Domande teoria Elettrotecnica

IR

Pm PAN 3Re

Pr

= =

+ d utile

potenza

Le consegnata

quella

all'utilizzatore) =

C

La coppia è per definizione:

pet 3/RrI= 2 -3PRUkVs

k

mt 3PPrIn

Cr 3OR.

= = = I 5Xar

w(2

+

für

(1-5) su

Su +

Ws

L’andamento della coppia in funzione dello scorrimento è in un grafico noto

come CARATTERISTICA MECCANICA DEL MOTORE ASINCRONO.

!

1

Il valore della coppia massima si ha quando e facendo tutti i calcoli

otteniamo che r

Smax = dr

x

3PhVsr 3PkVs

(mex

=> = =

zwXdrz zwXdL

È importante inoltre che CMAX non dipende dal numero di avvolgimento poiché non

dipende da R2. Se la macchina funziona con un certo valore di coppia resistente C2 è

importante anche fare alcune osservazioni sulle problematiche che possiamo

incontrare e nei punti A e B.

La problematica dell’ avvolgimento in un motore asincrono trifase è importante sia per il

funzionamento del,a macchina, sia per evitare danni a quest’ultima. Ci sono due cose da

analizzare:

1) CAL Cr

È una condizione favorevole perché permette alla macchina di avviarsi, ma poiché

siamo in condizioni di corto circuito dobbiamo stare il meno possibile in

(6 0

1,R =

=

questa conduzione per evitare danni all’apparecchio. Basti pensare che

e quindi abbiamo riscaldamento e caduta di tensione.

2) CAr <Cr

In questo caso abbiamo sia problemi di avviamento, sia problemi dovuti alla

corrente di avviamento e possiamo risolvere con 3 metodi differenti.

CARATTERISTICA ELETTROMECCANICA DI COPPIA DEL MOTORE ASINCRONO TRIFASE E

③ MODALITÀ DI AVVIAMENTO: REOSTATICO, STELLA TRIANGOLO E ROTORE A DOPPUA

GABBIA DI SCOIATTOLO:

L’andamento della coppia in funzione dello scorrimento può essere rappresentati

in un grafico noto come caratteristica meccanica del motore asincrono trifase.

2a

:

In condizioni di avviamento si avrà s=1, ciò causa due fenomeni:

la doppia di avviamento Cavv, essendo in funzione di s, risulterà in genere circa 1/3

della coppia massima erogabile dal motore 3PkVs

Cmox= se:

e

/

zwxdr

1) Cr CI

CANL COPPIA RESISTENTE

con

Questa è una condizione favorevole perché permette alla macchina di avviarsi, ma

poiché siamo in condizioni di cortocircuito (s=1, Re=0) si deve rimanere il meno

possibile in questa condizione per evitare danni all’apparecchio.

Basti pensare che la corrente di cortocircuito nel rotore è 8Im,

I =

questo produce riscaldamento e caduta di tensione che possono causare un forte

disturbi agli altri apparecchi collegati alla macchina.

2) CANC2

Questa condizione porterebbe a problemi di avviamento e problemi legati alla

corrente di avviamento e si possono risolvere con 3 modalità di avviamento

differenti.

Questi procedimenti presi per ovviare alle problematiche di avviamento variano

con il tipo di rotore.

Per quanto riguarda il rotore avvolto, si usa collegare in serie ad ogni fase una

resistenza variabile, detta reostato di avviamento, che svolge la funzione di

aumentare la resistenza dell’avvolgimenti. Questa modalità di avviamento

reostatico, oltre ad abbassare le correnti di avviamento proteggendo il circuito,

permette che il parametro di scorrimento relativo alla coppia massima smax-

sia unitario e pari a quello di avviamento.

In queste condizioni, qualsiasi sia il valore di Cr coppia resistente, la macchina sarà

sempre in rado di avviarsi.

Il reostato, se lasciato attivo, creerebbe un abbassamento del rendimento a

causa della potenza dissipata in questo dispositivo. Quindi, una volta avviato il

motore, il reostato si disattiva in modo graduale così da assicurare che il

funzionamento a regime rimanga in conduzioni stabili.

Nel caso di un rotore a gabbia di scoiattolo si avranno maggiori problemi nella

fase di avviamento a causa dell’impossibilità di applicare un reostato, vista la

difficile accessibilità a una delle estremità degli avvolgimenti. Le correnti di

spunto (assonnire dall’avviamento) raggiungono valori otto volte superiori a

quelli nominali, mentre la coppia supera raramente il 50% del valore della cmax.

Prolungando la fase di avviamento si può arrivare a danneggiare gravemente gli

avvolgimenti statrici e rotorici.

Quindi, questo tipo di motore, deve sempre essere avviato a vuoto o comunque a

carico ridotto.

Inoltre, per ridurre il disturbi provocato nella rete dalle correnti di avviamento,

almeno per motori di piccola potenza, si ricorre alla commutazione dei morsetti

di alimentazione (inversione dei collegamenti di un circuito con la sorgenti di

tensione oppure passo da una disposizione di circuiti ad un’altra).

Cioè nella fase di avviamento, morsetti normalmente collegati a triangolo

vengono collegati a stella.

Questa operazione comporta correnti più piccole di un fattore 2/13

e una cavv ridotta di 1/3.

In caso di avviamento a vuoto ciò non comporta un problema. Una volta avvolto

il motore si deve dare in modo di riportare i morsetti alla loro configurazione

originaria in un tempo molto breve, così da evitare che ci siano perdite di coppia

mentre il motore si porta a regime.

Un rotore costruito invece a doppia gabbia può risultare utile nella fase di

& avviamento visto che, durante questa fase la corrente fluisce maggiormente

nel,a gabbia esterna che è caratterizzata da un valore di resistenza maggiore.

Invece in condizioni di normale funzionamento, cioè a piccoli valori dallo

scorrimento, la corrente fluisce maggiormente nella gabbia interna.

Rispetto al motore a gabbia semplice, quello a gabbia doppia offre vantaggi

indiscutibili nel risolvere il problema dell’avviamento: all’elevata resistenza vista

alla partenza consegue il risultato di fornire un adeguato incrementi della

coppia riducendo al corrente allo spunto che rimane però anche 2/3 volte

maggiore di quella nominale a pieno carico.

scollegamento restato

Ca -

Si ->

w

end I

votare

amolto rotore a

gabbia

⑭ IL TRASFORMATORE MONOFASE: descrivere il principio di funzionamento, le

caratteristiche costruttive e ricavare il circuito equivalente.

Il trasformatore monofase è una macchina elettrica statica, costituita da due

avvolgimenti di N1 e N2 spire avvolti attorno ad un nucleo elettromagnetico, in

grado du trasferire potenza elettrica da un circuito a un altro modifica donne i

valori di te suine e corrente associate attraverso un accoppiamento

elettromagnetico.

Quando gli avvolgimenti sono percorsi da corrente, viene generato un campo

magnetico il cui flusso di induzione magnetica è b (5. ds

=

I E JWNet.

Es

Avremo JWN, e =

= -

- e JwNat

Tz E

E,

= -JwN,

Le LKT relative ai due avvolgimenti saranno =

= -

=

.

anche portano alla relazione: *e

=

Se V1>V2 avremo un trasformatore abbassatore, V1<V2 un trasformatore

innalzatore, V1=V2 un trasformatore di isolamento in cui il potenziale rimane

invariato e la cui unica funzione è quella di evitare che un carico sia Metallicamente

collegati alla rete di alimentazione aumentando la sicurezza dell’impianto.

Il trasformatore è costituito da un nucleo di materiale ferromagnetici e dai due

avvolgimenti circuitali generalmente di rame, fatti per rendere minime le

dispersioni per effetto joule. (rgrx1)

Il nucleo, il cui il materiale ferromagnetico Consente una drastica

riduzione della corrente di magnetizzazione richiesta, per ottenere un valore

assegnato dell’induzione può essere a colonne (avvolgimenti disposti intorno a

ciascuna delle colonne) o a mantello (avvolgimenti parzialmente circondati dal

nucleo).

È realizzato mediante giustapposizione di lamierini sottilissimi isolati

singolarmente da carta o opportune vernici ad olio così da evitare dispersioni di

correnti parassite.

Gli avvolgimenti sono avvolti attorno al,e colonne del nucleo in due configurazioni:

-Concentrico se i conduttori (alta e bassa tensione) sono avvolti a formare due

cilindri coassiali, con i condotti a bassa tensione più vicini al nucleo.

-alternato se i conduttori sono ripartiti in sezioni parziali di firma toroidale

disposte intorno al nucleo alternando una sezione a bassa tensione con una ad

alta tensione.

Il funzionamento di questi dispositivi è molto semplice: il primo avvolgimento

riceve corrente da un generatore esterni, e poiché l’avvolgimento è avvolto

attorno al nucleo, si genera in quest’ultimo un campo magnetico.

Tale campo magnetico si concatena quindi al secondo avvolgimenti generando,

ai suoi capi, una tensione indotta, che a sua volta da luogo allo scorrere di una

corrente indotta.

Schematizzando possiamo suddividere il trasformatore in due circuiti

elettrici e uni magnetico.

Analizzando il dispositivo però ci porta a distinguere due casi: il dispositivo

⑧ ideale e quello reale.

Il caso ideale si ha quando si fanno delle ipotesi semplificative:

1) Cioè si ha riluttanza nulla.

Mge 00

-

2). Cioè le perdite per effetto joule sono nulle

Tg 0

=

3). Cioè le perdite per isteresi sono nulle

PisEO

Pco

4). =8

Poiché non abbiamo perdite, la differenza di potenziale si capi del primo

avvolgimento può essere considerata come una fem indotta tale che -

D.

Vs Es JwN1

-

= =

Avremo quindi Che costituisce la PRIMA EQUAZIONE COSTITUTIVA.

= RB NE

⑧ Analizzando il circuito magnetico si ha che (Legge di Hopkinson),

F =

=

ma considerato che si ha riluttanza nulla R

Mg attara

o

+ 0

- =

Cioè si raggiunge un flusso di induzione finto con corrente praticamente

trascurabile. E

=

N,

:F -NaIz

Questo implica che Che costituisce la SECONDA

I, 0

= =

=

EQUAZIONE COSTITUTIVA.

schematizzando quindi il tutto otterrò un dipolo bipolo alimentato in modo

tale che sia unica la corrente per i due terminali di ogni porta.

it

Evi

Distinguiamo caso ideale e reale.

Il trasformatore ideale è caratterizzato mediante le due relazioni

costitutive e si introduce il fattore di trasformazione K tale che -

* =

E

ke

=

Una proprietà fondamentale del trasformatore ideale è che non viene

assorbita potenza (né arriva né reattiva) durante la trasformazione

quindi tutta la potenza in ingresso corrisponde a quella in uscita:

V

,

Pz I2

P, Ve

I,

= = =

Il caso reale è più vicini a ciò che succede in realtà. Si avrà che:

1)la resistività del reale è diversa da 0 e