Trasformatore. (versione del ) Schema di principio

Transcript

1 Trasormaore versone el -- Schema prncpo l rasormaore è una mahna elerca saca prva par n movmeno E cosuo a ue avvolgmen e prmaro e seconaro aven rspevamene e spre avvol su un nucleo maerale erromagneco E un componene a ue pore che consene raserre poenza elerca ra ue crcu elerc non collega ra loro, ma aoppa per mezzo un crcuo magneco

2 poes sul campo magneco Se gl avvolgmen sono percors a correne vene generao un campo magneco S assume che le lnee lusso abbano anamen qualav corrsponen a re p nca n gura lnee che s svluppano neramene nel nucleo e s concaenano con enramb gl avvolgmen lnee che s svluppano n pare n ara e s concaenano con un solo avvolgmeno 3 Fluss nuzone magneca l lusso nuzone magneca ovuo a lnee campo che s concaenano con enramb gl avvolgmen è eo lusso prncpale luss concaena con l solo avvolgmeno prmaro o l solo avvolgmeno seconaro sono e luss spersone a rluanza e ub lusso spersone è eermnaa prevalenemene a ra n ara è sempre leco rascurare gl ee non lnearà el nucleo e assumere che luss spersone sano proporzonal alle corren, nuanze spersone e sono correlae a sol luss spers, qun non rappresenano le nuanze e ue avvolgmen 4

3 5 Fluss nuzone magneca Fluss oal concaena con gl avvolgmen c c 6 Equazon nerne Crcuo prmaro ressenza ell avvolgmeno prmaro Crcuo seconaro ressenza ell avvolgmeno seconaro Crcuo magneco rluanza el nucleo c v c v

4 Equazon n conzon regme snusoale poes l prmaro è almenao a una ensone v snusoale l seconaro è collegao a un carco lneare E possble rascurare gl ee non lnear nel nucleo n conzon regme ue le granezze penen al empo varano con legge snusoale E possble applcare la rasormaa Senmez alle equazon nerne 7 Ee sspav n un rasormaore el moello svluppao no a a queso puno s è enuo cono solo egl ee sspav ovu alle ressenze egl avvolgmen pere nel rame Alr enomen sspav avvengono all nerno el nucleo magneco pere nel erro Pere per corren parasse corren Foucaul Se l lusso nuzone magneca nel nucleo vara nel empo all nerno el nucleo s hanno elle orze eleromorc noe A causa ella conucblà el maerale erromagneco all nerno el nucleo s hanno elle corren Dsspazone energa per eeo Joule Pere per seres 8

5 Corren parasse nuzone magneca B unorme, orogonale alle sezon rasversal e varable con legge snusoale B BM cos S può pensare che n ogn sezone rasversale el nucleo essano e crcu elerc elemenar Se S nca l area ella sezone rahusa a un crcuo elemenare, l lusso concaenao è SB M cos Forza eleromorce noa e SBM sen EM sen Se è la ressenza un crcuo elemenare, la poenza mea sspaa n un peroo è EM S BM P 9 Corren parasse a raazone preceene gusca nuvamene la ormula sememprca p CP CP B M p CP poenza sspaa per unà peso el maerale requenza B M nuzone massma CP cosane penene alla orma ella sezone e al maerale nversamene proporzonale alla ressvà Per rurre le pere ovue alle corren parasse s ulzzano leghe a elevaa ressvà erro-slco s rcorre alla lamnazone el nucleo

6 amnazone el nucleo l nucleo è ormao a sol lamern sovrappos e sola ra loro e corren parasse s possono rchuere solo all nerno e lamern percors neressa alle corren parasse hanno sezone mnore ressenza pù elevaa a parà.e.m. noa s hanno corren mnor l area elmaa alle lnee correne è mnore ruzone el lusso concaenao e qun ella.e.m. noa amnazone el nucleo el caso un nucleo lamnao, la poenza sspaa per unà peso può essere espressa meane la relazone p CP k CP B M p CP poenza sspaa per unà peso el maerale requenza B M nuzone massma spessore un lamerno k CP cosane penene al maerale

7 Pere per seres S consera una bobna ormaa a spre avvola su un nucleo oroale maerale erromagneco l lunghezza mea el crcuo magneco S area ella sezone rasversale ressenza ell avvolgmeno ale la relazone C v l lusso concaenao con l avvolgmeno è C S B Dalla legge Ampere s oene Hl 3 Pere per seres n un nervallo nnesmo l energa assorba all avvolgmeno è v C Quesa relazone può essere posa nella orma v Hl S B ls = volume el nucleo H B l prmo aeno è l energa sspaa per eeo Joule HB rappresena l energa per unà volume assorba al campo magneco 4

8 Pere per seres 3 S a varare perocamene la correne n moo che l maerale erromagneco sa soggeo a ccl seres Complessvamene n ogn cclo vene assorba, per unà volume, l energa w H B Dsspazone energa convera n calore l valore ell energa sspaa n un cclo corrspone all area elmaa al cclo seres 5 Pere per seres 4 H B H B 6

9 Pere per seres 5 A ogn cclo seres corrspone un energa sspaa per unà volume par all area rahusa al cclo sesso e pere per seres nel nucleo un rasormaore penono al numero ccl seres nell una empo, eermnao alla requenza all area el cclo seres, eermnaa al valore massmo ell nuzone magneca B M a poenza sspaa può essere espressa meane la ormula sememprca.6 p k BM p poenza sspaa per unà peso requenza B M nuzone massma k cosane penene al maerale 7 Dpenenza alle enson e alla requenza Pere per corren parasse: Pere per seres: p k B p CP.6 M k CP B M Se s rascura la caua ensone su e s ha SB Se è ssaa, l valore massmo ell nuzone magneca B M è crca nversamene proporzonale alla requenza le pere per corren parasse sono pracamene cosan al varare le pere per seres mnuscono al crescere Se è ssaa, B M è reamene proporzonale all ampezza v le pere aumenano all aumenare ell ampezza v 8

10 9 appresenazone elle pere nel erro Per enere cono elle pere nel erro s può mocare l moello nrouceno un erzo avvolgmeno zo carcao a una ressenza l valore ella ressenza e l numero spre ell avvolgmeno vanno scel n moo che la poenza sspaa su conca con la poenza sspaa a causa elle pere nel erro appresenazone elle pere nel erro Per l avvolgmeno zo vale la relazone Con l erzo avvolgmeno l equazone el crcuo magneco vene coè e equazon nerne venano

11 Trasormaore eale l rasormaore eale è caraerzzao alle seguen propreà: avvolgmen con ressenza nulla assenza luss spers = nucleo con permeablà nna assenza ee sspav nel nucleo n quese conzon le equazon nerne vengono Trasormaore eale a poenza assorba a prmaro vene rasera negralmene n usca al seconaro v v rapporo rasormazone rapporo spre Smbolo Equazon caraersche v v v v p Poenza assorba

12 3 Trasormazone ell mpeenza carco Z C Z Z C C C eq Z Z mpeenza equvalene a ermnal el prmaro un rasormaore eale con l seconaro carcao a un mpeenza Z C è par all mpeenza carco molplcaa per l quarao el rapporo spre 4 Trasermeno mpeenza Z Z Un mpeenza n sere al seconaro può essere poraa n sere al prmaro molplcaa per l quarao el rapporo spre

13 5 Trasermeno mpeenza Z Z Un mpeenza n parallelo al seconaro può essere poraa n parallelo al prmaro molplcaa per l quarao el rapporo spre 6 Correne magnezzane e correne ava equazone el crcuo magneco può essere posa nella orma Correne magnezzane a correne magnezzane conce con la correne che crcolano nell avvolgmeno prmaro con prourrebbe l lusso Correne ava a correne ava eermna le pere nel nucleo a a

14 7 Correne magnezzane e correne ava S ncano con E e E le.e.m. ovue al lusso prncpale a correne ava a è n quaraura con è n ase con E S può porre a correne magnezzane è n ase con è n quaraura con E S può porre X E a E E E X = reaanza magnezzane = ressenza pera el nucleo 8 Crcuo equvalene S rscrvono le equazon nerne aceno uso elle enzon preceen E E E X a X a E E E E possble rappresenare quese equazon meane un crcuo equvalene

15 9 Crcuo equvalene E E E X a 3 Crcuo equvalene rero a prmaro S ulzza la propreà rasermeno ell mpeenza

16 3 Crcu equvalen semplca D solo la caua ensone su e è molo pola n quese conzon s ha E S può semplcare l crcuo equvalene, sposano l ramo - X n queso moo e rsulano n sere con e 3 Crcu equvalen semplca Faceno uso ella propreà rasermeno ell mpeenza, l ramo può essere sosuo con un ramo poso n sere al seconaro

17 Crcu equvalen semplca 3 Se è rascurable rspeo a come avvene n generale per un rasormaore n conzon nomnal è possble semplcare ulerormene crcu equvalen elmnano l ramo ormao a e X re equvalen app 33 Crcu equvalen semplca 4 Se la ensone el prmaro è mposa, la ensone e la correne el seconaro non penono al ramo ormao a e X e qun possono essere eermnae aceno uso el crcuo equvalene semplcao 34

18 npenenza el lusso alle conzon carco Se la caua ensone su e è rascurable s ha E Se è ssao come avvene normalmene è ssao anche l valore el lusso, che qun rsula pracamene npenene alle conzon carco el rasormaore Dall equazone el crcuo magneco s rcava che eve essere cosane anche la quanà Se una varazone el carco prouce una varazone ella correne el seconaro, l rasormaore reagsce con una varazone ella correne el prmaro ale a manenere cosane la erenza ra proo amperspre a prmaro e seconaro 35 Da arga Un rasormaore è caraerzzao a un nseme valor nomnal che ne enscono le presazon a n elle garanze e el collauo Ques valor, asseme a alre normazon, sono rpora su una arga apposa sul rasormaore a arga Alcun e prncpal a arga sono: Frequenza nomnale: n [Hz] Tensone nomnale prmara valore ecace: n [] Tensone nomnale seconara a vuoo valore ecace: [] apporo nomnale rasormazone: n / Poenza nomnale apparene: S n n n n [A] Correne nomnale prmara valore ecace: n [A] Correne nomnale seconara valore ecace: n [A] 36

19 Prova a vuoo Al prmaro vene applcaa una ensone valore nomnale l seconaro vene lascao apero Correne el prmaro a l valore è molo nerore al valore nomnale le pere nel rame sono rascurabl a caua ensone su e è nulla a caua ensone su e e molo pola rspeo al valore n conzon nomnal l rapporo / s enca con quello un rasormaore eale rapporo rasormazone nomnale E e qun a hanno pracamene valor nomnal le pere nel erro concono con quelle relave al unzonameno nomnale 37 Prova a vuoo l comporameno a vuoo el rasormaore può essere escro meane paramer: Correne a vuoo percenuale % = correne a vuoo el prmaro n Poenza a vuoo percenuale P P % P S = poenza ava assorba a vuoo n Faore poenza a vuoo P cos n re paramer non sono npenen ra loro ao che rsula n cos P % % cos n n 38

20 Prova a vuoo 3 o paramer S n, n, % e cos, aceno rermeno al crcu equvalen semplca, è possble calcolare valor e X P Q P % cos S n anaros X P Q n n 39 Prova n corocrcuo Se l seconaro è chuso n corocrcuo = = mpeenza X è n parallelo con l mpeenza e X possono essere rascurae perché normalmene e sono molo pole Correne el prmaro 4

21 Prova n corocrcuo e mpeenze ovue alle ressenze egl avvolgmen e alle nuanze spersone sono molo pole Se la ensone a prmaro ha valore nomnale le corren possono rsulare molo gran rspeo a valor nomnal eessvo surrscalameno ovuo all eeo Joule possbl ann ovu alle orze ra gl avvolgmen prooe alle corren ella prova n corocrcuo l rasormaore vene almenao con una ensone, valore ecace nerore a, ale a are crcolare nel seconaro una correne valore nomnale 4 Prova n corocrcuo 3 e corren e hanno valore nomnale a rgore queso vale solo per l, ma con oma approssmazone s può renere vercao anche per le pere nel rame sono pracamene concen con quelle relave al unzonameno nomnale ha un valore molo neror a quello nomnale la correne a e hanno valor molo pol rspeo a valor n conzon nomnal le pere nel erro sono rascurabl l rapporo / s enca con quello un rasormaore eale 4

22 Prova n corocrcuo 4 l comporameno el rasormaore n corocrcuo può essere escro meane paramer: Tensone corocrcuo percenuale v % = Tensone corocrcuo el prmaro n Poenza corocrcuo percenuale P P % P S = poenza ava assorba n corocrcuo n Faore poenza n corocrcuo P cos n re paramer non sono npenen ra loro ao che rsula n cos P% v% cos n n 43 Prova n corocrcuo 5 o paramer S n, n,, v % e cos, aceno rermeno a crcu equvalen semplca, è possble calcolare valor e X o e X P Q v P % cos S n anaros n X Sn n P Q n n X n Sn P Q n n 44

23 enmeno Trasormaore almenao a prmaro a una ensone snusoale con l seconaro collegao a un mpeenza carco enmeno P P P poenza ava assorba al prmaro P poenza ava ceua al carco rasormaor, esseno mahne sache, hanno renmen molo eleva olre l 99.5% per rasormaor grane poenza a enzone non è aaa per la msura el renmeno P e P sono poco verse ra loro la valuazone el rapporo è molo sensble agl error msura e poenze n goco possono essere molo elevae 45 enmeno convenzonale l renmeno convenzonale è eno alla relazone P C P P P Cu Fe P poenza ava ceua al carco P Cu poenza sspaa a causa elle pere nel rame P Fe poenza sspaa a causa elle pere nel erro a msura el renmeno convenzonale el rasormaore rchee la valuazone elle pere nel rame e nel erro può essere eeuaa meane una prova n corocrcuo e una prova a vuoo l renmeno nomnale corrspone al renmeno convenzonale oenuo con P S n poenza nomnale el rasormaore 46

24 enmeno convenzonale l renmeno pene alle conzon carco a poenza ava ceua al carco è P a poenza sspaa per le pere nel rame è Se la ensone el prmaro è ssaa, le pere nel erro sono pracamene npenen alla correne nel carco l renmeno convenzonale s può esprmere come cos P Cu C cos cos P Fe 47 enmeno convenzonale 3 S assume che sa ssao l valore el aore poenza S può vercare che al varare el valore ecace ella correne l renmeno è massmo quano P C Fe PFe coè quano le pere nel rame e nel erro sono ugual 48