LA CONVERSIONE STATICA ELETTRICA/ELETTRICA

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1 A COVERSIOE STATICA EETTRICA/EETTRICA a conversone statca elettrca/elettrca può avvenre n due mod: converttor statc a semconduttor dspostv elettromagnetc (trasformator) I

2 a conversone statca elettrca/elettrca EQUAZIOE EETTRICA d n avvolgment (trasformator): [ ] [ R ][] v + d [ ][] II

3 I TRASFORATORE PRICIPIO EEETARE DI FUZIOAETO (varable nel tempo) v v ell potes d trascurare le resstenze degl avvolgment e le pere ne crcut magnetc, rsulta: v v v v TRASFORAZIOE DI EERGIA EETTRICA I EERGIA EETTRICA

4 Il TRASFORATORE è una macchna elettrca statca che realzza una trasformazone d energa elettrca n elettrca n modo reversble cambando valor della tensone e della corrente. OTIVAZIOI PER IPIEGO DEI TRASFORATORI I IEE DI POTEZA: la tensone nomnale de generator d energa elettrca è lmtata, per ragon costruttve, a 0-30 kv; l trasporto dell energa elettrca deve avvenre ad elevate tenson (sno anche a 000 kv) per motv d economa; la tensone degl mpant utlzzator deve essere contenuta n poche centnaa d Volt per motv d scurezza; può essere necessaro solare elettrcamente due crcut. I CIRCUITI EETTROICI: per modfcare le mpedenze de crcut; per solare elettrcamente due crcut; altr mpegh.

5 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE Il crcuto magnetco è costtuto da lamern magnetc. el caso OOFASE s dstngue: TRASFORATORE A COOA VERTICAE TRASFORATORE A ATEO ORIZZOTAE 3

6 el caso TRIFASE: TRASFORATORE TRIFASE A 3 COOE A B C TRASFORATORE TRIFASE A 5 COOE A B C 4

7 EQUAZIOI DI FUZIOAETO DI U TRASFORATORE OOFASE A AVVOGIETI v v.b.: Con e s ndcano genercamente due avvolgment, uno d bassa tensone (b.t.) e l altro d alta tensone (A.T.). In generale s prefersce non parlare d avvolgmento prmaro e secondaro n quanto l trasformatore è una macchna perfettamente reversble. 5

8 e equazon d funzonamento s deducono da quelle general d un sstema d n avvolgment: [ ] [ ][] [ ][] d [ ] [ ][] [ ] v R + + ove: + + l m l + m l l l l l l m m m m m m 6

9 Rcordamo la relazone che lega l flusso magnetco alla forza magnetomotrce e alla permeanza Λ: v Λ Λ m flusso magnetco dovuto al crcuto che s concatena col Λ m flusso magnetco dovuto al crcuto che s concatena col ( ) Λ Λ m m ( ) Λ Λ m m 7

10 ( Λ ) Λ m m ( Λ ) Λ m m m m flusso sostenuto da che s concatena con gl altr avvolgment e coè con m flusso sostenuto da che s concatena con gl altr avvolgment e coè con m m m 8

11 + d R 0 0 R v v Dall equazone d OH n regme comunque varable rsulta: e qund: d d R v + + d d R v + +.B.: [] costante [] costante per effetto della IEARITÀ DEI CIRCUITI AGETICI per effetto d assenza d moto relatvo tra gl avvolgment 9

12 CIRCUITI EQUIVAETI Il trasformatore Il crcuto equvalente corrspondente è l seguente: R R v v Questo crcuto equvalente può essere modfcato cambando la struttura delle equazon d funzonamento..b.: Ad ogn equazone è sempre possble fare corrspondere un crcuto equvalente: v R R v 0

13 d d v R + + d d R + + v Il trasformatore aggungendo e toglendo alcun termn: d d d d v R d d d d R v ordnando: ( + ) d d v R ( ) + + ( + ) d d v R ( ) + +

14 Il crcuto equvalente corrspondente è l seguente: R - - R ( + ) v v È possble arrvare ad un altro crcuto equvalente pù semplce ntroducendo l flusso totale che s concatena con gl avvolgment e ed assocando a tale flusso una corrente ( 0 0 ):

15 S ntroducono fluss concatenat con due avvolgment ( e ): ( + m ) + l + ( + m ) + + l Sosttuendo le espresson d m, m e (ved pag. 8) rsulta: l + + l + + l + ( ) 0 l + + l + + l + Il totale flusso 0 s può pensare assocato ad una corrente 0 che percorre uno solo de due avvolgment (avvolgmento oppure avvolgmento ). ( ) 0 3

16 Supponendo che la corrente 0 percorra l avvolgmento e mponendo l uguaglanza delle f.m.m. prodotte da due avvolgment con 0 rsulta: + 0.B.: a f.m.m. + sostene anche fluss l e l che sono fluss DISPERSI a fn della trasformazone dell energa n quanto s concatenano solo con uno solo de due avvolgment. Analogamente 0 sostene tutt fluss present, tra qual anche 0. ove ' ' Dall espressone d 0 rsulta: corrente che deve crcolare nell avvolgmento per creare una f.m.m. uguale a quella creata dalla corrente quando percorre l avvolgmento egame tra 0 e 0 4

17 I total fluss concatenat e : Rcordando le espresson d m e (ved pag. 8) rsulta: l l l l l m 0 m + l 0 m + l 5

18 Dal sstema d equazon general d funzonamento: d v R + d R + v e d d 0 d v R + l + m R + l + e d d 0 d v R + l + m R + l + e e Sulla base d queste due equazon è possble costrure un crcuto equvalente (sempre equvalente agl effett estern): e 6

19 e ' e R l R l 0 v m e e v S not che: TRASFORATORE IDEAE l effetto de fluss dspers è rcondotto a quello d una caduta d tensone nduttva; la tensone a cap d m s ndca con e e rappresenta una f.e.m. ndotta nell avvolgmento secondo la legge generale dell nduzone: d e 0 m 7

20 S ntroduce un TRASFORATORE IDEAE che realzza una trasformazone senza pere da e e : d e 0 m 0 e m e d e e e poché: e ' e ' Il crcuto equvalente (agl effett estern) è qund costtuto da un trasformatore deale e da pù element concentrat deal (R, ) al d fuor del trasformatore deale. Il blanco del trasformatore deale è: e ' e e e e e ' 8

21 8 Il trasformatore funzona se la tensone d almentazone vara nel tempo (O FUZIOA I CORRETE COTIUA). Per evtare la saturazone del nucleo, la tensone d almentazone deve essere alternata a valor medo nullo. a corrente 0 s defnsce CORRETE AGETIZZATE n quanto ad essa è assocato l flusso che s concatena con tutt e due gl avvolgment. Il valore d questa corrente dpende dalla tensone v depurata dalle cadute d tensone su R e l (con corrente nomnale, le cadute d tensone sono qualche % della tensone nomnale). a corrente 0 è qualche % della corrente nomnale. 9

22 COE FUZIOA I TRASFORATORE A REGIE Il trasformatore Utlzzando l crcuto equvalente, è possble charre alcun aspett del funzonamento del trasformatore a regme. A VUOTO: R l R 0 l 0 0 v e e v S almenta l avvolgmento, mentre l avvolgmento ha morsett apert. a corrente concde con 0 (la corrente è tutta magnetzzante) ed ha qund un valore molto pccolo (qualche % della corrente nomnale). e cadute d tensone su R e l sono qund trascurabl: v e e v A VUOTO: e v 0

23 A CARICO: n (nomnale) R l l R 0 v m e e Z v Con corrente nomnale s hanno delle cadute d tensone su R e d una corrente: 0 ' 0 l per effetto Queste cadute (par a qualche % della tensone nomnale) non portano a grand varazon d 0 rspetto al funzonamento a vuoto.

24 A CARICO: all aumentare d aumenta la corrente assorbta dall avvolgmento e aumentano le cadute d tensone e qund 0 tende a dmnure: dmnuscono 0 0 e e v e v v e e '

25 I CORTO CIRCUITO: v 0 R l l R 0 v m e e v 0 Con tensone nomnale applcata, la corrente d corto crcuto è >> n e qund anche >> 0. Rsulta qund: ' come per l trasformatore deale 3