Conversione Statica dell'energia

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Programma del modulo di Conversione statica dell'energia• Generalità: l'energia elettrica e sue applicazioni. Necessità dei processi di conversione. Soluzioni possibili. …

Esame Conversione statica dell'energia elettrica

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Dallago Enrico

Università Università degli Studi di Pavia

A.A. 2015-2016

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Conversione statica dell'energia

Utilità inverter: migliorare la prestazione del motore per avere una coppia flessibile con valori che rispecchiano il piano del grafico della coppia.

Ellettro's Roma: 2004 con bassa tensione.

Rete elettrica ferroviaria: 3kV - locomotiva n.

Trasformatore

AC → DC.

Componenti: ferro, rame, isolante.

Prima → secondario.

Flusso magnetico → φ = Φ senωt.

Tensione indotta sulla spira singola → e_i = -dφ/de.

e₁ = N₁ dφ/de.

e₁ = N₁ ω Φ cosωt = E_1mcosωt con E_1m √2 E₁ = √2E₁ cosωt.

e₂ = N₂ dφ/de - N₂ Φ ω cosωt = √2E₂ cosωt.

e₁/_e₂ = E₁/E₂ = N₁/N₂.

Conversione statica dell'energia

Utilità inverter: migliorare la prestazione del motore per avere una coppia flessibile con velocità che ricoprono il piano del grafico delle coppie.

Elettrotreni anni 2004 con bassa tensione.

Rete elettrica ferroviaria: 3kV - locomotiva n.

Trasformatore e filtri

AC->DC.

Filtro comp e p -> p i n c e f e.

Filtro.

Lato alternata.

Filtro.

Lato continua.

Componenti: ferro, rame, isolante primario - secondario.

Flusso magnetico - φ = Φ sin ωt.

Tensione indotta - e₂ = -dφ/₁ sulle spire singole.

e₁ = N₁ ω Φ cos ωt = Ê_mcos ωt con Ê_m √2 E₁ = √2E₁ cos ωt.

e₂ = N₂ dφ/₁ - N₂ ω Φ ωt = √2 E₂ cos ωt.

e₁/e₂ = Ê₁/Ê₂ = N₁/N₂.

Perdite

Correnti parassite → lamierini.

Ciclo d'isteresi → foglia più stretta.

E_i = N₁ w Φ_m / √2 2πf N₁ Φ_m / √2 2πf N₁ B_m A / √2≈ 4,44 N₁ f B_m A.

Un buon valore di B_m ≈ 1,2.

Se il rapporto V / f cambia anche B_m, rischio saturazione.

A vuoto f.m.m. = N₁ I₁ magn.

Metto il carico: f.m.m. N₁ I₁ ≈ N₁ I₁ magn. - N₂ I₂ + N₁ I₀ → N₁ I₁ = N₂ I₂ → 1 / I₂ = N₂ / N₁.

Si trascurano le perdite.

V₁ / V₂ = N₁ / N₂ = I₂ / I₁ → V₁ I₁ ≈ V₂ I₂.

Al alta frequenza compensano condensatori (piro-piro; isolante-nucleo-primario).

Esercizio

Nucleo di acciaio al silicio con lunghezza media di 0,6 m (lunghezza della circonferenza), area di 0,006 m².

1^o 150 spire; 230 V.

2^o 450 spire;? = V₂, I₂ =? 22 = 120 Ω.

_E_m = ^{√2 V₁}⁄_{N₁ ω}.

B = ^Φ_m⁄_A.

Old grafico.

H = 300 A ⁄ t_m.

^HL⁄_√2 = NIV.

V₂ = ^N₂⁄_N₁ V₁.

I = ^V⁄_R.

I₂ = ^N₂⁄_N₁ I₂.

Induttanza con nucleo in ferro

140V 60 Hz.

Rete: 230V 50Hz?

Invertirisco o no le spire?

Tabella

Perdita interna: P_H=K*η^n-1 * f₁ * B_m.

Perdita core per: P_c = f₁² * B_mR_n m=1.6 B_XITl=2.2 B_XIT.

Rete.

B_m'= V / 4.44NA= V / 4.44NA * r₁.

O prima di progetto= K Vf₁'*B_m = V / 4.44NA.

Carico= K V / r.

B_m'= 230.60= 138/70.

P₁^H / P_H= (f₁' / f₁)^1.6* (B_m' / B_m)^1.6= 50 / 60(1.37)^1.6= 2.47.

P_c' / P_c= (f₁' / f₁)²* (B_m' / B_m)²=2.7.

Dati di targa trovati dalle prove tramite le perdite.

Nella targa trovo anche il tipo di utilizzo.

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