Funzionamento di motori elettrici

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Funzionamento di motori elettrici

  1. 1. Marco Simone CarisioFunzionamento diMOTORI ELETTRICI
  2. 2. Presentazione Auto Elettriche Corrente Generaltà sulle Motori Elettrica auto elettriche Elettrici Funzionamento e schemi
  3. 3. Corrente elettrica Cos’è, Concetti di base, Come si genera
  4. 4. Corrente elettrica La materia è costituita da molecole composte da particelle ancora più piccole chiamate atomi. Un atomo si compone di un nucleo centrale formato da neutroni e protoni attorno al quale ruotano delle particelle di dimensioni microscopiche chiamate elettroni. Gli elettroni sono dotati di carica elettrica negativa, mentre il nucleo centrale dell’atomo ha carica elettrica positiva. La carica elettrica si misura in coulomb.
  5. 5. Il movimento di elettroni determina la corrente elettrica che può essere continua o variabile. L’intensità di corrente elettrica I è definita come il valore della carica elettrica Q cheCorrente Elettrica attraversa una generica sezione di un conduttore nel tempo t. L’unità di misura di I è l’ampere. Il potenziale V è il I=Q/t rapporto tra l’energia potenziale E e la quantità di carica Q. V=E/Q
  6. 6. Leggi fondamentali dell’elettrotecnica.LEGGE DI OHM: esiste una proporzionalità diretta tradifferenza di potenziale ed intensità di corrente continua.V=RIR è la resistenza elettrica del materiale costituente il corpo,ed è una caratteristica dei diversi materiali disponibili innatura. L’unità di misura della resistenza elettrica è l’ ohm.R=V/IPRIMA LEGGE DI KIRCHHOFF: la somma delle correntientranti in un nodo è uguale alla somma delle correntiuscenti dallo stesso nodo.SECONDA LEGGE DI KIRCHHOFF: in ogni maglia la sommaalgebrica delle forze elettromotrici è uguale alla sommaalgebrica delle intensità di corrente per le rispettiveresistenze dei singoli rami.LEGGE DI JOULE: dà la potenza elettrica dissipata in caloreper effetto della resistenza che una corrente di intensità Iincontra al passaggio in un conduttore di resistenza R:P=RI
  7. 7. Il condensatore Tra i componenti di un circuito elettrico, oltre alla resistenza R ed al generatore di tensione E (a volte si può avere anche un generatore di corrente), vediamo ora come funziona il condensatore. Un condensatore elettrico è un sistema formato da due conduttori isolati tra loro che, sottoposti ad una differenza di potenziale, si caricano con cariche uguali ed opposte. I due corpi conduttori si dicono armature e lo spazio tra di essi, vuoto o contenente qualsiasi materiale, è detto dielettrico. Una grandezza che caratterizza il condensatore è la capacità elettrica: C=Q/V Dove Q è la carica elettrica di un’armatura e V è la differenza di potenziale fra le due armature. La capacità si misura in Farad (F); spesso si usano i sottomultipli. 1 farad= 1 coulomb/ 1 volt
  8. 8. Alle estremità di un magnete la forza attrattiva èMagnetismo e circuiti magnetici particolarmente intensa. Le due estremità vengono dette poli; polo nord e polo sud. Poli contrari si attraggono mentre poli uguali si respingono B=uH dove B è l’induzione magnetica, H il vettore campo magnetico e u la costante di proporzionalità che li lega. L’induzione magnetica si misura in tesla T, mentre il campo magnetico in ampere/metro. La permeabilità ci consente di individuare il comportamento magnetico di un materiale. Possiamo porre la permeabilità magnetica di un materiale in funzione della permeabilità del vuoto uo: u=ur uo dove ur è la permeabilità magnetica relativa. I materiali diamagnetici hanno permeabilità relativa di poco inferiore ad uno, quelli paramagnetici hanno invece un valore di permeabilità relativa di poco più grande di uno. I materiali che mostrano una permeabilità magnetica molto più grande di uno sono detti ferromagnetici. I campi magnetici si possono creare anche con circuiti percorsi da correnti elettriche. Una spira è un circuito elettrico di forma circolare. Un solenoide è un circuito costituito da più spire vicine. Un campo magnetico determinato da un fascio di linee di induzione prende il nome di circuito magnetico.
  9. 9. Induzione ElettromagneticaUn circuito a forma di spira è cioè contenuto in un piano eracchiudente una superficie di detto piano. Se la superficie èattraversata da un flusso di induzione magnetica, ogni qualvolta varia il valore nel circuito che racchiude l’area si generauna forza elettromotrice detta fem indotta.Per effetto di tale fem, nel circuito circola una correnteindotta, di intensità dipendente dal valore della fem e dallaresistenza opposta dal materiale e dalle caratteristichegeometriche della spira.In pratica, una variazione di flusso attraverso la superficie sipuò produrre facendo ruotare la spira nel campo che sidetermina tra i due poli di una calamita. La spira gira attornoa un asse perpendicolare alla direzione del campomagnetico, per cui il flusso di induzione varierà da un valoremassimo in un certo verso al valore nullo, per tornare a unvalore massimo di verso opposto al precedente quando laspira, continuando a girare propone alla direzione del campola faccia opposta a quella di cui si è detto precedentemente,per tornare successivamente al valore nullo dopo un altroquarto di giro. Infine, la fem indotta sarà del tipo sinusoidalee la corrente che attraversa il circuito sarà del tipo alternata.
  10. 10. Generalità sulle AutoElettriche. Tipi di macchine elettriche, Dinamo, Alternatori
  11. 11. Tipi di macchine elettricheLe macchina elettriche si dividono in:• macchine operatrici (dinamo e alternatore): sonocaratterizzate dal fatto che ricevono energia meccanicadall’esterno per rendere disponibile una diversa forma dienergia, in questo caso quella elettrica.• macchine motrici (motori sincroni ed asincroni): ad unmotore elettrico si fornisce energia elettrica per renderedisponibile energia meccanica, sotto forma di motorotatorio all’asse del rotore.• macchine trasformatrici (trasformatori e convertitori):sono macchine elettriche di tipo statico che si limitano aricevere dall’esterno energia elettrica per fornireall’esterno ancora energia elettrica, ma potenziale eintensità di corrente elettrica sono cambiati nellatrasformazione.• macchine trasmettitrici (linee elettriche): sono quelleche si limitano a trasmettere energia da un punto a unaltro, conservandone le caratteristiche.
  12. 12. La Dinamo I generatori di corrente funzionano utilizzando l’induzione elettromagnetica. Un circuito chiamato indotto è attraversato da un campo magnetico di variabile intensità prodotto da un altro circuito chiamato induttore; in questo modo si determina nell’indotta una variazione di flusso e quindi una fem indotta alternata. Entrambi i circuiti sono avvolti su una carcassa di ferro laminato. La parte ruotante si chiama rotore, mentre quello fisso si chiama statore. La corrente prodotta da un generatore è alternata. Se si vuole ottenere corrente continua si usa un particolare generatore che utilizza un trasformatore chiamato collettore per trasformare la corrente alternata in corrente continua.
  13. 13. Gli AlternatoriSono generatori che producono corrente alternata. Sonocostituiti da un solo induttore e tre circuiti indotti,producendo tre forze elettromotrici alternate distinte.Nei cantieri edili si può trovare, tra le macchine di cantiere,dei gruppi elettrogeni che sono generatori di correntealimentati da motori a combustione interna.Un elemento caratterizzante la corrente prodotta è lafrequenza: pn f  60Dove n è il numero di giri e p le coppie polari (all’aumentaredi coppie polari diminuisce il numero di giri del rotore)
  14. 14. Gli AlternatoriRicordiamo che l’alternatore ha avuto ed ha un grande ruoloin quanto rappresenta il cuore delle centrali elettriche,qualunque sia la fonte energetica che determina l’energiameccanica di cui essa ha bisogno. Infatti l’energia primariautilizzata da un alternatore, per produrre l’energiasecondaria elettrica, può essere data da:-combustibile o energia nucleare, destinata a produrre ilvapore che attivi le apposite turbine-da combustibile che alimenta turbine a gas o motori acombustione interna-da “salti” di acqua che mettono in moto turbine idrauliche-fino ai moderni tentativi di utilizzo di energiaeolica, energia delle maree, energia geotermica ed energia solare.
  15. 15. Motore elettrico Funzionamento, Motore Sincrono, Asincrono, Convertitori
  16. 16. MOTORE ELETTRICOIl motore elettrico a corrente continua èuguale a una dinamo ma è alimentatoelettricamente dall’esterno e raccoglieenergia meccanica all’asse del rotore.Praticamente, la coppia motrice chemette in rotazione l’asse della macchina èprodotta dalle forze elettromagneticheche nascono tra i conduttori dell’indottoed il flusso dell’induttore.
  17. 17. MOTORE SINCRONO.• Il motore sincrono è un alternatore, alimentato elettricamente all’indotto per raccogliere energia meccanica di rotazione.• Si definisce sincrono quando il rotore gira con la stessa velocità angolare della pulsazione ω della corrente statorica.• Questo motore però, può funzionare solo alla velocità di sincronismo e quindi non può avviarsi da solo né con facilità, in quanto a velocità inferiore a quella di sincronismo produrrebbe coppie motrici modeste che non gli consentirebbero di raggiungere le condizioni di regime. Tra l’altro, se durante il funzionamento, per cause accidentali, il motore sincrono perde in numero di giri, esso tende a fermarsi in breve tempo. Ne segue che un motore sincrono richiede un altro motore che lo porti a velocità di sincronismo, il che ne ha impedito lo sviluppo, limitato a casi particolari.• A causa della limitata praticità del motore sincrono, il suo uso è limitato a campi di applicazione ove sia richiesta una velocità di rotazione particolarmente precisa e stabile. È invece molto usato per azionare carichi a velocità variabile ove alimentato da convertitore statico (inverter).• Esistono anche piccoli motori sincroni ad avvio automatico ed alimentazione monofase utilizzati in meccanismi temporizzatori quali i timer delle lavatrici domestiche e un tempo in alcuni orologi, sfruttando la buona precisione della frequenza della rete elettrica
  18. 18. Motore asincronoNel motore asincrono trifase le correnti statoriche generano nell’intraferro una forza magneticaruotante con la velocità di sincronismo costante ns=60f/p.Il rotore viene trascinato ad una velocità nr, minore di ns, determinando lo scorrimento s: ns  nr s nsIl motore asincrono è fondamentalmente caratterizzato dal tipo di avvolgimento rotorico piùutilizzato.Il rotore si può distinguere in:• rotore a gabbia semplice: i conduttori sono formati da barre di rame, sistemate in cave realizzate sultamburo che forma il rotore, le barre sono unite tra loro da anelli frontali. Le barre e gli anelli frontaliformano circuiti nei quali si muovono le correnti indotte.• rotore a doppia gabbia: è realizzato con due gabbie, una esterna piccola, ed una interna molto piùestesa. Le gabbie sono isolate elettricamente tra di loro e distanziate nella direzione radiale.• rotore a cave profonde: è un rotore a gabbia caratterizzato da barre ce hanno sezione rettangolare,strette ed alte, e con i bordi arrotondati.• rotore avvolto ad anelli: ha i tre avvolgimenti tradizionali che fanno capo a tre anelli montatisull’albero del motore, sui quali scorrono le spazzole.
  19. 19. I TrasformatoriIl trasformatore è costituito da un nucleo di ferro a forma toroidale, costituito da lamieresovrapposte ed isolate tra loro.Su due lati del nucleo sono avvolti due circuiti fatti di metallo conduttore. Il circuito primario ècollegato a un generatore, inducendo nel materiale di cui è costituito il nucleo un campomagnetico variabile. Questo campo raggiunge l’interno del circuito secondario, inducendo inesso forze elettromotrici e correnti.Tra la tensione applicata al circuito primario E’ e quella che si registra nel circuito secondarioE’’ esiste la relazione: E’/E’’=N’/N’’ dove N’ ed N’’ sono il numero di spire nel circuito primarioe nel secondarioUn trasformatore avrà funzione di riduttore, se la tensione in uscita è minore di quella inentrata, e pertanto il rapporto di trasformazione sarà maggiore dell’unità.Un problema dei trasformatori è lo smaltimento del calore che si produce per effetto delleperdite nella trasmissione dal primario al secondario.
  20. 20. I CONVERTITORII convertitori sono macchine trasformatrici, inquanto trasformano corrente alternata incorrente continua o viceversa.Un gruppo convertitore è costituito da unmotore a corrente alternata (in genere,asincrono) con l’asse collegato a una dinamo.Alimentando il motore a corrente alternata, ilrotore della dinamo sarà messo in moto,funzionando da generatore di correntecontinua. Il gruppo potrebbe funzionare anchein senso inverso.
  21. 21. Qual è il messaggio?FINE.

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