Programma del Corso di Macchine Elettriche II

Programma del Corso di Macchine Elettriche II
Anno Accademico : 2004-‘05
Docente : prof. ing. Alfonso Damiano
Richiami alle leggi fondamentali dell’elettromagnetismo. Analisi dei materiali impiegati nelle
macchine elettriche e loro caratteristiche fo ndamentali: Materiali ferromagnetici Materiali isolanti
Materiali conduttori Materiali semiconduttori Materiali superconduttori
Il trasformatore
Richiami al principio di funzionamento del trasformatore: Modello matematico del trasformatore
ideale. Funzio namento a vuoto funzionamento sotto carico e diagrammi vettoriali; il
trasformatore trifase.
Il trasformatore reale: caratteristiche costruttive del trasformatore reale;
funzionamento a vuoto: ciclo di isteresi dinamico; perdite nel ferro; evo luzione temporale
delle correnti magnetizzanti in funzione del punto di lavoro; modellizzazione matematica
della corrente a vuoto e determinazione grafica e numerica della corrente a vuoto; influenza
del componenti armoniche di corrente sulla qualità della tensione di alimentazione; effetti
nei trasformatori trifasi del tipo di connessione sulla corrente magnetizzante; transitorio di
inserzione a vuoto del trasformatore; influenza delle caratteristiche costruttive del
trasformatore sul transitorio di inserzione a vuoto dei trasformatori.
nuclei ferromagnetici trifasici : caratteristiche magnetiche e evoluzione delle correnti
magnetizzanti.
Funzionamento sotto carico: funzionamento sotto carico equilibrato dei trasformatori
trifasici. Funzionamento sotto carico squilibrato dei trasformatori trifasici. Corto circuito
del trasformatore: Condizioni di corto circuito permanente; sollecitazioni meccaniche e
termiche; transitorio di corto circuito.
Dimensionamento di massima del trasformatore monofase. Dimensionamento di massima
di un trasformatore trifase.
Autotrasformatore: Generalità; Funzionamento a vuoto e sotto carico;Diagramma vettoriale e
circuito equivalente. Auto trasformatore trifase.
Trasformatori di Misura:Generalità; Il trasformatore di tensione: finalità, caratteristiche
metrologiche, caratteristiche costruttive. Il trasformatore di corrente: finalità, caratteristiche
metrologiche, caratteristiche costruttive.
Generalità sulle macchine rotanti
La conversione elettromagnetica dell'energia:Generalità; Bilancio energetico nei circuiti rigidi;
Bilancio energetico nei sistemi elettromagnetici non rigidi; Forze elettromagnetiche;
Equazioni di equilibrio dinamico dei sistemi elettromagnetici;
Il componente simmetrico ai valori istantanei : Richiami ai componenti simmetrici; generalizzazione e definizione dei componenti simmetrici ai valori istantanei; utilizzazione nello
studio e nella modellizzazione dei sistemi elettrici.
Considerazioni preliminari:; Il campo magnetico al traferro nelle macchine con rotore isotropo; gli
avvolgimenti nelle macchine elettriche; il fattore di avvolgimento; il fattore di
raccorciamento; Il flusso concatenato e le tensioni indotte; Il coefficiente di autoinduzione al
traferro; Rappresentazione in termini di componenti simmetrici ai valori istantanei.
Distribuzione fondamentale di induzione al traferro generata da un sistema di correnti
simmetrico e dissimmetrico che percorre un avvolgimento simmetrico; Le forze nelle
macchine elettriche rotanti; La coppia elettromagnetica nelle macchine elettriche rotanti;
Rappresentazione in termini di componenti simmetrici ai valori istantanei.
La macchina a poli salienti : La distribuzione di induzione al traferro nel funzionamento a vuoto;
La reazione di armatura e i coefficienti di autoinduzione longitudinale e trasversale di
traferro;
La macchina asincrona
Generalità; Modello matematico dinamico, elettrico e meccanico; Condizioni di
funzionamento limite; Funzionamento a regime del motore asincrono con alimentazione
simmetrica; Funzionamento in condizioni di alimentazione arbitraria. Funzionamento con
alimentazione dissimetrica.
La macchina sincrona
Generalità; richiami al funzionamento della macchina sincrona su rete di potenza prevalente;
Macchine a poli lisci e a poli salienti; Caratteristica magnetica a vuoto e caratteristica di
corto circuito; Rapporto di corto circuito; Caratteristiche di carico esterne e di regolazione;
Grandezze relative e percentuali; Diagramma polare della macchina sincrona a traferro
costante; Diagramma polare della macchina sincrona a poli salienti; Misura delle reattanze
sincrone longitudinale e trasversali; Diagramma di Potier. Applicabilità del diagramma si
Potier. Cortocircuito della macchina elettrica sincrona: reattanza transitoria e sub-transitoria
La macchina sincrona in regime perturbato lentamente variabile
Introduzione; Transitorio meccanico: le oscillazioni pendolari;
Esercitazioni numeriche
1. Analisi del trasformatore sotto carico, tracciamento delle caratteristiche esterne
2. Determinazione della corrente a vuoto di un trasformatore monofase
3. Transitorio di corto circuito di un trasformatore monofase
4. Dimensionamento di massima di un trasformatore trifase
5. Analisi del funzionamento in condizioni di carico squilibrato di un trasformatore trifase in
connessione Dy0
6. Simulazione numerica del transitorio di avviamento di una macchina elettrica asincrona
7. Determinazione delle caratteristiche di regolazione della macchina elettrica sincrona
Testi consigliati:
I. Marongiu, E. Pagano: “I trasformatori”
ed. LIGUORI Napoli
I. Marongiu, E. Pagano : “Le macchine elettriche ” ed. MASSIMO Napoli
E. Pagano: “Le Costruzioni Elettromeccaniche” ed. LIGUORI Napoli
M. Kostenko, L.Piotrovsky: “Electrical Machines”Mir Publishers Moscow
P.C. Krause, “Analysis of Electric Machinery” IEEE press