Realizzazione e collaudo di un inverter di media tensione per prove su formette

L’introduzione massiccia dell’elettronica di potenza nel campo degli azionamenti elettrici negli ultimi decenni ha sostanzialmente rivoluzionato la tipologia di alimentazione dei motori elettrici. Da un lato ciò ha migliorato la qualità del controllo della velocità, ma dall’altro ha aggravato le sollecitazioni che gli isolanti delle macchine devono sopportare. Si è infatti passati da tecniche di controllo tradizionali, che consistevano nell’alimentare i motori in alternata direttamente con la rete sinusoidale a 50 Hz (o a 60 Hz), ad alimentazioni indirette, cioè realizzate interponendo tra la rete e la macchina un convertitore elettronico (inverter). Tali dispositivi operano una conversione di tipo ac/dc e dc/ac che permette, come nella modulazione Pulse Width Modulation (PWM), di poter variare la frequenza di alimentazione della macchina, generando una sequenza di impulsi di larghezza variabile. Si è quindi passati dalle tradizionali alimentazioni con forme d’onda alternate sinusoidali a forme di tensione impulsive e ad elevata frequenza, cioè caratterizzate da rapidi fronti di salita e di discesa (dell’ordine di qualche kV/µs). La natura impulsiva di queste forme d’onda ha aggravato la sollecitazione elettrica a cui sono sottoposti i materiali impiegati per l’isolamento dei conduttori degli avvolgimenti delle macchine. E’ importante notare che l’utilizzo dei dispositivi elettronici, che ormai si trovano sparsi nelle reti di bassa tensione, assorbono correnti ad elevato contenuto armonico sul lato di prelievo, hanno quindi un effetto distorcente che altera l’andamento sinusoidale della rete stessa. Quindi, senza opportuni filtri, anche tutte le altre utenze connesse nelle vicinanze, dimensionate per alimentazioni sinusoidali di tipo tradizionale, possono risentire di queste distorsioni armoniche. Per tutti questi motivi è sorta la necessità di verificare l’adeguatezza dei tradizionali isolamenti ad essere in grado di sopportare le sollecitazioni che derivano dall’utilizzo di convertitori elettronici. In particolare, per i motori elettrici tale interrogativo è stato posto in seguito al verificarsi di un elevato numero di guasti inaspettati (precoci), probabilmente imputabile alla diversa sollecitazione elettrica applicata ai materiali. In questa tesi ci si è occupati della progettazione di un inverter di media tensione, che verrà impiegato per eseguire prove sugli avvolgimenti di statore di motori (formette), al fine di condurre successivamente uno studio sull’invecchiamento dei materiali che compongono gli isolamenti. Tale inverter è in grado di generare sequenze di impulsi con modulazione PWM. I parametri caratteristici delle sequenze possono essere modificati in modo da studiare i meccanismi di degradazione in funzione della tipologia delle sollecitazioni applicate. Avendo a che fare con provini di natura capacitiva, il cui isolamento può cedere durante la prova, il sistema deve essere intrinsecamente protetto nei confronti di tutte le condizioni anomale e di pericolo. In particolare deve essere in grado di offrire rapide ed efficaci protezioni per proteggere l’impianto stesso e per salvaguardare la sicurezza degli operatori, dato l’elevato livello delle tensioni in gioco. Per questo motivo è stata pensata un’architettura di sistema ad hoc, in grado di fronteggiare le situazioni anomale in modo ridondante. E’ infatti stato previsto l’inserimento di un sistema di controllo basato sul CompactRIO, sul quale è stato implementato un software in grado di monitorare le grandezze caratteristiche del sistema e le protezioni che affiancheranno quelle hardware, realizzate con dispositivi elettronici. I dispositivi elettronici di protezione e di interfacciamento sono stati studiati, implementati e simulati con PSpice, per poi essere successivamente dimensionati e realizzati su schede elettroniche, avvalendosi del software OrCAD. La tesi è strutturata come segue: - Il primo capitolo tratta, in maniera generale, i motori asincroni trifase, gli inverter e l’invecchiamento dei sistemi isolanti, con particolare interesse alle sollecitazioni meccaniche, termiche ed elettriche nel caso di sollecitazioni impulsive; - Il secondo capitolo riguarda il sistema realizzato nel suo complesso. Inizialmente verrà descritto lo schema elettrico generale, per poi analizzare più nello specifico le varie parti di cui il sistema è composto, come l’inverter di media tensione, il generatore di media tensione, la scheda di disaccoppiamento ottico, la scheda di controllo del generatore di media tensione, la scheda OCP; - Il terzo capitolo descrive le lavorazioni meccaniche eseguite sulle scatole contenti i rami di inverter, la realizzazione delle fibre ottiche e riporta le fasi di collaudo dell’intero sistema. Infine, verranno tratte le conclusioni.

Villa Rasponi a Savignano. Progetto di tutela e valorizzazione di un bene culturale complesso tra architettura storica e paesaggi di Pietro Porcinai.

Oggetto della tesi di laurea è il recupero di Villa Rasponi a Savignano sul Rubicone, un bene storico complesso composto da elementi di varia natura: architettonici e vegetali, di differente pregio, dalla residenza settecentesca agli annessi agricoli di servizio, al parco. Le funzioni d’uso attuali rarefatte e strettamente comuni a quelle originarie, non sono più proponibili per poter garantire la sopravvivenza e la conservazione del complesso. Questo da un punto di vista puramente economico, per l’impegno in termini finanziari che un sito di tali dimensioni richiede, a livello gestionale e circostanziale. Come intervenire su un manufatto di questa natura, tutelandolo, riqualificandolo dal punto di vista architettonico e paesaggistico e, nello stesso tempo, reinserendolo in maniera attiva in un contesto urbano e territoriale dal quale negli anni si è progressivamente distaccato e isolato, chiudendosi nell’accezione di residenza privata? Il progetto, lavorando a vari livelli e confrontandosi con differenti campi disciplinari, dal restauro di un parco storico “firmato” da Pietro Porcinai, all’inserimento di nuovi elementi architettonici, all’analisi di fattibilità finanziaria, si pone principalmente due obiettivi: 1) da un lato intervenire materialmente sul manufatto restaurando gli edifici, anche attraverso la definizione di funzioni che ne permettano la sopravvivenza, e manutenendo il parco storico. In questo senso l’aspetto su cui si insiste maggiormente è il rispetto e la valorizzazione del complesso villa–parco–giardino-annessi come unicum, che assume pregio nella sua totalità e integrità; 2) dall’altro, tenuto conto delle dimensioni, dell’importanza storica, architettonica, culturale e paesaggistica del sito, il progetto intende estendere la sua valenza anche a un intorno in primo luogo locale e poi più ampio, diventando punto di riferimento e polo attrattivo, così come lo era stato nel passato, all’epoca nella quale in esso viveva la principessa Luisa Murat. Non ci si limita dunque a considerare il caso isolato, ma si tiene conto del fatto che la Villa Rasponi sorge all’interno di un contesto, quello della Romagna, di straordinaria ricchezza e molteplicità di espressioni artistiche, architettoniche, naturalistiche che costituiscono un patrimonio di valore, in gran parte scarsamente conosciuto e per nulla. Da qui l’idea di utilizzare una porzione di paesaggio come vetrina e contenitore di informazioni su tutta l’eredità culturale romagnola, legata ad un nuovo modo di intendere il luogo, come contesto che incarna la rete di significati all’interno dei quali le azioni degli uomini diventano fatti culturali. Il complesso della Villa Rasponi, per le sue connotazioni storiche, paesaggistiche, fisiche e posizionali, diventa la concretizzazione di tale idea. Dunque, una porzione di paesaggio che si fa strumento fisico e concettuale, di comunicazione, per trasmettere, valorizzare e promuovere il patrimonio naturale, architettonico e culturale di tutto il territorio in cui è inserito, diventandone icona e sintesi.