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1 MACCHINE SINCRONE Forze magnetomotrici e circuiti magnetici Costruzioni elettromeccaniche a.a. 2003 -04 bozza.

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1 1 MACCHINE SINCRONE Forze magnetomotrici e circuiti magnetici Costruzioni elettromeccaniche a.a bozza

2 2 dimensioni di riferimento L D

3 3 I ecc Scopo del calcolo è determinare la corrente di eccitazione I ecc per ottenere la fmm M ecc necessaria alla generazione del flusso al traferro (flusso principale) voluto Calcolo delle forze magnetomotrici

4 4 flusso induzione massima B max campo magnetico H = B max M = H l cir Schema logico del calcolo

5 5 Flusso in una macchina sincrona funzionante a vuoto > 2,6 2,345 – 2,6 2,11 – 2,345 1,876 – 2,11 1,641 – 1,876 1,407 – 1, – 1,407 0,9379 – 1,172 0,7034 – 0,9379 0,4689 – 0,7034 0,2345 – 0,4689 < 0,2345 (T)

6 6 giogo di induttore giogo di indotto polo Circuito magnetico elementare

7 7 m N S traferro polo giogo dindotto giogo dinduttore denti

8 8 N S flusso disperso nella scarpa polare flusso disperso sui fianchi del polo flusso nella corona dinduttore flusso nella corona dindotto flusso al traferro flusso nel polo Flusso principale e flussi dispersi

9 9 L traferro per grandezze sinusoidali B max B(x)B(x) x v /2 BmBm D supponendo B(x) sinusoidale

10 10 L = lunghezza assiale, compresi eventuali canali di ventilazione = passo polare = traferro sezione equivalente al traferro L lclc canale di ventilazione

11 11 c a k c = 1,05 1,15 coefficiente di Carter B max B(x)B(x) BmBm x v /2 B(x) in assenza dei denti di statore

12 12 Canali di ventilazione nel pacco statorico D/2 L canali di ventilazioni pacchi magnetici elementari traferro piastra e dita pressapacco barra pressapacco lclc rotore

13 13 lclc l B max Per la presenza dei canali di ventilazione e della distorsione del campo da essi prodotta n can = numero dei canali di ventilazione c = fattore empirico di riduzione altra relazione empirica si pone quindi

14 14 Montaggio elastico del pacco statorico sostenuto da sbarre cilindriche

15 15 d : numero totale dei denti p numero dei poli d/p : numero di denti per polo Denti di statore hdhd bdbd BdBd B max L eff

16 16 lontano dalla saturazione vicino alla saturazione B d >~ 1,7 T BdBd d 0 hdhd ldld BdBd lclc d n dp = n° di denti per polo

17 17 H0H0 Ht0Ht0 H td HdHd d 0 BdBd HdHd poiché deve essere possiamo ritenere

18 18 Flusso nel ferro: dimensioni si riferimento hphp hshs hrhr bpbp L eff giogo dinduttore (rotore) espansione polare giogo dindotto (statore)

19 19 sp fp hphp Espansione polare flusso disperso sulla scarpa del polo sp 0,15 flussi disperso sui fianchi del polo fp 0,10 il flusso disperso nei fianchi del polo non è uniformemente distribuito ma è maggiore vicino al giogo di rotore dove interessa una distanza in aria minore: si fa riferimento a un flusso medio = con 0,5

20 20 Giogo (o corona) dindotto s s hshs s Linduzione non è costante lungo il giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio con g coefficiente empirico: di solito g = 3/8

21 21 Giogo (o corona) dinduttore Flusso totale nel giogo dinduttore hrhr r r fp sp rot Linduzione non è costante lungo il giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio con rot coefficiente empirico: di solito rot = 3/8

22 22 N S I ecc N spire MpMp MdMd M grot M gstat MdMd MpMp M M Il contibuto maggiore a questa somma è dato dalla fmm nel traferro e da quella nei denti di statore; in un calcolo di prima approssimazione le altre possono essere trascurate. Corrente di eccitazione per ottenere il flusso principale In mancanza di altre fmm che agiscano su circuito magnetico (funzionamento a vuoto)

23 23 avolgimento di eccitazione – N spire per ogni polo I ecc collettore ad anelli

24 24 D Macchina a rotore liscio (macchina isotropa)

25 25 N (7) spire Rotore liscio di un alternatore di grande potenza

26 26 Il calcolo dei circuiti magnetici per le macchine a rotore liscio si esegue applicando gli stessi criteri adottati per le macchine a poli salienti, tendo conto che: Il flusso di dispersione per lavvolgimento dinduttore può essere globalmente valutato pari a circa il 5% il coefficiente di Carter deve essere applicato sia allo statore che al rotore in quanto anche questultimo ha cave ed avvolgimento distribuito Nelle macchine a rotore liscio non è possibile agire sul traferro per ottenere una forma donda dellinduzione prossima a quella sinusoidale; si agisce pertanto sulla posizione delle cave e sulla corrente totale in ciascuna di esse, ripartendo in modo non uniforme i conduttori nelle stesse


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