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Introduzione 1- Una macchina è elettrica se almeno una tra l’energia in ingresso e quella in uscita è di tipo elettrico


Introduzione 2- La trasformazione di energia deve avvenire mediante un campo magnetico ed in particolare sfruttando la legge la legge di Ampere e/o la legge di Faraday-Lenz.

Legge di Faraday-Lenz e = Blvm ⊥

Legge di Ampere (Forza di Lorentz) f = B ( li ⊥ )

e = lv m × B

f = il × B

Fm

Vm

B

B

e regola della "mano destra"

i regola della "mano sinistra"


Introduzione 3- La trasformazione energetica deve essere reversibile


Introduzione

Macchine statiche

Trasformatore

Macchine a Corrente Alternata

Macchine astatiche

Asincrona Sincrona

Macchine a Corrente Continua Macchine a Corrente Unipolare

Switched Reluctance Stepper


Macchine elettriche statiche

A1=A2 V1/V2=N1/N2 Il TRASFORMATORE è una macchina elettrica statica che realizza una trasformazione di energia elettrica in energia elettrica in modo reversibile cambiando i valori della tensione e della corrente.


Introduzione Macchine elettriche astatiche con moto rotativo

Macchina Asincrona

Macchina Sincrona

Ogni macchina rotante può funzionare sia da motore che da generatore.

Macchina in Corrente Continua


Introduzione Nel funzionamento da motore una macchina elettrica astatica trasforma energia elettrica in energia meccanica


Introduzione Nel funzionamento da generatore una macchina elettrica astatica trasforma energia meccanica in energia elettrica


Catena di generazione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica

Il numero di trasformatori AT/MT e MT/BT installati in Italia è pari a circa 1.000.000 di unità. Il numero di motori elettrici utilizzati nell’industria con potenza > 0,75 kW è pari a circa 14.000.000.


Materiali impiegati nella realizzazione delle macchine elettriche


Criteri di studio delle macchine elettriche Studio delle macchine elettriche in regime stazionario In condizioni stazionarie, la tensione di alimentazione (ampiezza, frequenza), la velocità ed il carico meccanico sono costanti. Le equazioni che reggono il funzionamento della macchina possono essere notevolmente semplificate, rispetto al caso generale di analisi dinamica. Tali equazioni costituiscono la teoria classica delle macchine elettriche. Nelle macchine in corrente alternata a regime si possono utilizzare le metodologie di analisi dei circuiti stazionari in corrente alternata (rappresentazione simbolica, rappresentazione con vettori isofrequenziali).

Studio della dinamica delle macchine elettriche Lo studio della dinamica delle macchine elettriche può essere condotto per mezzo di sistemi di equazioni integro-differenziali non lineari.

Tali sistemi sono particolarmente complessi nel caso di macchine in

corrente alternata. Utilizzando però la teoria generalizzata delle macchine elettriche è possibile ridurre notevolmente la complessità delle equazioni, pur ottenendo i medesimi risultati.


Criteri di studio delle macchine elettriche Ipotesi di linearità Le macchine elettriche sono sistemi fortememente non lineari, la teoria classica ed in maggior misura la teoria generalizzata considerano però solo sistemi lineari. Vengono quindi trascurati, almeno in prima approssimazione, tutti gli effetti di non linearità. Tra questi il più evidente è la saturazione del nucleo. A causa di tale fenomeno, nelle macchine in corrente alternata, o il flusso, o la corrente di magnetizzazione non sono sinusoidali.


Azionamenti elettrici Un azionamento elettrico è un sistema che consente di trasformare in modo controllato energia elettrica in energia meccanica.


Azionamenti elettrici


Azionamenti elettrici


Perdite e rendimento

Energia Meccanica

Energia Elettrica

Perdite Produzione di Energia Meccanica Nel Ferro

Attriti Ventilazione

Produzione di Calore

Nel Rame

Vibrazioni Isteresi Perdite Addizionali Correnti Parassite

Effetto Joule

Perdite Addizionali


Perdite e rendimento Tutte le perdite contribuiscono ad abbassare il rendimento di una macchina elettrica. Si definisce rendimento effettivo il rapporto:

Ρ=

Pout Pin

Il rendimento nelle macchine elettriche, aumenta allâ&#x20AC;&#x2122;aumentare delle dimensioni della macchina, fino a raggiungere valori superiori al 99% nei grossi trasformatori. I valori piĂš bassi, fino al 40%, sono invece tipici delle macchine rotanti di piccola taglia (< 1 kW).


Perdite e rendimento

La determinazione del rendimento di una macchina elettrica è spesso problematica, infatti: • nei grandi trasformatori il rendimento è molto prossimo all’unità per cui la potenza resa è quasi uguale alla potenza in entrata: inevitabili errori di misura potrebbero condurre all’assurdo di determinare un rendimento superiore a 1; • nelle macchine rotanti una delle forme di energia è di tipo meccanico, e quindi non facilmente misurabile; • nelle macchine di grande potenza, caratterizzate da elevate tensioni e correnti, la misura diretta delle variabili elettrice può risultare molto complessa e costosa.


Perdite e rendimento Poichè: Pin = Pout + ΣPdiss = Pout + Pmec. +PJ + PFe + Padd. si definisce rendimento convenzionale il rapporto:

ηc =

Pout

Pout Pout = + ∑ Pdiss Pout + Pmecc + PJ + PFe + Padd

A differenza del rendimento effettivo che deve essere misurato sperimentalmente il rendimento convenzionale viene calcolato. In qualunque condizione operativa i valori assunti dai termini di perdita possono essere infatti dedotti dai risultati di misure condotte sulla macchina in condizioni particolari a potenza molto inferiore a quella nominale. La determinazione del rendimento convenzionale è molto più agevole della misura diretta del rendimento effettivo, tuttavia il primo è solo un’approssimazione del secondo, perchè si assume il sistema lineare (principio di sovrapposizione degli effetti).


1- Introduzione: Rendimento  

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