Motore Trifase

1. Motore Trifase

2. Componenti del THS - Contenuti • Funzione del Motore Elettrico trifase • Funzione e Costruzione del Inverter • Costruzione del Sensore di Posizione Resolver • Funzione e Costruzione del Convertitore in Corrente Continua

3. Motori Elettrici • Definizione di motore elettrico • Macchina elettrica rotante atta a trasformare l’energia 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”.

4. 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 Icosφ = Watt

5. Motori Elettrici • Il valore del fattore di potenza (cos φ) si ottiene dal rapporto fra potenza attiva e potenza apparente. • Watt • cos φ = ——— • V A M A V

6. Corrente= I Principio di funzionamento del motore elettrico trifase Conduttore Campo Magnetico L’intensità del campo magnetico è in diretta relazione all’intensità di corrente

7. Principio di funzionamento del motore elettrico trifase I La Corrente determina un Campo magnetico nell’avvolgimento!

8. Principio di funzionamento del motore elettrico trifase Z N N Z Forzadi Repulsione N Z N Z Opposti in Attrazione Forzadi Attrazione

9. 3 Avvolgimenti di Campo Sfasati di 120° Principio di funzionamento del motore elettrico trifase Magnete Permanente

10. Principio di funzionamento del motore elettrico trifase (+) Fase V Fase U Fase W Corrente elettrica (-) Corrente in Alternata AC Sfasata di 120°

11. MG1 / MG2 • MG1/MG2 includono l’avvolgimento statorico, e il magnete permanente Avvolgimento Statore Magnete Permanente

12. 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 d’onda a blocchi.

13. MG1 / MG2 • La polarità e l’intensità del campo magnetico dell’avvolgimento statorico cambiano istante per istante

14. MG1 / MG2 • Rotore del magnete permanente è fatto ruotare per effetto di attrazione/repulsione, indotti dall’avvolgimento statorico

15. MG1 / MG2

16. MG1 / MG2

17. 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

18. Principio di funzionamento del motore elettrico trifase Campo Magnetico di Rotazione Rotore integra il Magnete Permanente Segue le variazioni del campo magnetico Rotazione dell’Albero di Uscita

19. Inverter del sistema THS VL S3 S1 VB Carico S2 S4

20. Principio di funzionamento Inverter - PWM S1+S4 S2+S3 S2+S3 S1+S4 +VB 0 V -VB Tensione in Sovraccarico VL

21. La modulazione di ampiezza determina la tensione Principio di funzionamento Inverter - PWM Bassa Tensione superiore al carico richiesto

22. Principio di funzionamento Inverter - PWM Alta tensione superiore al carico richiesto Rapida Commutazione : Determinata da Transistors

23. M Motore Elettrico G Costruzione dell’Inverter Generatore

24. M Costruzione dell’Inverter Circuito Ponte : 6 Transistor di potenza

25. M Costruzione dell’Inverter 6 Diodi di protezione

26. Costruzione dell’Inverter S5 S3 S1 U Vu U Vwu E Vuv V Vw Vv W W V S2 S4 S6 Vvw

27. 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 all’avvolgimento 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 dall’avviamento ai regimi medio-bassi viene descritta nel principio di funzionamento del resolver.

28. Resolver • Principio di funzionamento

29. Resolver • Principio di funzionamento

30. Resolver • Principio di funzionamento Motore Elettrico Generatore

31. Resolver • Principio di funzionamento Avvolgimenti di Campo Generano il campo magnetico Combinazione di tensioni Forniscono segnali di output

32. Resolver • Principio di funzionamento

33. Resolver • Principio di funzionamento

34. 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 all’Inverter • Possibile Surriscaldamento

35. 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.

36. 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, l’inverter converte la corrente alternata (nell’intervallo 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.

37. Costruzione del Converter di Potenza

38. Definizione del Converter DC / DC • Converter DC/DC • L’alimentazione per l’equipaggiamento ausiliario del veicolo, come le luci, il sistema audio e l’aria 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 dell’inverter.

39. Stabilizzata Rettificata Costruzione del Converter DC / DC da DC a AC Riduzione Controllo di Tensione

40. 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 l’azionamento del compressore del sistema A/C.

41. Fine