura sottostante:

Parti Principali dei Sistemi di Trazione Elettrica

I seguenti sono i componenti chiave di questi sistemi di trazione:

• Interruttore CA in entrata

• Assemblaggio convertitore di potenza e inverter

• Apparecchiature di protezione DC e CA in uscita

• Logica di controllo

• Motore e il carico associato

Le parti principali del sistema di energia elettrica sono descritte di seguito.

Apparecchiatura di Protezione CA in Entrata

L'apparecchiatura di protezione CA in entrata comprende un'unità di interruttore-fusibile e un contattatore di potenza CA. Questi componenti hanno solitamente valori nominali di tensione e corrente fino a 660V e 800A. Invece di un contattatore normale, viene spesso utilizzato un contattatore montato su barra, e un interruttore a carrello serve come interruttore in entrata. L'utilizzo di un contattatore montato su barra estende le capacità nominali fino a 1000V e 1200A.

Questa apparecchiatura di protezione è dotata di un fusibile ad alta capacità di rottura (HRC) con valori nominali fino a 660V e 800A. Inoltre, include un meccanismo di protezione contro il sovraccarico termico per tutelare il sistema da sovraccarichi. In alcuni casi, il contattatore dell'apparecchiatura di protezione può essere sostituito con un interruttore automatico a scatola plastica per migliorare le prestazioni e la protezione.

Assemblaggio Convertitore di Potenza/Inverter

Questo assemblaggio è diviso in due blocchi principali: elettronica di potenza e elettronica di controllo. Il blocco di elettronica di potenza è costituito da dispositivi semiconduttori, dissipatori di calore, fusibili semiconduttori, soppressori di sovratensione e ventole di raffreddamento. Questi componenti lavorano insieme per gestire i compiti di conversione ad alta potenza.

Il blocco di elettronica di controllo include un circuito di trigger, la propria alimentazione regolata e un circuito di pilotaggio e isolamento. Il circuito di pilotaggio e isolamento è responsabile del controllo e della regolazione del flusso di potenza al motore.

Quando il sistema di trazione opera in configurazione a ciclo chiuso, include un controller insieme a loop di retroazione di corrente e velocità. Il sistema di controllo presenta un'isolazione a tre porte, assicurando che l'alimentazione, gli ingressi e gli usciti siano isolati con livelli di isolamento appropriati per migliorare la sicurezza e l'affidabilità.

Soppressori di Sovratensione di Linea

I soppressori di sovratensione di linea svolgono un ruolo cruciale nella protezione del convertitore semiconduttore dalle impennate di tensione. Queste impennate possono verificarsi nella linea di potenza a causa dell'accensione e spegnimento dei carichi collegati alla stessa linea. Il soppressore di sovratensione di linea, in combinazione con l'induttanza, sopprime efficacemente queste impennate di tensione.

Quando l'interruttore di linea in entrata opera e interrompe l'alimentazione di corrente, il soppressore di sovratensione di linea assorbe una certa quantità di energia intrappolata. Tuttavia, se il modulatore di potenza non è un dispositivo semiconduttore, un soppressore di sovratensione di linea potrebbe non essere necessario.

Logica di Controllo

La logica di controllo viene utilizzata per l'interlocking e la sequenziazione delle varie operazioni del sistema di trazione in condizioni normali, di guasto e di emergenza. L'interlocking è progettato per prevenire operazioni anormali e non sicure, garantendo l'integrità del sistema. La sequenziazione, d'altra parte, assicura che le operazioni del sistema di trazione, come l'avviamento, il frenaggio, l'inversione e il jogging, vengano eseguite in una sequenza predefinita. Per complesse operazioni di interlocking e sequenziazione, viene spesso impiegato un controller logico programmabile (PLC) per fornire un controllo flessibile e affidabile.