Macchine Elettriche PDF - Parte I 2020

MACCHINE ELETTRICHE LA MACCHINA A CORRENTE CONTINUA 1  Indice  Generalità  Principio di funzionamento  Calcolo di coppia e f.e.m.  Circuito equivalente  Caratteristiche elettromeccaniche  Macchina con eccitazione separata  Macchina con eccitazione seri...

MACCHINE ELETTRICHE LA MACCHINA A CORRENTE CONTINUA 1  Indice  Generalità  Principio di funzionamento  Calcolo di coppia e f.e.m.  Circuito equivalente  Caratteristiche elettromeccaniche  Macchina con eccitazione separata  Macchina con eccitazione serie  Perdite e rendimento  La commutazione 2  Generalità  La macchina a corrente continua è una macchina elettrica che  converte l’energia elettrica a corrente continua (fornita da una sogente in corrente continua) in energia meccanica (funzionamento da motore) oppure  converte l’energia meccanica (fornita da un motore primo) in energia elettrica in corrente continua (funzionamento da generatore) 3  Generalità  L’utilizzo della macchina in corrente continua come generatore è oramai raro, l’impiego più diffuso è come motore elettrico  Trazione elettrica (tram, metro, locomotive, filobus) 4  Generalità  Regolazione di velocità macchine utensili  Robotica (piccole potenze)  Autoveicoli (motori di avviamento, chiusura centralizzata, altri azionamenti a bordo veicolo …) 5  Generalità  Un particolare tipo di macchina a corrente continua può essere alimentata anche in corrente alternata monofase (motore universale) elettrodomestici 6 Generalità Collettore Statore Rotore 7  Generalità  Il funzionamento della macchina a corrente continua presuppone la creazione di un campo magnetico stazionario Giogo di statore Espansione polare Linee di campo Nucleo polare N S magnetico Rotore Statore Avvolgimento di campo (induttore) (eccitazione) Ie Ie 8  Generalità  Circuito magnetico u macchina 2 poli ℜgiogo 2 ℜpolo ℜtraf ℜrotore ℜtraf ℜpolo + + Ne I e u Ne I e ℜgiogo u 2 Ie Ie 9  Generalità  Il flusso magnetico può essere creato anche mediante magneti permanenti (piccole potenze)  Il numero di poli (sempre pari) può variare da 2 a qualche decina per macchine di coppia elevata  Passo polare: estensione angolare di una polarità magnetica dell’induttore 2 p  Np = numero di poli Np 10  Generalità  Macchina c.c. a 4 poli (2 coppie polari)  I poli magnetici sono disposti con polarità alternata Passo N polare S S N Eccitazione elettrica 11  Generalità  Macchina c.c. a 4 poli (2 coppie polari) Passo S polare N Magneti permanenti superficiali 12  Generalità  Macchina c.c. a 4 poli (2 coppie polari) Passo polare Magneti permanenti a Magneti permanenti interni concentrazione di flusso 13  Generalità  Distribuzione spaziale del campo magnetico al traferro (periferia del rotore) – macchina a 2 poli Linea di campo Asse  Legge della circuitazione magnetica magnetico   0 neutro   H  dl  2  N e  Ie N S l Rotore H Fe  l Fe  2  H t  lt  2  N e  I e Ne Ne Asse polare  lt – lunghezza traferro  Baria   0  H   BFe  BH  Statore Ie Ie 14  Generalità  Statore e rotore sono realizzati con materiale ferromagnetico  Trascurando la saturazione magnetica nel ferro H Fe  l Fe  2  H t  lt  2  N e  I e    0 Ne  Ie Ne  Ie Ht  [ A/m] Bt   0  [T] lt lt (valida solo nelle zone sottostanti le espansioni polari)  In corrispondenza dell'asse neutro il campo è nullo 15  Generalità  Distribuzione spaziale dell’induzione magnetica alla periferia del rotore (traferro costante sotto le espansioni polari) 0  Bt >0 – polo N   Bt