Componenti elettrici di potenza

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Author: luca.ricci.dox

Revisionato il 26/05/2026

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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

Appunto

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Estratto del documento

COMPONENTI ELETTRICI DI POTENZA

Approfondimenti sull'alternatore
Macchine a riluttanza variabile
Motore asincrono monofase
Convertitori DC-DC

COMPONENTI ELETTRICI

DI POTENZA

Approfondimenti sull'alternatore
Macchine a riluttanza variabile
Motore asincrono monofase
Convertitori DC-DC

APPROFONDIMENTI ALTERNATORE (AL)

INTRODUZIONE (AL)

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 sono chiusi su un carico, anche a correnti indotte Ie, correnti statoriche generano un secondo campo (reazione d'armatura) che interagisce col primo.

Φ_f, fmm -> eccitazione

Φ_i, fmm -> reazione di armatura

Nella macchina è presente un avvolgimento di eccitazione e 3 avvolgimenti statorici (terna simmetria).

Scrivendo le equazioni al circuito trifase si può ricavare un circuito monofase equivalente

X_s -> reattanza sincrona, si compone di 2 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, tiene conto del fatto che non tutte le linee di campo si concatenano

Ia + Ib + Ic = 0

Laa Ia + Lab Ib + Lac Ic = ³/₂ Laa Ia

fase 3
fase 2
fase 4

Linee di campo utile

linee di campo disperso

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

X_a →autoinduzioneX_p →mutua induzione

COLLEGAMENTO ALLA RETE E POTENZE (AL)

La tensione V_a è fissata dalla rete, così come la frequenza f. Le uniche 2 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, è possibile inoltre variare la coppia della macchina.

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

P = Va Ia cosφ = _EaφVa/_{X_s} sen β

β = angolo di spostamento tra Eaφ e Va.

Q = Va Ia sen φ = _Va/_{X_s} (Eaφ cos β – Va)

Dato un valore di Ia dobbiamo valutare I_ecc a seconda del carico

Eaφ di Iecc

caratteristica a vuoto

cos φ = 1

Eaφ = √(Va² + X_s²I_a²)

Eaφ = √(Va² + X_s²Ia² + 2X_sIa Va sen φ)

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

capacitivo

cos φ = 1

cos φ < 0

LIMITI TERMICI (AL)

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 Ia e Icc.

LIMITAZIONE Ia

Po = 3Ra Ia² -> 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 Ia cosϕ da non far raggiungere alla macchina queste temperature.

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

S ≤ Smax = Va Iamax => √(p²+Q²) < Va . Ia

{ Ia cosψ = ^p⁄_Va Ia senψ = ^Q⁄_Va} => tg ϕ = ^Q⁄_p => γ = tg^-1 ^Q⁄_p => cosψ = cos tg^-1 ^Q⁄_p

√(p²+Q²) < Smax -> ricorda l'equazione di una circonferenza, graficando sul piano P-Q abbiamo:

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

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