PRIN ADES

"Diagnostica avanzata di sistemi elettromeccanici"

Coordinatore nazionale:

Unità:

Università di Bologna
Università di Trieste
Università di Bari
Università di Napoli - Federico II
Università di Parma

Estratto sintetico

La diagnostica dei sistemi e componenti elettrici e’ oggetto di un rinnovato e vasto interesse in quanto si inquadra nel problema strategico di rendere sempre più affidabili, continui e rispettosi dei problemi ambientali la fornitura e l’utilizzo di energia elettrica. Un sistema diagnostico deve avere la capacita’ intelligente di individuare, localizzare e valutare la presenza di anomalie di funzionamento con sufficiente sensibilità ed anche e soprattutto in stadio incipiente. Inoltre, per essere proponibile sotto il profilo applicativo, deve avere caratteristiche di semplicità richiedendo minime risorse ed essendo adatto per una diagnostica attiva on-line di tipo non invasivo.

Fra i componenti più diffusi in campo industriale, vi sono i moderni azionamenti elettrici, essenzialmente composti da inverter, attuatore e controller. Essi coprono un mercato vastissimo (il 70 % delle applicazioni di azionamenti industriali) ed in continua crescita per numero, per tipo di applicazioni e per prestazioni.

L 'interesse per il relativo aspetto diagnostico e' evidente ed ha originato numerosi ed approfonditi studi sulla individuazione di guasti e anomalie separatamente nell’inverter o nell’attuatore. E’ stata invece sviluppata una limitata attivita’ di ricerca in cui si tenga conto dell’interazione fra i componenti ed in cui vengano utilizzate in modo sinergico diverse metodologie diagnostiche. La presente ricerca si propone di coprire in parte questa lacuna avendo come obiettivo lo studio e la implementazione di metodiche complementari orientate alla diagnostica del motore ad induzione integrato nel sistema di controllo. Il motore ad induzione e’ attualmente uno degli attuatori piu’ diffusi negli azionamenti industriali ed ancor piu’ lo sara’ in futuro data la sua robustezza e versatilita’. D’altra parte gran parte delle metodiche studiate potranno applicarsi anche ad altri attuatori, e questo rende ragione della scelta del motore ad induzione come oggetto di indagine e della scelta di un titolo di valenza piu’ generale per la ricerca.

Le linee guida per lo sviluppo del progetto si appoggiano sulle due prevalenti categorie di guasti che si verifichino nel motore ad induzione: il deterioramento e cedimento dell’isolamento di statore con generazione di corto circuiti di spira e il deterioramento e la rottura di barre di rotore.

Riguardo ai guasti di statore la tecnica piu’ promettente, in quanto tipicamente predittiva, si basa sull’analisi dell’effetto delle scariche parziali, e gli studi in proposito hanno avuto recentemente un notevole sviluppo, anche ad opera di alcuni proponenti di questa ricerca. Tuttavia la sua applicazione risulta ancora piuttosto costosa e complessa. Verranno sviluppate percio’ metodologie che rendono questa tecnica di applicazione piu’ affidabile e semplice.

Un’altra tecnica alla quale i proponenti hanno dato recentemente un forte impulso, soprattutto nel caso di motori in catena aperta, e’ quella basata sull’analisi delle componenti spettrali delle correnti di ingresso, nota in letteratura, come MCSA (Motor current signature analisis). Questa tecnica si applica sia per i corto circuiti di statore che per le rotture di barra. In questo caso, poiche’ le correnti sono fortemente influenzate dal controllo, gli usuali indici diagnostici utili in catena aperta non possono assolutamente essere usati in presenza del controllo. Verranno percio’sviluppati studi per integrare la diagnostica nel controllo, determinando nuovi indici diagnostici indipendenti dal controllo e ricercando soluzioni compatibili con l’implementazione su DSP. La ricerca si fonda sulle esperienze scientifiche della varie unita’ proponenti ed intende farle avanzare, in maniera coordinata, secondo le linee guida esposte. Con cio’ si intende fornire un contributo fattivo al miglioramento delle prestazioni operative degli azionamenti elettrici ed al problema generale della continuita’ ed affidabilita’ nell’utilizzo dell’energia elettrica.