Materiali per le Macchine Elettriche. Conversione elettromeccanica dell’energia e Classificazione delle Macchine Elettriche. Trasformatori elettrici. Generalità e aspetti costruttivi dei trasformatori elettrici. Macchine rotanti in corrente alternata. Macchina Sincrona. Cenni sulla Teoria di Blondel per le Macchine Sincrone a poli salienti.
Macchine in corrente continua (DC). Macchine ad Induzione.
Fitzgerald & Kingsley’s electric machinery / Stephen D. Umans
http://opac.unifi.it/F/?func=direct&doc_number=000989821
Obiettivi Formativi
Il corso di Macchine Elettriche ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base relativo al funzionamento e all’impiego delle macchine elettriche in campo industriale.
Di ciascuna di esse viene analizzato il principio di funzionamento e vengono ricavati le equazioni fondamentali, gli schemi equivalenti ed i diagrammi caratteristici. Particolare attenzione é dedicata ai criteri di scelta, installazione, messa in servizio e manutenzione delle macchine.
Capacità di comprendere il funzionamento e saper ricavare le caratteristiche elettriche e meccaniche delle macchine elettriche statiche e rotanti. Capacità di scelta in termini di potenza e rendimento di una generica macchina in relazione al tipo di funzionamento ed alle condizioni di installazione.
Prerequisiti
Conoscenza dell'Elettrotecnica di base.
Metodi Didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula.
Altre Informazioni
Commissione d'esame, date appelli e per prenotarsi:
Servizi Online per gli Studenti -> Prenotazione Esami
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Modalità di verifica apprendimento
Esame Orale finale.
Programma del corso
1 – Materiali per le Macchine Elettriche
Materiali conduttori. Perdite di potenza nei materiali conduttori. Materiali magnetici: materiali ferromagnetici: isteresi magnetica, perdite nei materiali magnetici (perdite per isteresi e per correnti parassite). Cifra di perdita. Materiali Isolanti. Perdite nei Materiali Isolanti
2 – Conversione elettromeccanica dell’energia e Classificazione delle Macchine Elettriche
Generalità sulla conversione dell’energia elettrica. Classificazione delle macchine elettriche; Perdite negli elementi conduttori, nei nuclei magnetici, negli isolamenti; Perdite meccaniche e perdite addizionali; Rendimento effettivo e convenzionale di una macchina elettrica. Cenni sui tipi di servizio delle Macchine Elettriche.
3 – Trasformatori elettrici
Generalità e aspetti costruttivi dei trasformatori elettrici.
Trasformatore monofase. Trasformatore elettrico monofase ideale: circuito equivalente in regime alternato sinusoidale; proprietà del trasformatore ideale (parametri serie e in derivazione); funzionamento del trasformatore ideale in regime alternato sinusoidale. Trasformatore reale monofase: Funzionamento in regime alternato sinusoidale e suo circuito equivalente. Funzionamento a vuoto e a carico. Modifiche al circuito equivalente del trasformatore monofase: circuito equivalente riportato al secondario, circuito equivalente riportato al primario, funzionamento in corto circuito. Dati nominali di un trasformatore monofase a due avvolgimenti. Prova a vuoto e prova in cortocircuito. Tensione e corrente di cortocircuito. Circuito equivalente del trasformatore monofase ai valori relativi. Variazione di tensione nel passaggio di funzionamento da vuoto a carico. Dati di targa di un trasformatore monofase. Rendimento del trasformatore. Parallelo di due trasformatori monofasi. Autotrasformatore.
Traformatore Trifase. Trasformatore trifase con alimentazione simmetrica e carico equilibrato e/o squilibrato. Circuito equivalente del trasformatore trifase.Formule per il trasformatore trifase. Collegamenti del trasformatore trifase: gruppo e indice orario. Rapporto di trasformazione dei trasformatori trifasi. Parallelo di trasformatori trifasi.
4 – Macchine rotanti in corrente alternata.
La strutturazione elettromagnetica. Diagramma di forza magnetomotrice al traferro delle macchine rotanti. Il campo rotante a due poli. Campo di f.m.m. al traferro prodotto da un avvolgimento trifase percorso da corrente alternata sinusoidale. Avvolgimento a più coppie polari: Angolo elettrico e angolo meccanico. Forze elettromotrici indotte dal campo rotante. Fattore di avvolgimento.
5 – Macchina Sincrona.
Macchina Sincrona Trifase. Struttura della macchina sincrona: struttura a
poli lisci ed a poli salienti, isotropa e anisotropa. Rotore e avvolgimento di eccitazione, Statore e avvolgimento di indotto. Sistemi di eccitazione. Funzionamento a vuoto. Funzionamento a carico e reazione di indotto. Generatore Sincrono Isotropo. Circuito equivalente in regime permanente secondo Behn-Eschemburg. Determinazione dell’impedenza sincrona. Dati nominali della macchina sincrona. Prova a vuoto e prova in corto circuito. Studio della macchina sincrona con il metodo di Potier. Espressione della Potenza e della Coppia in funzione dell’angolo di carico. Funzionamento di una macchina sincrona in parallelo con la rete elettrica pubblica. Regimi di funzionamento. Stabilità statica di una macchina sincrona isotropa. Carta di funzionamento di una macchina sincrona.
Cenni sulla Teoria di Blondel per le Macchine Sincrone a poli salienti.
6 – Macchine in corrente continua (DC). Generalità sui motori. Principi di funzionamento delle macchine in corrente continua. Macchine rotanti in corrente continua.Motori in corrente continua con eccitazione in parallelo e separata. Motori in corrente continua con eccitazione serie. Controllo della velocità dei motori in corrente continua. Generatori in continua.
7 - Macchine in corrente alternata (AC). Motori trifase a induzione. Velocità angolare sincrona. Macchine a induzione a gabbia di scoiattolo. Scorrimento e frequenza di scorrimento. Effetto dell’induttanza del rotore sulla coppia. Caratteristica meccanica coppia-velocità. Circuiti equivalenti e calcolo del rendimento per i motori a induzione. Circuito equivalente del rotore.Circuito equivalente completo del motore a induzione. Grandezze di fase e di linea. Calcolo di potenza e coppia. Prestazioni del motore a induzione. Macchina a induzione a rotore avvolto. Scelta dei motori a induzione. Cenni sui motori monofase.