Componenti elettrici di potenza

Name: Componenti elettrici di potenza
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Author: luca.ricci.dox

Revisionato il 13/06/2026

di luca.ricci.dox

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Appunti componenti elettrici di potenza che trattano di:approfondimenti alternatoremotore sincrono monofasemotori passomotori a riluttanzaelettronica di potenzaAppunti basati su appunti …

Esame Componenti elettrici di potenza

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Musolino Antonino

Università Università degli Studi di Pisa

A.A. 2019-2020

99 pagine

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Estratto del documento

Componenti elettrici di potenza

Approfondimenti sull'alternatore

Gli alternatori vengono generalmente impiegati per effettuare la conversione di energia meccanica in energia elettrica. Mettendo in moto il rotore, sul quale scorre una corrente di eccitazione, i conduttori statorici, composti da una terna simmetrica di conduttori, vengono investiti da un campo magnetico variabile nel tempo. Sono quindi soggetti per Faraday-Neumann-Lenz a tensioni indotte e, se chiusi su un carico, anche a correnti indotte Ie.

Le correnti statoriche generano un secondo campo (reazione d'armatura) che interagisce con il primo.

Φ_f, fmm → eccitazione Φ_i, fmm → reazione di armatura

Nella macchina è presente un avvolgimento di eccitazione e tre avvolgimenti statorici (terna simmetrica). Scrivendo le equazioni al circuito trifase si può ricavare un circuito monofase equivalente.

X_s → reattanza sincrona, si compone di due parti X_s = X_a + X_p

X_l è la componente di mutua dovuta alle componenti che scorrono nelle altre fasi.

X_a è la reattanza di dispersione, che tiene conto del fatto che non tutte le linee di campo si concatenano.

I_a + I_b + I_c = 0

L_aa I_a + L_ab I_b + L_ac I_c = ³/₂ L_aa I_a

In generale, nella stessa cava vengono inseriti conduttori di fasi diverse (avvolgimento multistrato).

X_a → autoinduzione X_p → mutua induzione

Collegamento alla rete e potenze

La tensione V_a è fissata dalla rete, così come la frequenza f. Le uniche due variabili nella macchina sono I_a ed E_af. Se siamo in campo lineare, possiamo modulare E_af con la corrente di eccitazione in modo lineare, ed è possibile inoltre variare la coppia della macchina.

Si modula P mediante ANG. DI COPPIA o si modula Q mediante CORRENTE DI ECCITAZIONE.

P = V_a I_a cosφ = _{E_aφ}V_a/_{X_s} sen β β = angolo di spostamento tra E_aφ e V_a.

Q = V_a I_a sen φ = _{V_a}/_{X_s} (E_aφ cos β – V_a)

Dato un valore di I_a, dobbiamo valutare I_ecc a seconda del carico.

E_aφ di I_ecc caratteristica a vuoto cos φ = 1

E_aφ = √(V_a² + X_s² I_a²)

E_aφ = √(V_a² + X_s² I_a² + 2X_s I_a V_a sen φ)

Per angoli in ritardo, la relazione ci dà valori di E_aφ più grandi rispetto al caso di cos φ = 1.

Va capacitivo cos φ = 1 cos φ < 0

Limiti termici

La potenza P ai morsetti della macchina vale p = V.i. cosψ. Questa potenza viene limitata ovviamente dalla massima potenza che il motore primo può fornire, ma ci sono altri fattori di origine termica interni alla macchina. In particolare, ciò che limita la potenza è I_a e I_cc.

Limitazione I_a

P_o = 3R_a I_a² → potenza persa per effetto Joule sui conduttori statorici. La potenza persa sui conduttori statorici si trasforma in calore interno alla macchina. Se questo calore non viene estratto, la temperatura nella macchina sale.

Siccome la temperatura massima sopportabile dagli strati isolanti è un vincolo, un certo valore critico (~300°C) per via del cedimento dell'isolante, dobbiamo limitare I_a cosψ da non far raggiungere alla macchina queste temperature.

V_a è fissato dalla rete, si deve limitare la potenza apparente S.

S ≤ S_max = V_a I_amax → √(p² + Q²)

I_a cosψ = ^p⁄_{V_a}
I_a senψ = ^Q⁄_{V_a}

→ tgϕ = ^Q⁄_p → γ = tg^-1 ^Q⁄_p → cosψ = cos tg^-1 ^Q⁄_p

√(p² + Q²) ricorda l'equazione di una circonferenza, graficando sul piano P-Q troviamo una prima limitazione sulla potenza di questo tipo.

Non è però l’unica limitazione a cui il sistema è soggetto, abbiamo infatti delle limitazioni su I_ecc.

Limitazione I_ecc

E_aφ = V_a + jX_sI_a → jI_a = ^{E_aφ - V_a}/_{X_s}

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