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I FASORI
Prerequisiti e strumenti matematici e fisici per l’elettronica delle telecomunicazioni
Ing. Nicola Cappuccio 2014 – U.F.5 ELEMENTI SCIENTIFICI ED ELETTRONICI APPLICATI AI SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONI 1
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I FASORI
RIEPILOGO
rappresentazione
somma di due complessi con al regola del parallelogramma
z = ρ cos θ + j ρ sin θ
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RIEPILOGO OPERAZIONI
somma
differenza
prodotto
rapporto
reciproco
radice
COMPLESSO CONIUGATO
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UNA APPLICAZIONE IMPORTANTE: IL FASORE
Definiamo
fasore o vettore di fase
un vettore sul piano complesso che ha per modulo il valore efficace della grandezza v(t) e
per angolo (o argomento) la fase di v(t) al tempo t=0.
ovvero:
un fasore è un numero complesso che indica la fase e l’ampiezza di una sinusoide
Si osservi che rappresenta il valore efficace della grandezza in esame e α è la
fase di v(t) all’istante t=0.effV
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UNA APPLICAZIONE IMPORTANTE: IL FASORE
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)cos()( 0 ψω += tEte
Ψ
ψjeE0
la proiezione del vettore v
sull’asse Re fornisce il valore
istantaneo del campo
vr
ωt
tjj eeE ωψ0
Re
Im
)cos()( 0 ψω += tEte
fasore
fasore rotante
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UNA APPLICAZIONE IMPORTANTE: IL FASORE
v(t) =V [cos (ωt +ϕ ) + j sin (ωt +ϕ )] numero complesso
tensione
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il fasore V rappresenta il modulo e la fase della sinusoide!
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esercizio: fasore
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calcolare il fasore di v(t)=V₀ sin(ω₀t+θ)
ricordando che cos (α-β) = cos α cos β + sin α sin β
)sin()cos( 0000)(
00 ϑωϑωϑω +++=+ tjVtVeV tj
)cos(}Re{)(__ 00)(
00 ϑωϑω +== + tVeVtvdiFasore tj
)sin()2
cos( 00 ϑωπϑω +=−+ tt
segue che
in fine
2000 )}sin(Re{_
πϑϑω
−=+= eVtVVFasore
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fasore: LINEARITA’ – funzioni isofrequenziali
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fasore: DERIVAZIONE
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fasore: INTEGRAZIONE
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fasore: QUANDO SI USA
Un circuito può essere analizzato nel dominio dei fasori quando tutti i segnali
(tensioni e correnti) sono sinusoidi alla stessa pulsazione ω
Tutti i generatori indipendenti funzionano alla pulsazione ω e il circuito include
solo elementi lineari
GRANDEZZE ISOFREQUENZIALI
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IMPEDENZA
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AMMETTENZA
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AMMETTENZA ed IMPEDENZA
R,L,C
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
i(t)=IM sin(ω0t+φ)
ω0t
pulsazione del generatore
corrente che
scorre nel
circuito
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
)cos( 0tRIv MR ω=
)cos( 200πωω += tLIv ML
)cos( 200
πωω
−= tC
Iv M
C
CLRG vvvv ++=
anticipo
ritardo
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
Potenza istantanea assorbita dal carico Resistivo
valor medio,
energia fornita
dal generatore e
dissipata dalla R
in un periodo
2
2
1)( MR RItp =
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
Potenza istantanea assorbita dal carico Reattivo
CLX
ωω 1−=
valor medio nullo,
il generatore in un
periodo non
fornisce energia al
circuito LC
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
BILANCIO ENERGETICO
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
BILANCIO ENERGETICO
ALLA RISONANZA
X=0 � ωL= 1/ ωC
il generatore fornisce solo Energia Attiva
c’è un palleggiamento di energia tra gli elementi
Reattivi
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
STUDIO TRAMITE FASORI
GRANDEZZA SINUSOIDALE FASORE
ASSOCIATO
i(t)=IM sin(ω0t+φ0)
)cos( 0tRIv MR ω=
)cos( 200πωω += tLIv ML
)cos( 200
πωω
−= tC
Iv M
C
IM ejφ
φ0
IM=IM ejφ
VR =RIM ejφ
VR
VL =ωLIM ej(φ+π/2)
VL
π/2
-π/2
VC =(IM/ωC)ej(φ-π/2)
VC
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
1φjM eII =
2φjM eVV =
IeZjXRZIV ψ=+== )( 21)( φφψ −==R
Xarctg
si definisce potenza complessa la quantità
jQPVIPC +== *
2
1
P = Potenza Attiva fornita dal generatore al carico [VA] = Volt Ampere
Q = Potenza Reattiva
valore massimo della potenza scambiata tra il generatore ed il carico reattivo
[VAR] = Volt Ampere Reattivi
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RICHIAMI SULLA POTENZA NEI CIRCUITI IN REGIME Sinusoidale
vG(t)=V0 sin(ω0t+φ)
i(t)=IM sin(ω0t+φ)
ω0t
pulsazione del generatore
corrente che
scorre nel
circuito
jQPVIPC +== *
2
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FINE
LEZIONE