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Questa tesina di maturità descrive il controllo di velocità di un motore asincronotrifase. Il motore asincrono è un tipo di motore elettrico in corrente alternata. La tesina permette i seguenti interdisciplinari: in Italiano La Coscienza di Zeno di Italo Svevo, in Storia la crisi del 1929, in Educazione fisica la scherma e in Sistemi il trasformatore.
Italiano - La Coscienza di Zeno, Italo Svevo.
Storia - La crisi del 1929.
Educazione fisica - La scherma.
Sistemi - Il trasformatore.
per ciascuna fase di alimentazione. Un motore a tre
trifase,
fasi, o avrà di norma sei avvolgimenti ovvero
coppie polari.
tre I due avvolgimenti di ciascuna
coppia polare sono collegati in serie e disposti
fisicamente l'uno di fronte all'altro. Le coppie polari
presentano invece uno sfasamento di 120° fisici ed
elettrici. In conseguenza di ciò, negli avvolgimenti si
verifica il passaggio di correnti che a loro volta
producono un campo magnetico complessivo che
ruota nello spazio. Il rotore è dotato di un certo
numero di fasi di norma chiuse in corto circuito. La
rotazione del campo magnetico di statore avviene ad
n
una velocità fissa legata alla frequenza di
s
f, velocità di sincronismo.
alimentazione detta La
n
velocità di rotazione del rotore sarà sempre
r
minore di quella di sincronismo. Questa differenza fa
sì che sul rotore agisca un campo magnetico che
n − n
ruota ad una velocità , pertanto esso sarà
s r
sede di forze elettromotrici e quindi correnti indotte
(per questo motivo si parla di motore ad induzione).
Curva di coppia di 4 differenti motori elettrici
asincroni:
A) Motore monofase
B) Motore polifasico a singola gabbia di scoiattolo
C) Motore polifasico a singola gabbia di scoiattolo
a barre profonde
D) Motore polifasico a doppia gabbia di scoiattolo
Curva di coppia di 4
Evidentemente le correnti di rotore produrranno a
loro volta un campo magnetico che ruota a
n − n
velocità rispetto al rotore, il quale ruota a
s r
n
velocità rispetto allo statore; il risultato è che il
r n
campo di rotore ruota alla velocità rispetto allo
s
statore ed è dunque sincrono con il campo di
statore.Tale condizione di sincronismo tra le due
onde di campo magnetico assicura che il motore
produca una coppia costante. La situazione in
n =n
cui , cioè velocità di rotore uguale a quella di
s r
sincronismo, è una condizione limite in cui non vi
sono forze elettromotrici (e quindi correnti indotte) e
dunque la coppia motrice è zero. Diversamente, la
mutua interazione attraverso i relativi campi
magnetici tra le correnti di rotore e quelle di statore
produce una coppia risultante netta.Il legame tra
f
velocità di sincronismo, frequenza di alimentazione
p
ed il numero di coppie polari è espresso dalla
n
relazione: Dove è espressa in rpm
s f
(rotazioni per minuto) ed è espressa in Hertz. Per
esempio, un motore con tre coppie polari (6 poli
totali), alimentato a 50 Hz ha una velocità
angolare di sincronismo di 1000 giri al minuto (cioè
3000/P giri al minuto, dove P - numero di coppie di
poli - è 3).La velocità del rotore in condizioni
nominali è sempre minore di un 3-6%; è il fenomeno
scorrimento(slip)
dello che consente la produzione
della coppia. Dalla formula che definisce
scorrimento
lo è possibile esprimere la velocità di
(n
rotazione effettiva del rotore ):
r
s n
dove è lo scorrimento, è la velocità di
s
n
sincronismo e è la velocità reale alla quale ruota il
r
rotore.
Nr =ns * (1-S)
Il valore effettivo dello scorrimento dipende dal
carico effettivo sul rotore. Il carico non è mai nullo
perché sono sempre presenti i fenomeni di attrito tra
le parti mobili e con l'aria che impediscono al motore
di ruotare alla velocità di sincronismo, vincendo
questa coppia meccanica. Gli avvolgimenti statorici
sono in genere inglobati in resine che garantiscono
un'ottima protezione dall'acqua e dagli agenti
atmosferici. Questi motori sono frequentemente
alimentati per mezzo di inverter elettronici che
possono variarne la velocità variando in modo
coordinato la frequenza e la tensione di
alimentazione. L'uso di inverter permette di azionare
il motore anche a partire da una corrente continua
come avviene nella trazione ferrovia.
Gli avvolgimenti statorici trifase possono essere
stella triangolo,
collegati a oppure a permettendo di
alimentare lo stesso motore con tensioni trifase di
400 e 230 V. In alcuni grossi motori si preferisce
avviare a stella e poi commutare a triangolo, al fine
di limitare le correnti di spunto, quando non sono
utilizzati gli inverter.Esistono motori asincroni di
potenza usualmente inferiore a 3 kW alimentati
anche con tensioni monofase. Tali motori possono
essere dotati di ordinari avvolgimenti a due fasi,
dove per alimentare la seconda fase si usa il ritardo
di tempo introdotto da un condensatore; un tipico
esempio è costituito dai motori utilizzati per far
girare le pale dei ventilatori o degli asciugacapelli.
Per potenze piccolissime si usano i motori in cui la
seconda fase è un circuito spazialmente asimmetrico
chiuso in corto circuito (motori a "polo shuntato"). I
motori asincroni operano normalmente con gli
avvolgimenti di rotore chiusi in corto circuito ma il
rotore può essere eseguito in costruzioni differenti.
ARGOMENTO DI SISTEMI
Il trasformatore è una macchina elettrica statica
perche non contiene parti in movimento e
reversibile, serve per variare i parametri della
potenza elettrica apparente tensione e corrente
ingresso rispetto a quella del uscita, mantenendola
costante. Il rendimento di un trasformatore è molto
alto e le perdite sono molto basse nel ferro per
effetto joule. Il trasformatore e una macchina in
grado di operare solo in corrente alternata perché
sfrutta i principi del elettromagnetismo legati ai
flussi variabili. Il trasformatore viene ampiamente
usato nelle reti di trasporto dell’ energia elettrica
che collegano le centrali elettriche alle utenze
(industriali e domestiche). E stato uno dei motivi
principali della vittoria della corrente alternata di
tesla nella famosa guerra delle correnti di Edison.
INTRODUZIONE
Trasformatore di media tensione su palo rurale. Alla
sommità del palo si vede L’ arrivo delle tre corde
della media tensione con isolatori in vetro, appena
sotto si vedono gli scaricatori per le sovratensioni di
origine atmosferica, alla cui altezza partono anche
due cavi di uscita verso le utenze in bassa tensione.
A sinistra sopra il trasformatore è visibile il vaso di
espansione dell’ olio di raffreddamento, contenuto
nella carcassa metallica. Le enormi quantità di
energia elettrica richieste dalla società moderna,
fanno si che questa debba essere prodotta in
grandi quantità presso centri di produzione
denominati centrali elettriche. Un parametro utile
per determinare la dimensione e la quantità di
energia prodotta da una centrale è la potenza
(simbolo P unità di misura W). La quale può variare
dalle decine di KW (1 KW = 1000 W) di piccole
centrali idroelettriche o solari alle centinaia di MW
( MW = 1.000.000 W) delle grandi centrali
termoelettriche e nucleari. Questa energia deve
essere trasportata anche per centinaia di km la
potenza è legata in maniera diretta ai parametri di
tensione e corrente, secondo la formula: P = V I
cosφ . Dove il cosφ detto fattore di potenza, è il
correttivo dovuto allo sfasamento fra tensione e
corrente. Ciò significa che a parità di potenza
aumentando la tensione V diminuisce la corrente I
( e si deve mantenere il cosφ il più possibile vicino
al valore unitario 1). Ciò e molto importante, in
quanto la corrente I genera al suo passaggio nei
conduttori elettrici calore ( per effetto joule) : più la
corrente è alta più calore si genera; per ovviare a
questo problema bisogna aumentare la sezione dei
conduttori ma esite anche un limite economico e
tecnologico nel dimensionamento delle linee
elettriche, legato anche al fenomeno della caduta di
tensione delle linee stesse. Al fine quindi di
abbassare la corrente I si effettua una
trasformazione aumentando la tensione V a parità
della tensione P. diminuendo le distanze da
percorrere e la potenza da trasportare viene anche
l’ esigenza di avere tensioni alte , se a questo si
associa anche l’ esigenza da avere per l’ uso
domestico e industriale un livello di tensione
compatibile con le esigenze di sicurezza, me segue
che della produzione alla distribuzione sono
necessarie un numero adeguato di
trasformazioni verso tensioni via via più basse. La
macchina elettrica si occupa di effettuare tali
trasformazioni è appunto il trasformatore a titolo di
esempio viene presentato un elenco delle tensioni
tipiche di esercizio degli impianti elettrici:
230 V tensione per usi domestici
400 v tensione per uso industriale
8.4/20 k tensione di esercizio delle reti elettriche
di distribuzione secondaria (lunghezza : alcune
decine di km )
130/150/230/400 KV tensioni delle linee
elettriche di distribuzione primaria (Lunghezza
alcune centinaia di km)
CORSTRUZIONE E PRINCIPIO DI
FUNZIONAMENTO
Schema di principio
Il trasformatore più semplice è costituito da due
conduttori elettrici (solenoidi) avvolti su un anello
di materiale ferromagnetico detto nucleo
magnetico. L'avvolgimento al quale viene fornita
primario,
energia viene detto mentre quello dal
secondario.
quale l'energia è prelevata è detto I
[9]
trasformatori sono macchine reversibili, per cui
l'avvolgimento primario potrebbe essere anche
visto come secondario e viceversa.
Quando sul primario viene applicata una
tensione elettrica alternata sinusoidale, per
effetto dell'induzione magnetica si crea nel
nucleo unflusso magnetico con andamento
sinusoidale. Per la legge di Faraday-Neumann-
Lenz, questo flusso variabile induce nel
secondario una tensione sinusoidale.
La tensione prodotta nel secondario è
proporzionale al rapporto tra il numero di spire
del primario e quelle del secondario secondo la
relazione: [9]
k 0
V V
dove è la tensione applicata sul primario, la
p s
N
tensione indotta sul secondario, il numero di
p
N
spire del primario e il numero di spire del
s
k
secondario, è chiamato rapporto di
0
trasformazione.
Per una tensione sinusoidale di ampiezza
E E
massima il valore efficace vale:
m
Trascurando le perdite, la relazione tra tensione,
numero di spire, intensità di flusso e sezione del
nucleo è data dalla relazione:
E
Dove è il valore efficace (RMS) della tensione
f N
indotta, è la frequenza in Hertz, è il numero
di spire dell'avvolgimento al quale si fa
S
riferimento, è la sezione del nucleo (in m )
2
B
e è il valore dell'induzione in Tesla.
ARGOMENTO DI ITALIANO
LA COSCIENZA DI ZENO
struttura
Il romanzo si presenta come la confessione di Zeno
Cosini. La narrazione, svolta in prima persona, si
articola focalizzandosi su alcuni snodi fondamentali
della biografia del protagonista fra cui la morte del
padre, il vizio del fumo, la rivalità con il cognato, il
rapporto con la moglie e con l'amante. Non segue,
dunque, un ordine cronologico ma piuttosto un
ordine dettato dai rapporti logici e analogici tra gli
episodi ricordati. Il romanzo non è altro che l'analisi
della psicologia di Zeno, un individuo che si sente
"malato" o "inetto" ed è continuamente in cerca di
una guarigione dal suo malessere attraverso
molteplici tentativi a volte assurdi o che portano a
effetti controproducenti.
trama
Zeno Cosini, il protagonista dell'opera, proviene da
una famiglia ricca e vive nell'ozio ed in un rapporto
conflittuale con il padre, che si rifletterà su tutta la
sua vita. Nell'amore, nei rapporti coi familiari e gli
amici, nel lavoro, egli prova un costante senso di
inadeguatezza e di "inettitudine", che interpreta
come sintomi di una malattia. In realtà solo più tardi
scoprirà che non è lui a essere malato, ma la società
in cui vive.
Prefazione
È questo uno dei capitoli più importanti, dato che
rappresenta una finzione letteraria ben
congegnata. Si tratta di poche righe firmate dal
dottor S., lo psico-analista che ha in cura Zeno, il
quale espone l'origine del libro. A causa
dell'ingiustificata interruzione della terapia da parte
di Zeno, proprio nel momento in cui essa stava
dando i suoi frutti, il dottore, profondamente ferito
nel suo orgoglio professionale, decide di vendicarsi
del paziente, pubblicando quelle memorie che lui
stesso aveva consigliato a Zeno di scrivere come
parte integrante della cura. Tali memorie, in cui Zeno
ha accumulate menzogne e verità, non sono altro
che i capitoli successivi del libro. È chiaro che questa
finzione letteraria è anche una polemica contro
la psicoanalisi, una forma di terapia che proprio in
quegli anni iniziava velocemente ad affermarsi,
soprattutto nell' Impero Austro-Ungarico, di cui
S
Trieste faceva parte. L'iniziale sarebbe