Sommando tutte le tensioni magnetiche parziali determinante, si ottiene ( per un paio di poli ) la forza magnetomotrice totale occorrente per il circuito magnetico nella marcia a vuoto :
giogo di statore Vgs = 71,44 As +
Denti dello statore 2·Vds = 1161,6 As +
Traferro 2·Vt = 36639,04 As +
Poli 2·Vnp =579,04 As +
Giogo di rotore Vgr = 20,90 As=
F.m.m. 38472,02 As
Il valore del fattore di saturazione Ksat è dato dal rapporto :
0389 , 1 45 , 37029 02 , 38472 2 . . . = = = t sat V m m f K
Questo valore del fattore di saturazione garantisce una curva di campo non eccessivamente appiattita, quindi con un influenza minima della
saturazione.
Procedo ora alla determinazione della marcia a vuoto della macchina. Il metodo più semplice consiste nel contrarre alcune delle equazioni calcolate precedentemente in maniera tale da aver un dato incognito
opportuno in funzione di un coefficiente, il quale andrà a moltiplicare una variabile ricavata a sua volta da precedenti equazioni. Lo scopo è quello di avere, partendo da un parametro iniziale, il flusso di traferro Pt, una serie
di altri parametri collegati in maniera diretta o indiretta a quello di partenza, fino ad arrivare alla forza magnetomotrice a vuoto f.m.m.. Le relazioni d’interesse utilizzate per calcolo in serie dei vari punti della caratteristica sono :
GIOGO STATORE
` Pt
` Bgs = 2,181·Pt ; dalla lettura della caratteristica B-H si ricava :
` Hgs , da cui il valore Vgs della tensione magnetica nel giogo di statore
con la relazione : ` Vgs =Hgs lgs = Hgs 0,7442 DENTI DI STATORE ` t d stip t c i ds b l K B l
B = =0,242 ; dalla lettura della caratteristica B-H si ricava :
` Hds, da cui il valore 2 Vdsdella tensione magnetica nei denti :
` 2 Vds =2 (Hd hcava)=0,242 Hds
POLI
` Bt =1,428 t, mentre come tensione magnetica risultante avremo :
` Vt = Ht = Bt 4 ' 3,8853 10 2 2 ` Vep =2 Vt +2 Vds +Vgs ` di =2 Vep
(
%ep +%np)
µo =37,05 10 7 Vep` Hnp; si può calcolare la tensione magnetica che comete ai poli : ` 2 Vnp =2
(
Hnp lnp)
=0,616 Hnp GIOGO DI ROTORE ` n gr n gr S B = =0,6282 ; dalla curva di magnetizzazione ottengo :
` Hgr; la tensione magnetica del giogo della ruota corrispondente risulta :
` Vgr =Hgr lgr =0,5806 Hgr
FORZA MAGNETOMOTRICE
` F.M.M.=Vep +2 Vnp +Vgr
Si procederà adesso al tracciamento delle caratteristiche di
magnetizzazione della macchina , t f. mm. .. Calcolata per punti utilizzando
tutte le relazioni già espresse nei precedenti paragrafi.
I dati ottenuti per valore di flusso t crescenti verranno poi tabellati con i
Tab.3.1 - Tabella riassuntiva degli andamenti di 6,B,H e V nel funzionamento a vuoto et Bgs Bds Bt Hgs Hds Vgs 2Vds 2Vt Vep 0,1 0,218 0,266 0,143 41 45 30,512 10,89 5555,98 5597,382 0,15 0,327 0,398 0,214 46 54 34,233 13,07 8314,54 8361,843 0,20 0,436 0,532 0,286 51 63 37,233 13,07 8314,54 11164,67 0,25 0,545 0,665 0,357 56 74 41,675 17,91 13870,52 13930,11 0,30 0,654 0,798 0,428 61 87 45,396 21,05 16629,08 16695,53 0,35 0,763 0,931 0,499 66 111 49,117 26,86 19387,65 19463,63 0,40 0,872 1,064 0,571 71 128 52,838 30,98 22185,06 22268,88 0,45 0,981 1,197 0,646 76 350 56,559 84,7 25099,04 25240,29 0,50 1,090 1,329 0,714 81 830 60,280 200,86 27741,04 28002,18 0,55 1,199 1,462 0,785 86 940 64,001 227,48 30499,61 30791,091 0,60 1,308 1,594 0,857 91 420 67,722 1016,4 33297,02 34381,142 0,66 1,439 1,755 0,942 96 4800 71,44 1161,6 36639,04 36639,04 0,71 1,548 1,888 1,014 128 8195,5 95,258 1983,31 393996,94 41475,51 0,76 1,657 2,021 1,085 240 12159,91 178,608 82942,69 42155,51 45276,801 0,81 1,766 2,154 1,156 280 12927,2 208,4 3128,4 44914,1 48250,9 0,86 1,875 2,287 1,228 360 13697,47 267,9 3314,8 47711,5 51294,2 0,91 1,985 2,42 1,299 450 14461,75 334,89 3499,7 50470 54304,6 0,96 2,094 2,55 1,37 520 15229,03 386,9 3685,4 53228,6 57300,9 1,01 2,203 2,68 1,44 760 15996,32 565,6 3871,11 55948,3 60385,03 1,21 2,64 3,22 1,7 2100 19065,44 1562,82 4613,84 66050,1 72226,76
Tab.3.2 - Tabella riassuntiva degli andamenti di 6,B,H e V nel funzionamento a vuoto edi en Bnp Bgr Hnp Hgr 2Vnp Vgr f.m.m. 0,021 0,121 0,23 0,076 12 8 7,39 4,67 5609,44 0,031 0,181 0,34 0,114 19 11 11,70 6,45 8379,99 0,041 0,241 0,46 0,151 26 14 16,02 8,20 11188,89 0,052 0,302 0,57 0,189 33 17 20,33 9,96 13960,39 0,062 0,362 0,67 0,227 41 19 25,27 11,13 16731,92 0,072 0,422 0,80 0,265 49 22 30,2 12,89 19506,72 0,083 0,483 0,92 0,303 60 25 36,96 14,64 22320,48 0,094 0,544 1,03 0,342 76 28 46,82 16,41 25303,53 0,10 0,6 1,14 0,377 105 30 64,68 17,58 28084,44
CAPITOLO 4
Funzionamento a carico
Avvolgimento rotorico
Funzionamento in corto circuito
4.1 Funzionamento a carico.
Un generatore sincrono funziona a carico, quando si collegano i morsetti del generatore con un circuito di utilizzazione, quando si chiude cioè
l’interruttore del circuito di carico della macchina. Il generatore sincrono a carico assorbe dal suo motore primo la potenza meccanica ed eroga la potenza elettrica assorbita dal circuito utilizzatore. Quando il generatore sincrono funziona a carico, le fasi dell’avvolgimento indotto sono
attraversate dalle correnti di carico, che creano nell’interno della macchina un flusso di reazione; i fenomeni prodotti da tale flusso magnetico si
chiamano fenomeni di reazione di armatura della macchina sincrona. Esaminiamo i fenomeni di reazione di armatura della macchina nelle diverse condizioni di carico.
Se il generatore è chiuso su di un carico ohmico, le correnti di carico
risultano in fase con le f.e.m. ed hanno il senso entrate nei conduttori sotto l’influenza del polo nord ed il senso uscente nei conduttori sotto
l’influenza dell’ altro polo.
Tali correnti generano il flusso magnetico di reazione dalla macchina : il complesso delle linee di flusso che si chiudono nell’aria senza interessare il ferro dell’induttore, si chiama flusso di dispersione; il complesso delle linee di flusso,che si chiudono nel ferro dell’induttore, interessando un solo polo induttore, si chiama flusso torcente o trasverso.
Il flusso trasverso ha per effetto di modificare la distribuzione del flusso sotto i poli della macchina : si ha un addensamento delle linee di flusso sotto il bordo dei poli in cui le linee del flusso induttore e le linee del
Se il generatore sincrono è chiuso su di un carico puramente induttivo, le correnti di carico risultano sfasate di 90o i ritardo rispetto alla f.e.m.
indotte. Il flusso magnetico di reazione si compone anche in questo caso di due parti : il complesso delle linee di flusso, che si chiudono nell’aria
senza interessare il ferro dell’induttore ( flusso di dispersione ), ed il complesso delle linee di flusso che si chiudono attraverso i poli della macchina, detto flusso antagonista o contrario, perchè agisce nel circuito magnetico della macchina in senso contrario al flusso induttore,
esercitando un’azione smagnetizzante, il flusso utile della macchina, chiusa su di un carico induttivo, per l’azione smagnetizzante del flusso di reazione, è alquanto minore del flusso induttore. Se il generatore sincrono trifase è chiuso su di un carico puramente capacitivo, le correnti nei
conduttori attivi sono sfasate di 90o in anticipo rispetto alle f.e.m. indotte, il senso delle correnti nei conduttori è in ogni istante opposto a quello che si ha nella macchina con carico induttivo. Il flusso magnetico di reazione si compone anche qui di due parti : il complesso delle linee di flusso che si chiudono nell’aria ( flusso di dispersione ), ed il complesso delle linee di flusso, che si chiudono attraverso i poli della macchina, agendo nello stesso senso del flusso induttore, esercitando quindi un’azione
magnetizzante. I poli indotti di reazione ruotono al sincronismo con i poli induttori e sono affacciati ai poli induttori di nome contrario. Il flusso utile della macchina, chiusa su di un carico capacitivo, per l’azione magnetica del flusso di reazione è alquanto maggiore del flusso induttore.
Inoltre, poiché il nostro alternatore lavorerà in parallelo su rette di potenza prevalente, si troverà nella così detta situazione di sincrono vincolata; le regolazioni che si esercitano, sono essenzialmente due :
h variazione della corrente di eccitazione rotorica;
h regolazione della copia meccanica sull’asse della macchina. Variando la corrente di eccitazione rotorica, l’alternatore si può
comportare sia come sorgente di potenza reattiva ( SOVRECCITAZIONE ), sia come “ consumatore “ di potenza reattiva ( SOTTO ECCITAZIONE ). Variando invece la coppia sull’asse della macchina, varia la potenza attiva che il generatore inietta nella rete.