Indebolimento di campo motori sincroni trifase e a induzione

[Matteo94]

Salve a tutti,
Sto preparando l'esame di Electric Drives, nel materiale di studio dei motori sincroni trifase e dei motori a induzione si citano spesso "l'operazione di indebolimento di campo" e la "regione di indebolimento di campo" senza mai darne una chiara definizione. Per quello che ho capito con indebolimento di campo si indica un metodo di controllo che, in accordo con i limiti fisici di corrente e tensione, regola le correnti dello statore in modo che il campo prodotto in qualche modo si opponga, e quindi indebolisca, il campo del rotore. Se è effettivamente questo non capisco qual è l'obiettivo finale che si vuole raggiungere. Sul web ho trovato pochissime informazioni a riguardo e molto confusionarie, spero che qualcuno mi possa aiutare.

[marioursino]

Prendendo il caso di un motore a magneti permanenti, l'indebolimento di campo (flux weakening) viene utilizzato per superare la velocità nominale del motore mantenendo la tensione di eccitazione al valore massimo.

Utilizzando il riferimento rotante d-q, prima del flux weakening, piloti l'inverter solamente con corrente in quadratura, quindi avrai . La corrente diretta in questa zona è sconveniente, la coppia è ottenuta solo tramite .

Al raggiungimento della velocità nominale la tensione di eccitazione, che dipende linearmente dal flusso, raggiunge quella massima. Se vuoi accelerare ancora il motore devi deflussare, ossia iniziare ad erogare una corrente diretta . Se fai i conti ti accorgi che in questa regione sei a potenza costante in quanto la velocità aumenta ma la coppia massima erogabile diminuisce.

Lo stesso ragionamento puoi farlo con un motore in continua, riguardo all'asincrono non mi esprimo perché non mi ricordo abbastanza bene. Mi pare che il discorso sia uguale nel sistema solidale al flusso di rotore.

Mi sembra che qui ci sia una trattazione fatta bene.

Non prendere per oro colato quello che ho detto perché sono ricordi di 2 anni fa

[Matteo94]

Quindi in pratica ogni qualvolta che sto operando un flux-weakening?

[SandroCalligaro]

Quello che dice marioursino è vero in particolare per i motori sincroni a magneti permanenti superficiali.

Si può pensare al deflussaggio in generale partendo dal modello delle tensioni in coordinate sincrone (di Park):


dove \lambda_{d,q} è il flusso di statore.

Se si considera la condizione di regime e si trascura la caduta resistiva (si suppone di essere a velocità "alta") si ha:


e quindi:

Da qui si vede che, arrivati al limite di tensione (tipicamente fissato dalla tensione di alimentazione dell'inverter), occorre ridurre il modulo del flusso di statore per poter aumentare ancora la velocità.

Nel caso del sincrono a magneti permanenti superficiali, siccome la componente principale del flusso è dovuta al magnete, cioè (per definizione) lungo l'asse d, conviene imporre per contrastarlo.

Nel caso del sincrono a riluttanza o dell'asincrono, il flusso è dovuto principalmente alla corrente stessa di asse , che è necessaria per produrre coppia. Quindi per deflussare si riduce la corrente di asse , che rimane positiva.
Nel motore in continua con eccitazione indipendente si fa lo stesso con la corrente di eccitazione.

Nel caso dei motori IPM, già nel normale funzionamento senza limitazione di tensione (cioè in MTPA) si impone , mentre in deflussaggio si impone un valore ancora inferiore, per contrastare il flusso del magnete. In più, con "più negativa", a parità di coppia si va a lavorare in un punto con più bassa, ed anche questo contribuisce a ridurre il modulo del flusso di statore. In questi motori, infatti, non sempre la componente maggiore del flusso è dovuta al magnete, anche quando non si è in deflussaggio.

[Matteo94]

Siete stati chiarissimi, grazie a tutti per le risposte.