Macchina sincrona - Macchine elettriche

MACCHINA SINCRONA

macchina rotante reversibile che può funzionare come generatore (trasformando potenza meccanica in potenza elettrica) e come motore (viceversa)

ASPETTI COSTRUTTIVI

STATORE: rappresenta il sistema indotto ed è costituito da un nucleo aeiudato [sic] [avvolgimento?] di materiale ferromagnetico ridotto in lamiera a forma di corona circolare di spessore di circa 0,5mm

disposto per 60°. da dividere in cui [verifiche?] è necessario per l'induzione le correnti parassite ed interessa il nucleo

concatenate Halbler [sic]. Diverse cavità statore vengono portate dove scarica [radialmente?] cavità o canali destinate ad aereggiare [sic] lassi di

induzione curvi che costituiscono il avvolgimento statorico (modulare a tre/fase).

Gli avvolgimenti [radiali?] sono posti in direzione assiale nelle cave. Per simmetria ci sono 3 avvolgimenti fasori

mutuamente ai 120° con 3 mosettivi [sic] collegati a stella e 3 mosetti separati ai quest! si collega il contatto tramite cui si adiaccia alla

[rote?] (falda).

CAVE: possono essere aperte, chiuse o semichiuse.

Le cave aperte consentono la realizzazione degli avvolgimenti in forma di matassa e la presenza in esse non versa finite avvoltilo

in esse teste. Consentono anche una buona removal [sic] delle eventuali matasse guaste ,no; aumentano la riluttanza del circuito

magnetico [causa?] distorsione flusso; poss. d'uscita del campo di flusso portato.

Le cave chiuse rendono minima la riluttanza e consentono l'impiego di pali indicativi ma aumentando che il induco sit [sic] inserito

longitudinalmente rispetto al foro

Neiga alernativo la configurazione più usata è quella delle cave semi-chiuse

Si può avere una struttura con AVVOLGIMENTO CONCENTRATI,

ossia 1 o 2 canali per ogni avvolgimento con distribuzione uniforme delle cave;

es.: caso tre/fase 3 avvolgimenti --> 6 cave.

è alternativa i 2 AVVOLGIMENTO DISTRIBUITI, cioè un avvolgimento è distribuito in più cave.

Ovviamente tutte le spire appartenenti ad uno stesso avvolgimento devono essere collegate in serie.

[siglata?] con 8 cave per avvolgimenti --> 18 cave

TRAFFERRO: spazio d'aria tra statore e rotore. Se lo spessore del traferro è troppo elevato la riluttanza del circuito magnetico è elevata (aumenta la rapidità del traferro). L'esistenza del traferro è necessaria per evitare usura tra lo statore e le rotore quando quest'ultimo ruota (l'asse del rotore ha una corsa eccentrica). Per questo motivo le macchine veloci si sviluppano longitudinalmente evitando elevate spinte centrifughe.

ROTORE costituisce il sistema induttore. Esso è collegato all'albero di rotazione della macchina e posto così interno dello statore. In corrispondenza di avvolgimento di rotore è assolo sede di eccitazione ed è alimentato in continua generando un campo magnetico fisso.

Il rotore è di materiale ferromagnetico massiccio e può avere due tipi di strutture: a poli lisci o a poli salienti.

• ROTORI A POLI LISCI

L'avvolgimento di eccitazione, percorso da corrente continua, è disposto in cave praticati lungo la periferia del rotore. In questo caso il traferro ha una presenza costante e quindi il circuito magnetico è isotorro. Il rotore a pale lisce ha un ingombro radiale più contenuto e quindi le potenze durante le rotazioni si sviluppano evitando elevate spinte centrifughe. Per questo motivo questo tipo di rotori è prediletto negli alternatori ad alta velocità.

• ROTORI A POLI SALIENTI

Il rotore è costituito fondamentalmente da una corona di acciaio dalla quale sporgono radialmente verso esterno diversi poli, ciascuno costituito da carico nucleico e da un pacchetto polare sagomato e laminato. L'insieme di questi poli costituisce l'indice del rotore. Le traffere è variabile. Sui poli sono avvolte le bobine magnetizzanti collegate in serie tra loro, che vengono percorse da corrente continua di eccitazione in verso tale da creare poli nord e sud.

In entrambi i casi, alimentazione a corrente continua dell'avvolgimento di eccitazione viene eseguita collegando i due capi dell'avvolgimento di rotore a due anelli di bronzo collegati sugli alberatori dello stesso rotore. Tali due anelli poggiano due spazzole di grafite alle quali viene collegata la corrente di eccitazione (con magne permanenti brushless).

L'insieme di rotore e statore viene centrifugato sotto centrifuga fra strutture di ghisa o rame dette carcassaci. Esso funge unica schermatura quella di estensi strutturaci cornove della macchina. Tende assestamento dello stesso vale vulnerazione e losses per evitale ribesemanento quand le rotore Il rotazione.

Analogamente anche la risultante può essere espressa in funzione di β_s come somma di un valore medio e di un'oscillazione intorno ad esso.

R(β) = R_ave - R_osc cos 2β

Il segno meno è legato al fatto che per β = 0 la R(β) ha un "massimo negativo"

R_ave = (R_i + R_q) / 2 (v. medio)

R_osc = (R_q - R_i) / 2

COPPIA ELETTROMAGNETICA

ukt: V = R_ii + t (di/dt) = R i + L (di/dt) + i² dL/dt

Comparare la derivata dell'induttanza poiché essa non è costante

Moltiplcando per idt ambo i membri ottengo l'energia associata nel'intervalo di dt:

V∙i dt = Ri² dt + L di∙di + i²dL = dW_j + (L di + i²dL) + ½ i²dL = dW_j + dW_magnet + dW_mec. Bilancio energetico

La coppia dipende dalla potenza meccanica ed è generata dalla anisotropia della macchina:

e_m = daW_mec / dβ = ½ i² dL/dβ = ½ d/dβ (N_i² / R²) = ((N_i)² / R²) L_{q² / R² (2Posc sen q/2) = -(Ω2 Rosc sen 2β)}

Sostituisco β = ωmt + β₀

e_m = -1 / 2 qR_f cos (ωmst)·R_osc sen 2β = -1 / 2 qR_r R_osc (sen 2β + sen β₀) + 2 cos(2ωmt)

Questa coppia è composta da termini tutti oscillatori quindi è mediamente nulla. È necessario per sostenere una rotazione che la coppia media sia diverso da zero e questa condizione si raggiunge solo ae sincronismo.

Al sincronismo ωm = ωms la coppia media è e_sync = -K/4 sen(β₀)

e_m = -K/2 [sen(2ωmt + 2β₀) + ½ sen(ωmt + 2β₀) + ½/2 sen(β₀)

Si assume positivo il campo uscente e negativo il campo entrante.

Se invece le ferro è in saturazione, la fmm necessaria a vincere la riluttanza del ferro non è più trascurabile e può anche superare quella necessaria per superare il traferro.

La caratteristica di macchina è data dalla somma punto per punto della caratteristica dell'asse e quella del traferro.

Il punto di ginocchio quindi in leggera saturazione.

_neμ = ∫_lFe HFe·dθ = 2θHFe = 2θHFe

(1 + ∫_lFe HFe·dθ) =

2θHFe + ∫_lFe HFe·dθ = 2θHsat HFe = 2θeq HFe

Ksat = f.m.m. circuito magnetico cambiato > 1 ^{fattore di saturazione}

f.m.m. per il traferro

θeq = spessore equivalente del traferro che compensa già la saturazione

Di conseguenza: _HFe = _neμ = _neμ | il campo è ancora

2θKsat 2θeq con onda triangolare

= 2θKsat (μ_r=1 in saturazione)

f.e.m. indotta

La f.e.m. indotta ha stesso andamento di H e quindi sarà un’onda triangolare. Al fine di avere f.e.m. sinusoidale, devo avere H(t) sinusoidale e quanto più simile possibile ad una sinusoidale.

Per rotore a poli elissi queste condizioni si verificano distribuendo l’avvolgimento dell’eccitatrice in più cave rototanti.

(Esistono) è dato dalla sovrapposizione di onde quadre e quindi molto approssimabile ad una sinusoidale

frequenze ante quadrato stanza sfasate di un angolo α pari all’angolo di spostamento spaziale tra due cave