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

dimensioni di riferimento L D

Calcolo delle forze magnetomotrici Scopo del calcolo è determinare la corrente di eccitazione Iecc per ottenere la fmm Mecc necessaria alla generazione del flusso F al traferro (flusso principale) voluto F Iecc

Schema logico del calcolo flusso F induzione massima Bmax campo magnetico H = m Bmax M = H lcir

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 – 1,641 1.172 – 1,407 0,9379 – 1,172 0,7034 – 0,9379 0,4689 – 0,7034 0,2345 – 0,4689 < 0,2345 (T)

Circuito magnetico elementare giogo di indotto polo giogo di induttore

Circuito magnetico elementare giogo d’indotto t am F N S denti traferro polo giogo d’induttore

Flusso principale e flussi dispersi t F flusso disperso nella scarpa polare flusso disperso sui fianchi del polo flusso nella corona d’induttore flusso nella corona d’indotto flusso al traferro flusso nel polo

supponendo B(x) sinusoidale traferro Bmax B(x) x v t t /2 Bm D F d L supponendo B(x) sinusoidale per grandezze sinusoidali

L = lunghezza assiale, compresi eventuali canali di ventilazione lc canale di ventilazione L = lunghezza assiale, compresi eventuali canali di ventilazione t = passo polare d = traferro sezione equivalente al traferro

coefficiente di Carter Bmax B(x) Bm x v t t /2  B(x) in assenza dei denti di statore d tc a kc = 1,05  1,15

Canali di ventilazione nel pacco statorico canali di ventilazioni pacchi magnetici elementari traferro piastra e dita pressapacco barra pressapacco lc rotore

ncan = numero dei canali di ventilazione Per la presenza dei canali di ventilazione e della distorsione del campo da essi prodotta lc l Bmax si pone quindi ncan = numero dei canali di ventilazione gc = fattore empirico di riduzione altra relazione empirica

Montaggio elastico del pacco statorico sostenuto da sbarre cilindriche

Denti di statore d : numero totale dei denti p numero dei poli hd bd Bd Bmax Leff d : numero totale dei denti p numero dei poli d/p : numero di denti per polo

ndp = n° di denti per polo hd ld Bd lc F Fd lontano dalla saturazione vicino alla saturazione Bd >~ 1,7 T Bd Fd F0 F ndp = n° di denti per polo

Bd Hd H0 Ht0 Htd Hd Fd F0 F poiché deve essere possiamo ritenere

Flusso nel ferro: dimensioni si riferimento hp hs hr bp Leff d giogo d’induttore (rotore) espansione polare giogo d’indotto (statore)

Espansione polare flusso disperso sulla scarpa del polo Fsp  0,15 F Ffp hp flusso disperso sulla scarpa del polo Fsp  0,15 F flussi disperso sui fianchi del polo Ffp  0,10 F 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 F = Fa con a  0,5

Giogo (o corona) d’indotto Fs F hs ts L’induzione non è costante lungo il giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio con ag coefficiente empirico: di solito ag = 3/8

Giogo (o corona) d’induttore F hr Fr Ffp Fsp trot Flusso totale nel giogo d’induttore L’induzione non è costante lungo il giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio con arot coefficiente empirico: di solito arot = 3/8

Corrente di eccitazione per ottenere il flusso principale F N spire Mp Md Mgrot Mgstat In mancanza di altre fmm che agiscano su circuito magnetico (funzionamento a vuoto) 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.

avolgimento di eccitazione – N spire per ogni polo Iecc collettore ad anelli

Macchina a rotore liscio (macchina isotropa) D

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

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 l’avvolgimento d’induttore 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 quest’ultimo ha cave ed avvolgimento distribuito Nelle macchine a rotore liscio non è possibile agire sul traferro per ottenere una forma d’onda dell’induzione 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