Costruzioni Elettromeccaniche

Definizione:

Una macchina elettrica è un dispositivo in grado di convertire l'energia elettrica tramite l'interscambio di un campo elettromagnetico.

Si suddividono in macchine statiche (trasformatore) e dinamiche (motore e generatore).

Materiali ferromagnetici:

Partecipano alla magnetizzazione attraverso la loro struttura cristallina. Sotto l'azione di un campo magnetico esterno, i domini tendono a disporsi in modo da favorire il campo eccitatorio.

Per campi magnetici particolarmente intensi si può ottenere il completo orientamento del materiale (saturazione).

Diminuendo il campo H non si ritorna ai valori di induzione di partenza (B=0 per H=0), ma si ha una induzione residua (orientamento residuo dei domini).

Devo applicare un campo coercitivo H_c di segno opposto.

L'area del ciclo d'isteresi è l'energia utilizzata per unità di volume persa nel materiale:

E=kɏ^m n=26 μ_r<<1 μ_r>>1

Si definisce curva di normale magnetizzazione del materiale in luogo dei punti: corrente di verte, cicli d'isteresi, di ampiezza crescente.

• Ferromagnetici: dolci - ciclo d'isteresi stretto e rapido (perdumas) (corecore calamitante)
• Ferromagnetici: duri - cicli d'isteresi larghi per magneti permanenti

Perdite: Isteresi:

Per _Fe: K ∫ H^m B^m

... correnti parassite P_σ: K_σ ρ² B_m²

Nello smagliame a flusso costante sono nulle.

Per ridurre la perdita per isteresi: lavoro sul materiale (ferro-silicio + cristalli orientati), mentre per le correnti parassite domino il nucleo ferromagnetico.

Esempio: FERRO DOLCE → C_p = 14 ^W/_kg e 2,5 T e 50 Hz

FERRO-SILICIO → C_p = 6 ^W/_kg

Solitamente lamino per avere uno spessore di 0,35 + 0,5 mm (stringe ciclo d'isteresi e aumento la resistenza del materiale ma rimango sotto al 5% per non rendere il materiale fragile.)

Il distributore fornisce C_p e 2,15 T, poi calcolo quello dell'induzione dello smalto lavorato:

P = P_o (^B_A/_BB)² → P_o, B_o fornite

Lo scifo di perditi varia d'inverso dello spessore di laminazione e della permeabilità di sito.

Da 3,6 ^W/_kg per il ferro dolce di 4 ^W/_kg per 4% Si. Con i cristalli orientati scendo a 0.95 ^W/_kg (2 ^W/_kg per ^4% si)

Nota: 2535C_p = 2,34 g λ = 0,35 mm

Trasformatore, pompe e aspetti costruttivi

Ho una corrente sinusoidale che produce un flusso Φ, porta del flusso Φ concorrenza (Ψ) e ha andamento sinusoidale. Si induce una f.e.m. variabile sinusoidale isofrequenziale.

E = ε_msin(ωt), Φ = Φ_m ∈ D ⋅ N_xsin(ωt)

E = dψ/dt = d[ΛN_xsin(ωt)]/dt = ΛΦ_xcosωt

E = ξ_m/_&sqrt;2 - N_xω - N_xΦzjiφ – 494 Nϕf

Visto vettorialmente E e I_a sono in quadratura. Il nucleo del trasformatore serve per migliorare il condizionamento del flusso.

• R_ccp = perdite nel rame = J&corr;+effetto pelle
• R_o = perdite nel ferro = Iveres + correnti parassite
• X_d = reattanza magnetizzante
• X_d' = perdite per flusso disperso (non concatenato)

TRASFORMATORE IDEALE

PERDITE NEL FERRO

PERDITE NEL RAME e FLUSSO DISPERSO

Tendenzialmente bisogna trovare un compromesso tra perdita nel ferro e perdita nel rame: tento di ridurre B_m ma devo aumentare S_Fe di conseguenza il diametro medio delle colonne (aumenta la lunghezza del filo di rame e quindi le perdite nel rame).

Inoltre aumentando B_Fe deve diminuire S_Cu e quindi cresce A_m.

Aumento di n.u.mero turni di λ>1

• A ∝ S_fe → A' = A ⋅ λ
• V = √2 π f B S_Fe → V' = {1}^' Vgenericamente L. voglioL_Cu = L / λ² fisso → vario L_Cu
• I_m = J S_cu = J S_Cu → I' = λ² I → I' = I_m ⋅ λ³ / λ²
• I_op = Re ⋅ I_mR e = 1 ⋅ ⁰ ⋅ B_m ⋅ S_ne → I'_op = I ³ = I_op / λ³ / λ²

Ecco perché grossi trasformatori hanno low piccolo.

• Trasformatore lower tensioneL tensione → pesi → economicità:tanto più elevato quanto maggiore è lo spazio nominale(le perdite dipendono dal peso e quindi da λ^⅔).
• ΔO = P / V
• ΔO → λ³
• ΔO = λΔOe poi difficile <3 il raffreddamento.
• Realtore e resistenza aumentano linearmentecome anche v ex

Funzionamento e vuoto

Al carico ho delle X e quelle prendono dalla ltra, allora le portici X e R sono quelle permell delle parcite ttoici. Grossme allora:

Φ_g(t) = R_io(t) L ^dΦ_io/_dt e_l(t) = e_l(t)

Φ_l(t) = N_i d^Φ/_dt | V_u cos(ωt+x)

Ho uno imagne particolare osso. do:

Φ: A cos(ωt, x) + B sin(ωt, x) ≌ d^t/_dc = Aωsin(ωt, x) + Bωcos(ωt, x)

N_j d^t/_dc V_u cos(ωt+x) ≌ A=0

{B - V_u

ω_l}

pe to. V_u sin(ωt+x) + C = o c - V_u / ω_l sin(x)

Φ_l(t) = V_u / ω_l (sin(ωt+x) - sin(x))

Il valore massimo is lo per Θ= Π / 2 = ωt=π

e n ho Φ(Φ₁) - 2Φ is elelectrissima lo (i t_m)

Nei gross trasferundor ho R_µ più piccoli, L_µ più grandi e in consenqu : piccole io.

• lunghi transitori (T₁)

È possibile aggiungere delle R per abbossa ulteriormente po e velocitare il transitorio

(Ci sono dispostivi per lo ciluvo contolllo left interruttor di collegamento del TR.

INRUSH CURRENT

Macchina a collettore

Utilizzata sempre meno da generatore - trasmette AC la regolazione della velocità avviene mediante resistenza, d'inverter. Principali problematiche derivano dal collettore.

Con l'avvento degli inverter anche i M.A.T. hanno acquisito le proprietà che facevano scegliere il MCC.

Potenze: 10 kW ÷ 10 MW

VANTAGGI: semplicità, velocità variabile elevata coppia allo spunto

SVANTAGGI: collettore!!! Porta usura delle spazzole.

Per piccole potenze lo statore è a magneti permanenti le parti principali sono:

• INDUTTORE (statore)
• INDOTTO (rotore)
• COLLETTORE

Lo statore produce un campo magnetico in direzione costante e di valore regolabile, solo se non a magneti permanenti mediante resistenza. L'avvolgimento d rotore viene alimentato dalle spazzole, lo delle spire percorse da correnti immerse in un campo magnetico → ^F = i (l ⊥ B) forza corrente → COPPIA.