MACCHINE SINCRONE
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MACCHINE SINCRONEMACCHINE SINCRONE
Forze magnetomotrici e circuiti magnetici Forze magnetomotrici e circuiti magnetici
Costruzioni elettromeccanichea.a. 2003 -04
bozza
3
Iecc
Scopo del calcolo è determinare la corrente di eccitazione Iecc per ottenere la fmm Mecc necessaria alla generazione del flusso al traferro (flusso principale) voluto
Calcolo delle forze magnetomotrici
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Flusso in una macchina sincrona funzionante a vuoto
> 2,62,345 – 2,62,11 – 2,3451,876 – 2,111,641 – 1,8761,407 – 1,6411.172 – 1,4070,9379 – 1,1720,7034 – 0,93790,4689 – 0,70340,2345 – 0,4689< 0,2345
(T)
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Circuito magnetico elementare
m
N
S
traferro
polo
giogo d’indotto
giogo d’induttore
induttoregindottogpolodentitraferrotot MMMMMM ..222
denti
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N S
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
flusso al traferro (flusso principale)
flusso disperso nella scarpa polare sp ~ 0,15
flusso disperso sui fianchi del polo fp ~ 0,10
flusso nella corona d’indotto (statore) s = /2
flusso nel polo p = + fp + sp ~ 1,25
flusso nella corona d’induttore (rotore) r = p/2
Flusso principale e flussi dispersi
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L
traferro
medio valor
efficace valorek f per grandezze sinusoidali
2
max
m
B
B
Bmax B(x)
xv
/2 /2
Bm
D
xB xsin0
mf BkB 20
mBL maxBL2
supponendo B(x) sinusoidale
10
maxBL2
L = lunghezza assiale, compresi eventuali canali di ventilazione
= passo polare
= traferro
ABmax maxmax B
BH 6
0
108,0
maxBHM 6108,0
LA 2
maxBAsezione equivalente al traferro
Llc
canale di ventilazione
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c
a
kc = 1,05 1,15
ckLA
12 maxBL
2
maxc
BAk
LB
1
2
max
coefficiente di Carter
Bmax
B(x)
Bm
x
v
/2
/2
B(x) in assenza dei denti di statore
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Canali di ventilazione nel pacco statorico
D/2
L
canali di ventilazioni
pacchi magnetici elementari
traferro
piastra e dita pressapacco
barra pressapaccolc
rotore
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lc
l
Bmax
Per la presenza dei canali di ventilazione e della distorsione del campo da essi prodotta LlBmax
ccanceff lnLL ncan = numero dei canali di ventilazione
c = fattore empirico di riduzione
altra relazione empirica
effmax LBsi pone quindi
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d : numero totale dei denti
p numero dei poli
d/p : numero di denti per polo
Denti di statore
hd
bd
Bd
Bmax
Leff
dddeffd BABLbp
d
2
dd BH1
d
d AB
ddd hHM
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ddd SB
effddpd LlnS
000 SBSB ddd
effcdp LlnS 0
lontano dalla saturazione
vicino alla saturazione
Bd >~ 1,7 TBd
d
0
hd
ld
Bd
lc
d
ndp = n° di denti per polondp = n° di denti per polo
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H0 Ht0
Htd
Hd
d0
Bd
Hd
dB
dH
0 deffLB
ddd SB
000000 SHSB
000 SHLBSB effdd
dd
d
pd
dd
S
SH
S
lBB
HfB
00
0ttd HH
dHH 0
poiché deve essere
possiamo ritenere
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Flusso nel ferro: dimensioni si riferimento
hp
hs
hr
bp
Leff
giogo d’induttore (rotore)
espansione polare
giogo d’indotto (statore)
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pp BH1
peff
pp bL
B
ppp hHM
2,1pdisp
spsp
fpfp
hp
Espansione polare
fpsppdis
• 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
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Giogo (o corona) d’indotto
effsss LhB2
1
effss Lh
B2
gg BH sss HM
ss
hss L’induzione non è costante lungo il
giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio
sgs BB
con g coefficiente empirico: di solito g = 3/8
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Giogo (o corona) d’induttore
Flusso totale nel giogo d’induttore
fpsptotale
10,0fp
15,0sp
25,1totale
2totale
rot
effr
rotrot Lh
B
rotrot BH
rotrotinduttoreg HM .
hr r
r
fpfp
spsp
rot
L’induzione non è costante lungo il giogo di statore (vedi diap. n°4) per cui si fa riferimento ad un valor medio
rotrotrot BB
con rot coefficiente empirico: di solito rot = 3/8
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N S
Iecc N spireMp
Md
Mgrot
Mgstat
Md
Mp
MM
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.
grotgstatpdecc MMMMMNI 2222
Corrente di eccitazione per ottenere il flusso principale
In mancanza di altre fmm che agiscano su circuito magnetico (funzionamento a vuoto)
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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