Trasformatore - Macchine elettriche

Trasformatore

Nome Cognome Tonti Lavinia Materia Macchine Elettriche Classe Scuola Cellulare E-mail Nome Name - Prénom Cognome Surname - Nom Materia Subject - Matière Macchine elettriche Classe Grade - Classe Scuola School - École Cellulare Mobile phone - Portable E-mail

Macchina elettrica statica reversibile, basata sul principio di induzione elettromagnetica, che trasforma potenza elettrica in potenza elettrica modificandone i parametri.

Il lato alimentato è il primario (induttore) per il quale si usa la convenzione del utilizzatore, mentre il lato da cui si preleva è il secondario (indotto) per le quali si adotta la convenzione del generatore.

Il trasformatore ideale ha rendimento unitario e zero perdite:

• Permeabilità magnetica infinita (resistenza nulla) = no spesa di corrente per generare flusso nel nucleo.
• È un oggetto trasparente alla potenza -> potenza in ingresso uguale alla potenza in uscita.

Nucleo

Il nucleo è realizzato in materiale ferromagnetico con una permeabilità magnetica pari circa a 40000 volte quella del vuoto ed è usato per convogliare le linee di flusso.

Il materiale è una lega ferro-silicio con una percentuale di silicio intorno al 2-4%, perché esso rappresenta la fragilità meccanica del nucleo.

Lo svantaggio del materiale ferromagnetico è le sue caratteristiche ca con precisione. Sono infatti riconoscibili in essa 3 zone: tratto lineare, ginocchio e saturazione.

Conviene sempre far lavorare la macchina al ginocchio perché con piccole variazioni di H ottengo grandi variazioni di B.

Perciò con piccola spesa di corrente ottengo il flusso desiderato.

Il materiale ferromagnetico è sede di perdite per isteresi e in caso di variazioni di corrente non infinitesime, anche di correnti parassite e perdite Joule.

Il nucleo ferromagnetico è ridotto in lamierini perché le perdite sono proporzionali alle dimensioni. I lamierini possono essere:

• Laminati a caldo: 70% perdite per isteresi e 30% per correnti parassite.
• Laminati a freddo o a cristalli orientati: 50% perdite per isteresi e 50% per correnti parassite.

Perché i domini magnetici ruotano nel verso dei cristalli.

Cifra di perdita: N° di perdite per kg di materiale ferromagnetico.

I lamierini possono avere uno spessore minimo di 0,5 mm.

I lamierini impaccati e isolati l'uno dall'altro costituiscono il pacco di lamierini.

Avvolgimenti

Gli avvolgimenti sono fatti di materiale conduttore e servono per convogliare le correnti (vedi il segnale di resistenza = ridurre la resistenza).

L'elevata conducibilità comporta la presenza di perdite per effetti Joule.

Isolante

Per separare le parti si usa l'isolante che rappresenta il limite tecnologico della macchina perché oltre i 120°C le caratteristiche dielettriche si deteriorano. Per questo risultano utili metodi di raffreddamento costosi come quello a idrogeno liquido.

Trasformatore ideale

• Potenza in ingresso uguale a quella in uscita.
• Rendimento unitario.
• Permeabilità magnetica infinita (vedi il segnale di spessore di corrente).

Trasformatore reale a vuoto

Al primario si imposta una tensione V₁ sinusoidale di pulsazione w e fase iniziale 0.

Trascurando gli effetti resistivi, l'alimentazione produrrà una corrente in ritardo di 90 sulla tensione stessa.

Il campo magnetico H₁ sarà in fase con la corrente e l'induzione B₁ sarà in fase la e quindi con la corrente stessa.

Th. di Ampere

N₁J₁c₁ = ∫H₁ d_m = H₁ l_m = H₂ l_m

Percorso medio che posso considerare perché le differenze tra le aree di campo integrale rappresentano i limiti dei numeri e trascurabile.

H_d = H₁ cosine (?t +24 -_}^π₂)

Legge di Hopkinson

N₁J₁c₁ = H₁ cosine (?t + 24 -_π²) l_m = ᶲ_m = ^R_ef = l_m = ^{l_m cosine (?t + 24 -_π2)r_ef}

F.e.m. e flusso

La generata va f.e.m. per ogni avvolgimento:

e_mag(t) = -n_{1 dᶲ(1) dt} = -N_{1 dᶲ1 dt}

e_2mag(H) = -N_{2 dᶲ2 dt}