Costruzioni_18_Sincrono

La macchina sincrona(2° parte)

Lucia FROSINILucia FROSINI

Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Università di PaviaE-mail: [email protected]

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Espressione della coppia elettromagnetica

L. Frosini

Espressione della coppia elettromagneticaRiprendiamo il circuito equivalentemonofase trovato per una macchina

Is fase = IreteXs Rs

monofase trovato per una macchinasincrona, in cui inseriamo ora anche ilparametro resistivo, che tiene conto delle E0 = E0(Iecc) Vs fase = Vretep ,perdite per effetto Joule di statore.

L’impedenza sincrona è definita come:

s fase rete

p

sss jXRZ +=s

sXR

=γtan

Sia δ l’angolo di carico con cui il vettore E0

anticipa il vettore Vrete nel funzionamento jXsIs

E0

γ

s

anticipa il vettore Vrete nel funzionamentoda generatore.

V

δΙecc

RsIs

γ

2

Vrete

Isϕ

RsIs


L. Frosini

Espressione della coppia elettromagneticaLa corrente scambiata tra generatore e rete è data da:

( )sss

rete

ss

retes jXR

ZVE

jXRVEI −⋅

−=

+−

= 200

Trascurando tutte le perdite interne al generatore, ad eccezione delle perditeper effetto Joule di statore, possiamo esprimere la potenza meccanicaall’albero come:all albero come:

E i di l i l tt ti t t l t issemmeccanica IECP ×⋅=⋅= 03ω

E quindi la coppia elettromagnetica come rapporto tra la potenza meccanica ela velocità di sincronismo:

pP 33s

ps

ss

meccanicaem IE

pIEPC ×⋅

⋅=×⋅== 00

33ωωω

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dove ω è la pulsazione delle grandezze elettriche e “x” il prodotto scalare.


L. Frosini

Espressione della coppia elettromagneticaSviluppiamo il prodotto:

⎞⎛( )⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅

−×⋅

⋅== ss

s

retep

s

meccanicaem jXR

ZVEE

pPC 20

03ωω

⎟⎟⎞

⎜⎜⎛ −

−−

×⋅⋅

= 20

20

03 rete

srete

sp

emVEjXVERE

pC ⎟

⎠⎜⎝

220s

ss

sem Zj

Zωquesto prodotto scalare è = 0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅−

⋅⋅= δδ

ωsincos

320202

20 s

retes

retesp

em ZXVE

ZRVE

ZREp

C⎠⎝ω sss ZZZ

⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

+⋅⋅

= δγδγγ sincoscossinsin3 20 sssp ZVEZVEZEp

C

4

⎟⎟⎠

⎜⎜⎝

⋅+⋅−= δδω

sincos 20202s

retes

retes

em ZVE

ZVE

ZC


L. Frosini


( )⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

−⋅⋅

+⋅⋅

= δγδγγ cossinsincossin3 0

20 retep VEEp

C ( )⎟⎟⎠

⎜⎜⎝

+= δγδγγω

cossinsincossinss

em ZZC

⎞⎛3 2 VEEp ( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅

⋅+⋅

⋅= γδγ

ωsinsin

3 020

s

rete

s

pem Z

VEZEp

C

3 20⋅ p Ep

s

retepem Z

VEpC ⋅⋅

= 03ω

γω

sin3 0 ⋅=

s

pem Z

EpC

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L. Frosini

Espressione della coppia elettromagneticaL’andamento della coppia elettromagnetica in funzione dell’angolo δ mostrache il segno della coppia è positivo nel funzionamento da generatore: questoche il segno della coppia è positivo nel funzionamento da generatore: questosignifica che la coppia, esercitata dall’alternatore sull’albero, è positiva quandocontrasta con il verso di rotazione.

Se si trascura la resistenza di fase di statore (γ=0) si ottiene l’espressioneapprossimata della coppia elettromagnetica di un alternatore:pp pp g

δω

sin3 0 ⋅

⋅⋅≈ retep

em ZVEp

C

Secondo questa espressione, ad angoli di carico δ>0 (E0 in anticipo rispetto alvettore Vrete) corrispondono coppie positive e quindi il funzionamento della

ω sZ

vettore Vrete) corrispondono coppie positive e quindi il funzionamento dellamacchina è effettivamente da generatore.

Per angoli di carico δ<0 (E0 in ritardo rispetto al vettore Vrete), il segno della

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g ( 0 p rete), gcoppia si inverte e la macchina funziona da motore.


L. Frosini

Espressione della coppia elettromagneticaSia la coppia che la potenza meccanica, trasferibili all’alternatore da parte delmotore primo hanno un valore massimo in corrispondenza di un angolo dimotore primo, hanno un valore massimo in corrispondenza di un angolo dicarico δ = 90°:

VEp⋅3 VE ⋅0

Oltre questi valori di coppia e di potenza meccanica l’alternatore non è più in

s

retepem Z

VEpC

MAX⋅

≈ 03ω s

retem Z

VEPMAX

⋅⋅≈ 03

Oltre questi valori di coppia e di potenza meccanica, l alternatore non è più ingrado di equilibrare il motore e, pertanto, il sistema motore-alternatoretenderebbe ad accelerare perdendo il sincronismo con la rete elettrica etenderebbe ad accelerare perdendo il sincronismo con la rete elettrica eoriginando un funzionamento inaccettabile.

Si parla di fenomeno della perdita del passo: la macchina viene percorsa daSi parla di fenomeno della perdita del passo: la macchina viene percorsa dauna corrente di intensità molto elevata, che determina l’intervento delle sueprotezioni, scollegandolo dalla rete; se non intervengono le protezioni, si può

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avere un danneggiamento della macchina.


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Espressione della coppia elettromagneticaA causa di problemi di instabilità, la macchina viene regolata in modo dalavorare con angoli di carico δ intorno a 45°lavorare con angoli di carico δ intorno a 45 .

Si noti che il valore massimo possibile di trasferimento di potenza meccanicaall’albero (e conseguentemente di potenza elettrica verso la rete) dipende traall albero (e conseguentemente di potenza elettrica verso la rete), dipende, tral’altro, dalla f.e.m. a vuoto E0 e dalla massima corrente di eccitazionesopportabile dalla macchina.pp

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Regolazione della potenza attiva e reattiva

L. Frosini

Regolazione della potenza attiva e reattivaAvendo definito il concetto di reattanza sincrona e il circuito equivalenterelativo è ora possibile analizzare in termini di diagrammi vettoriali e in modorelativo, è ora possibile analizzare, in termini di diagrammi vettoriali e in modopiù rigoroso rispetto a quanto visto in precedenza, la regolazione dellapotenza attiva e reattiva prodotta dall’alternatore.p p

Si consideri il diagramma vettoriale seguente (in cui di nuovo trascuriamo Rs),relativo ad una certa situazione di carico dell’alternatore:

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L. Frosini

Regolazione della potenza attiva e reattivaLa potenza elettrica attiva P e la potenza reattiva Q inviate in retedall’alternatore sono date da:dall alternatore sono date da:

ϕcos33 sretesreteelettrica IVIVPP ⋅⋅=×⋅==

f d d l ll

ϕsin3 srete IVQ ⋅⋅=

In figura sono evidenziati due segmenti proporzionali alle potenze attiva P ereattiva Q (cioè rispettivamente a Iscosϕ e Issinϕ).

Si ti h il l d ll t i di t è fiSi noti che il valore della tensione di rete è fisso.

Quindi, se si vuole regolare la potenza reattiva Q erogata in rete mantenendot t l t di t tti i d l l t di it icostante la quota di potenza attiva, si deve regolare la corrente di eccitazione,

e quindi l’ampiezza della tensione E0, in modo che la punta del vettore E0 simuova su una retta orizzontale

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muova su una retta orizzontale.


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Regolazione della potenza attiva e reattivaNella figura seguente è rappresentato il caso di un aumento della potenzareattiva generata (Q’ > Q) Si noti come la regolazione della potenza reattivareattiva generata (Q > Q). Si noti come la regolazione della potenza reattiva,ottenuta secondo il procedimento indicato, non richieda la regolazione dellacoppia fornita dal motore primo.pp p

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Regolazione della potenza attiva e reattivaSi riparta ora dalla condizione di carico assunta inizialmente e si ipotizzi divariare la potenza attiva erogata (ad es aumentarla: P” > P) mantenendovariare la potenza attiva erogata (ad es. aumentarla: P > P), mantenendocostante la corrente di eccitazione.

Per far ciò si deve aumentare l’ampiezza del segmento E0senδ e quindi laPer far ciò si deve aumentare l ampiezza del segmento E0senδ e quindi lacoppia, dato che:

3 0 ⋅⋅ retep VEp

Poiché la corrente di eccitazione viene mantenuta costante rimane costante

δω

sin0 ⋅≈s

retepem Z

VEpC

Poiché la corrente di eccitazione viene mantenuta costante, rimane costanteanche l’ampiezza del vettore E0.

Quindi il vettore E deve ruotare in senso antiorario per realizzare il nuovoQuindi, il vettore E0 deve ruotare in senso antiorario per realizzare il nuovoangolo di carico δ”.

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L. Frosini


La figura illustra che l’aumento della coppia e della potenza attiva siaccompagna a una diminuzione della potenza reattiva (Q” < Q).

Per riportarsi nelle stesse condizioni di potenza reattiva di partenza, occorre

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aumentare la corrente di eccitazione, secondo il procedimento precedente.


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Regolazione della potenza attiva e reattivaIn conclusione, si possono riassumere i principi di regolazione dell’alternatorenel seguente modo:nel seguente modo:

per regolare la potenza attiva generata si deve agire sulla coppia applicataall’asse;all asse;

per regolare la potenza reattiva erogata si deve agire sulla corrente dieccitazioneeccitazione.

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Osservazione sul traferro

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Osservazione sul traferroPoiché in una macchina sincrona l’eccitazione è ottenuta attraverso un circuitoin corrente continua non si ha consumo di potenza reattiva dalla rete comein corrente continua, non si ha consumo di potenza reattiva dalla rete, comeinvece accade nella macchina asincrona.

In queste condizioni le ampiezze di traferro possono essere tenute più alte eIn queste condizioni le ampiezze di traferro possono essere tenute più alte e,a fronte di traferri massimi di pochi millimetri caratteristici dei grandi motoriasincroni, nei grandi alternatori i traferri possono raggiungere il centinaio di, g p gg gmillimetri.

La necessità di tenere alto lo spessore di traferro è particolarmente sentitanelle grandi macchine, dove l’esecuzione in piattina degli avvolgimenti distatore richiede l’adozione di cave di tipo aperto.

In questo caso, se il traferro è modesto, le perturbazioni, prodotte dalleaperture di cava sulla distribuzione del campo, possono provocare ondulazioni

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eccessive della forma d’onda della f.e.m. indotta.


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Avvolgimenti smorzatori

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Avvolgimenti smorzatoriAbbiamo visto che il generatore è in grado di erogare una potenza attiva il cuivalore cresce al crescere di δ fino a δ = 90°valore cresce al crescere di δ, fino a δ = 90 .

Durante un transitorio conseguente a una brusca variazione della coppiamotrice o di quella resistente dovuta al carico elettrico si ha funzionamentomotrice o di quella resistente dovuta al carico elettrico, si ha funzionamentodinamico del generatore: si passa da un certo angolo δ1 e si raggiunge ilnuovo angolo δ2, mediante una serie di oscillazioni pendolari.g 2, p

Queste oscillazioni sono sempre nocive, pertanto si cerca di smorzarle.

Durante queste oscillazioni, i poli induttori (di rotore) si spostano in avanti eDurante queste oscillazioni, i poli induttori (di rotore) si spostano in avanti eindietro rispetto ai poli indotti (di statore).

Questa pendolazione ha l’effetto di una perturbazione del campo magnetico,Questa pendolazione ha l effetto di una perturbazione del campo magnetico,che induce f.e.m. e quindi correnti parassite nelle masse metalliche investitedal campo (poli, avvolgimenti di eccitazione e avvolgimenti smorzatori, se

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esistenti).

Avvolgimenti smorzatori

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Avvolgimenti smorzatoriPer attutire adeguatamente questofenomeno vengono disposte sullafenomeno, vengono disposte sullasuperficie esterna del rotore delle spirein corto circuito; esse sono, in genere,; , g ,assimilabili ad una gabbia di scoiattoloe prendono il nome di avvolgimentismorzatori.

Tali avvolgimenti sono inerti quando lamacchina lavora sincrona con lafrequenza di rete, ma intervengono,

l di ill i i di l ità

Sono di solito in rame e con notevolesezione: l’azione frenante è infattid t i t d ll di i i dinel caso di oscillazioni di velocità

attorno alla velocità di sincronismo,mettendo in gioco una coppia

determinata dalla dissipazione dienergia dovuta alle correnti indotte inquesti avvolgimenti le quali devono

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mettendo in gioco una coppiaasincrona con effetto smorzante.

questi avvolgimenti, le quali devonorisultare di notevole intensità.

Nucleo di statore

L. Frosini

Nucleo di statoreIl pacco statore è costituito da lamierini magnetici legati al silicio, con bassacifra di perdita: i singoli lamierini sono punzonati sbavati e rivestiti sucifra di perdita: i singoli lamierini sono punzonati, sbavati e rivestiti suentrambi i lati con vernice resistente al calore, di classe opportuna.

I singoli lamierini sono pressatiI singoli lamierini sono pressatidurante l’impaccatura.

Il risultato è un buonIl risultato è un buoncomportamento in funzionamento,per quanto riguarda vibrazioni eper quanto riguarda vibrazioni erumore e per evitare danniall’isolamento contro massadell’avvolgimento statore.

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Nucleo di statore

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Nucleo di statore

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Nucleo di statore

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Nucleo di statoreIl pacco è sottoposto a una pressione costante da parte delle dita pressa-pacco le piastre pressa-pacco e i tiranti-chiavetta posizionati sullapacco, le piastre pressa-pacco e i tiranti-chiavetta posizionati sullacirconferenza esterna dello stesso.

Le piastre pressa-pacco possono essere in alluminio fuso temperato: agisconoLe piastre pressa pacco possono essere in alluminio fuso temperato: agisconocome schermi ed evitano surriscaldamenti delle parti terminali del paccocausati dai flussi di dispersione assiale.p

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Nucleo di statore

L. Frosini

Nucleo di statoreIl pacco assemblato, con i diversi anelli saldati ai tiranti-chiavetta, vienealloggiato all’interno della carcassa realizzando un sistema di sospensionealloggiato all interno della carcassa realizzando un sistema di sospensioneelastica, con il risultato di disaccoppiare, dal punto di vista delle vibrazioni, ilpacco dalla carcassa e quindi dalle fondazioni: discorso analogo vale per lep q g pespansioni termiche.

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Carcassa

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CarcassaLa carcassa è una struttura fatta di piastre saldate tra loro, divisaorizzontalmente in due metà e con costolature interneorizzontalmente in due metà e con costolature interne.

La sezione inferiore, con struttura a sella, permette di inserire il pacco statorecompletamente avvolto dando così l’opportunità di costruirecompletamente avvolto, dando così l opportunità di costruireindipendentemente la carcassa e il pacco ed accorciare di conseguenza ilprocesso di costruzione. La parte superiore della struttura completa lap p p pcarcassa come una sorta di coperchio con parte dei cammini di ventilazione.

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Raffreddamento di turboalternatori

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Raffreddamento di turboalternatoriFino a 300-350 MVA è possibile costruire turbo-alternatori raffreddati in aria.

I i i li t i d ll l i i i t ti dI principali vantaggi della soluzione in aria sono rappresentati da:

requisiti di sicurezza non condizionati dalla presenza dell’idrogeno;

assenza di impianti per l’idrogeno, la CO2 e le tenute d’olio;

attività di gestione, controllo e manutenzione della macchina semplificate;

tempi di montaggio e per le attività pre-operazionali e d’avviamento ridotti.

L’idrogeno invece ha i seguenti vantaggi rispetto all’aria:

Coefficiente di conducibilità termica 7 volte maggiore;

Coefficiente di convezione 1,35 maggiore;

Riduzione della contaminazione ambientale;

Riduzione del degrado elettrico degli isolanti per effluvi e scariche parziali,

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g g p p ,grazie all’assenza di ossigeno e umidità.

Avvolgimento di rotore di turboalternatori

L. Frosini

Avvolgimento di rotore di turboalternatoriL’avvolgimento rotore è generalmente costituito da conduttori cavi di rameall’argento raffreddati direttamente con flusso d’aria (per i turbo alternatori inall argento, raffreddati direttamente con flusso d aria (per i turbo alternatori inaria) che scorre assialmente: è realizzato con spire disposte concentricamentenelle cave radiali, sagomate, attorno al polo; ogni spira è costruita con due, g , p ; g pconduttori a forma di C brasati insieme in corrispondenza della linea centraledegli archi frontali.

2 12

4 31 Chiavetta

2 Fori di scarico aria in uscita

3 Conduttore in rame tubolare5

64 Isolamento cima cava

5 Isolamento contro massa

6 Isolamento di spira

78

6 Isolamento di spira

7 Isolamento fondo cava

8 Molla

9 Striscia di fondo cava

25

79

10

9 Striscia di fondo cava

10 Sottocava


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Avvolgimento di rotore di turboalternatoriLa ventilazione di tipo assiale garantisce una uniformità di temperatura insenso radiale minimizzando gli spostamenti tra le spiresenso radiale, minimizzando gli spostamenti tra le spire.

L’espansione termica di una spira ha luogo senza produzione di sforzi eccessivie pertanto senza che si provochino deformazioni permanentie pertanto senza che si provochino deformazioni permanenti.

Questo assicura un ottimo comportamento dal punto di vista termico anche inconseguenza delle rapide variazioni di caricoconseguenza delle rapide variazioni di carico.

Le cave nella zona attiva sono isolate con fogli di Nomex.

Nella zona attiva i conduttori sono isolati tra loro con un rivestimento in filatoNella zona attiva, i conduttori sono isolati tra loro con un rivestimento in filatodi vetro impregnato con resina epossidica e nelle testate con Nomex.

Delle chiavette su tutta la lunghezza in lega Cu-Ni di alta qualità bloccanoDelle chiavette su tutta la lunghezza, in lega Cu-Ni di alta qualità, bloccanol’avvolgimento in cava e chiudono la cava stessa.

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Avvolgimento di rotore di turboalternatoriIn testata dei blocchetti distanziatori infibra di vetro rinforzato tengono infibra di vetro rinforzato tengono inposizione i conduttori e delimitano alcontempo i passaggi del flusso dell’aria dip p ggraffreddamento alle testate.

Per smorzare le oscillazioni del rotore, che seguono un’improvvisa variazionedi carico, evitare un eccessivo surriscaldamento della superficie rotore incondizione di carico non simmetrico e nel assicurare un buon comportamentodurante l’avviamento tramite avviatore statico, è previsto avvolgimento

t Q t lti f bbi d lt d ibilità hsmorzatore. Questo ultimo forma una gabbia ad alta conducibilità, cheinteressa le cave occupate dall’avvolgimento.

E’ costituito dalle chiavette intere che corrono lungo tutta la cava e che sono

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E’ costituito dalle chiavette intere che corrono lungo tutta la cava e che sonorealizzate con materiale ad alta conducibilità.


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Avvolgimento di rotore di turboalternatoriIl circuito è chiuso da due anelli di ramealloggiati sotto le cappe di blindaggioalloggiati sotto le cappe di blindaggio.

Le cappe di blindaggio sono montate a caldosulle estremità delle parti attive del rotoresulle estremità delle parti attive del rotore.Sono bloccate assialmente per mezzo di unsistema a baionetta.

Il materiale delle cappe di blindaggio èamagnetico.

L’isolamento di rotore, il rame di rotore e lechiavette presentano dei fori radiali percompletare il sistema di raffreddamentodell’avvolgimento rotore, convogliando l’aria

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in canali radiali dalle sottocave fino alloscarico dell’aria al traferro.


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Avvolgimento di rotore di turboalternatoriI percorsi dell’aria di raffreddamento attraverso il rotore sono indicati in figura:

L’aria di raffreddamento fluisce tra le cappe di blindaggio (a) e l’albero perraggiungere le testate (b, c).

Da lì l’aria fluisce all’interno dei conduttori cavi, dove si divide.

Una porzione giunge, attraverso i conduttori cavi sulle testate, fino alle particentrali degli archi frontali e da lì viene scaricata al traferro attraverso le cave

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praticate alle estremità del corpo rotore in corrispondenza delle zone polari.


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Avvolgimento di rotore di turboalternatoriUna seconda porzione entra nei conduttori esternamente al corpo rotore (f) esi scarica al traferro attraverso i passaggi radiali (l) presenti nei conduttorisi scarica al traferro attraverso i passaggi radiali (l) presenti nei conduttoriforati e nelle chiavette (e) (due zone di scarico, una per ogni estremità delcorpo rotore).p )

La parte restante dell’aria entra nelle sottocave (d), di qui entra nei passaggiradiali (m), raffredda assialmente l’avvolgimento rotore (g) e si scarica per( ), g (g) pmezzo di passaggi radiali (n) nella zona mediana (h) (due zone intermedie discarico lungo il corpo rotore).

Proseguendo lungo gli stessi percorsi di ventilazione verso il centro (p, i, q, r,s) (una sola zona di scarico nella zona centrale ) si trovano due canali radialiaddizionali calibrati, per ciascuna cava, che sono previsti per metteredirettamente in contatto le sottocave (t) e il traferro (u) ed evitare i punticaldi assicurando un efficace raffreddamento nella zona centrale sia dello

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caldi, assicurando un efficace raffreddamento nella zona centrale, sia dellostatore sia del rotore.

Sistema di bloccaggio delle testate statore

L. Frosini

Sistema di bloccaggio delle testate statoreLe testate degli avvolgimenti statoresono supportate nei confronti deglisono supportate, nei confronti deglisforzi elettrodinamici che hanno luogodurante il funzionamento normale e/o/in caso di guasto, da una opportunastruttura di supporto.

Questo sistema di supportocomprende diverse mensole fatte dilastre di vetroresina e collegate traloro per mezzo di anelli in fibre di

t f t ttvetro per formare una strutturacompatta.

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Sistema di bloccaggio delle testate statore

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Sistema di bloccaggio delle testate statoreLe testate dell’avvolgimento statore sono fissate a questa struttura per mezzodi legature in filato di fibra di vetro intrecciate tra le barre dell’avvolgimento edi legature in filato di fibra di vetro, intrecciate tra le barre dell avvolgimento egli anelli di supporto; le legature sono impregnate con resina epossidica.

La grande robustezza e l’eccezionale flessibilità della struttura risultante evitaLa grande robustezza e l eccezionale flessibilità della struttura risultante evitail successivo allentamento in servizio, sia in caso di funzionamento normale siain caso di guasto.g

Questa struttura di ancoraggio rende possibile, grazie alla sua concezione, unaespansione differenziale assiale tra pacco e avvolgimento, mentre impedisceogni altro tipo di movimento delle testate.

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Alternatore da 350 MVA in aria

L. Frosini

Alternatore da 350 MVA in ariaLa maggior parte delle informazioni precedentemente riportate sono relative aun alternatore a 2 poli da 350 MVA (taglia limite) raffreddato in aria

1

2un alternatore a 2 poli da 350 MVA (taglia limite) raffreddato in aria.

Le parti attive di questo generatore sincrono sono caratterizzate da:

Avvolgimento statore raffreddato indirettamente

2

3

4

5

6

Avvolgimento statore raffreddato indirettamente.

Pacco statore raffreddato direttamente in senso radiale.

l ff dd d l78

9

10

Avvolgimento rotore raffreddato direttamente in senso assiale.

Isolamento avvolgimento statore di classe F con temperature di classe B.

8

Sistema di eccitazione completamente statico (con una ridondanza del100% sia per la parte di potenza sia per il controllo).

Possibilità di accoppiamento sia a turbine a gas sia a turbine a vapore con leconseguenti caratteristiche costruttive (basamento nel caso di turbine a gas,supporti a cavalletto nel caso di turbine a vapore)

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supporti a cavalletto nel caso di turbine a vapore).

Parentesi sul generatore ASINCRONO

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Parentesi sul generatore ASINCRONOÈ possibile utilizzare la macchina asincrona anche come generatore di energia,in due modalità:in due modalità:

collegata a una rete di potenza infinita;

collegata a un carico isolatocollegata a un carico isolato.

In generale, per funzionare come generatore, la macchina asincrona develavorare nella zona in cui la velocità del suo rotore è maggiore di quella dellavorare nella zona in cui la velocità del suo rotore è maggiore di quella delcampo magnetico rotante di statore:

( )

Ri lid t tt l f l t d t h l i t è

( ) 01 ωω sr −= 00 <⇒> srω

Rimangono valide tutte le formule, tenendo conto che lo scorrimento èsempre negativo, per es. si inverte il segno di E2:

f i d tt t i i t ( 1) EE

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f.e.m. indotta a rotore in movimento (s ≠ 1) 202 EsE =


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Parentesi sul generatore ASINCRONOAllo stesso modo cambiano di verso le correnti di rotore e di statore.

Q l h bi ( i) è l t t I hé l hiQuel che non cambia (o quasi) è la corrente a vuoto I0, perché la macchinadeve continuare ad assorbire dalla rete a cui è collegata la corrente necessariaper generare il flusso principale Φper generare il flusso principale Φ.

Quindi in pratica si invertono di segno solo le componenti attive delle correntidi rotore e statore mentre non cambia la componente reattivadi rotore e statore, mentre non cambia la componente reattiva.

Naturalmente la macchina, per poter fornire effettivamente potenza attiva,deve prima sopperire alle proprie perdite meccaniche (per attrito edeve prima sopperire alle proprie perdite meccaniche (per attrito eventilazione) e nel ferro: sul diagramma circolare, occorre superare la velocitàcorrispondente al punto K.

Le ordinate del cerchio rispetto all’asse x sono proporzionali alla potenzaelettrica fornita: l’asse delle x prende il nome di retta delle potenze elettriche

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generate.


L. Frosini

Parentesi sul generatore ASINCRONOV1

S = 1

Iccperdite rame

rotorePr

perdite rame statore

Pcurot

Pcustat

PS = 0

OI0

perdite a vuotoP0

K

Mentre la retta che va dal punto s=0 al punto s=1 prende il nome di rettadelle potenze meccaniche assorbite.

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Sulla caratteristica meccanica, risulta stabile solo il tratto tra coppia nulla ecoppia massima (come nel funzionamento da motore).


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Parentesi sul generatore ASINCRONOCaratteristica fondamentale del generatore sincrono è di assorbire potenzareattiva dalla rete a cui è collegato: la rete impone il valore di tensione ereattiva dalla rete a cui è collegato: la rete impone il valore di tensione efrequenza e la macchina asincrona si adegua (entro certi limiti) alle condizioniimposte dalla rete stesa e dal motore primo.p p

Quando invece la macchina è collegata a un carico isolato, la potenza reattivainduttiva deve essere fornita da una batteria di condensatori.

Deve comunque verificarsi il fenomeno dell’autoeccitazione: il magnetismoresiduo può dare inizio alla circolazione delle correnti che poi, rinforzandosi,genereranno il campo magnetico rotante all’interno della macchina.

Naturalmente occorre un motore primo che mantenga in rotazione lamacchina, la cui velocità dipende dalla frequenza che si vuole ottenere.

Si noti che la presenza di condensatori può dar luogo a fenomeni di risonanza

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e quindi a sovratensioni che devono essere opportunamente smorzate.

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