Motori superconduttivi 1
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Lezione corso superconduttività parte 1
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Motori superconduttivi 1
- 1. Applicazioni della Superconduttività MOTORI HTS Corso di Laurea in Scienza dei Materiali Cristian Pira UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA
- 2. Come si svolgerà la lezione?
- 3. Come si svolgerà la lezione? • Richiami di teoria
- 4. Come si svolgerà la lezione? • Richiami di teoria • Motori Elettrici
- 5. Come si svolgerà la lezione? • Richiami di teoria • Motori Elettrici • Motori HTS
- 7. Legge di Lenz se in un circuito elettrico il flusso concatenato varia nel tempo si genera una tensione 𝑉 = − 𝑑𝛷 𝑑𝑡
- 8. Legge di Biot-Savart un conduttore percorso da corrente di intensità i genera un campo magnetico di intensità B B= − 𝜇0 𝑖 2𝜋𝑟 𝜇0 = 4𝜋 ∙ 10−7 𝑁𝐴−2
- 9. Forza di Lorentz una carica q in moto con velocità v e immersa in un campo magnetico di intensità B è sottoposta ad una forza: 𝑭 = 𝑞𝒗 × 𝑩
- 10. Forza di Lorentz su un filo Un conduttore di lunghezza ℓ percorso da corrente i e immerso in un campo magnetico di intensità B è sottoposto ad una forza F: 𝑭 = ℓ 𝑖 × 𝑩
- 11. Coppia meccanica su una spira Una spira conduttrice di area A percorsa da corrente i e immersa in un campo magnetico di intensità B è sottoposto ad una coppia meccanica: 𝑇 = 𝑖𝐴𝐵 sin 𝜃
- 12. Coppia meccanica su una spira
- 13. Motori Elettrici
- 15. Classificazione motori elettrici Motori DC • Motore a spazzole • Motore universale • Motore brushless • Motore passo passo Motori AC • Motore Monofase • Motore Trifase • Sincrono • Asincrono • Motore universale • Motore brushless
- 16. Classificazione motori elettrici Motori DC • Motore a spazzole • Motore universale • Motore brushless • Motore passo passo Motori AC • Motore Monofase • Motore Trifase • Sincrono • Asincrono • Motore universale • Motore brushless
- 17. Classificazione motori elettrici Motori DC • Motore a spazzole • Motore universale • Motore brushless • Motore passo passo Motori AC • Motore Monofase • Motore Trifase • Sincrono • Asincrono • Motore universale • Motore brushless
- 18. Classificazione motori elettrici Motori DC • Motore a spazzole • Motore universale • Motore brushless • Motore passo passo Motori AC • Motore Monofase • Motore Trifase • Sincrono • Asincrono • Motore universale • Motore brushless
- 19. Classificazione motori elettrici Motori DC • Motore a spazzole • Motore universale • Motore brushless • Motore passo passo Motori AC • Motore Monofase • Motore Trifase • Sincrono • Asincrono • Motore universale • Motore brushless
- 20. Motore DC a Spazzole
- 21. Cenni Storici 1821 Michael Faraday idea il primo motore elettrico della storia 1831 Scoperta dell’induzione elettromagnetica 1860 Antonio Pacinotti sviluppa il primo prototipo di dinamo 1869 Zénobe Gramme perfeziona la dinamo 1870 Accoppiamento della dinamo alla turbina idraulica e avvio della produzione commerciale di elettricità
- 22. Motore DC a spazzole statore rotore Circuito di armatura (o di rotore)
- 23. Motore DC a spazzole
- 24. Motore DC a spazzole
- 25. Motore DC a spazzole
- 26. Motore Universale (o con statore con filo avvolto) statore Circuito di eccitazione (o di statore) rotore Circuito di armatura (o di rotore)
- 27. Motore Universale MOTORE AD ECCITAZIONE IN PARALLELO coppia maggiore, minore velocità MOTORE AD ECCITAZIONE IN SERIE coppia inferiore e asintotica allo zero con l'aumentare del regime, maggiore velocità MOTORE AD ECCITAZIONE INDIPENDENTE si ha allora più flessibilità nel controllo dei parametri (coppia e velocità) del motore
- 32. Velocità Motore DC a spazzole • Tensione applicata • Corrente assorbita dal rotore • Carico applicato
- 33. Pro - Contro Facilità di regolazione (controllo in tensione del circuito di eccitazione) Consumo delle spazzole (spazzole in grafite o lega metallica) Velocità di rotazione limitata dalle spazzole (3500 – 4500 giri/minuto) Disturbi elettrici causati dal transiente (eliminabili con dei filtri)
- 34. Applicazioni
- 39. Motore Brushless
- 46. Categorie Motori Brushless • Campo trapezoidale (DC) • Campo sinusoidale (AC)
- 47. Coppia Motore Brushless DC
- 48. Motore Brushless Campo Sinusoidale (AC) La coppia deve variare sinusoidalmente con l’angolo θ Impongo anche una corrente sinusoidale La coppia totale è:
- 50. Schema elettrico
- 51. Logica Brushless
- 52. Pro - Contro Non ci sono spazzole (nessuna perdita elettrica, meccanica per attrito, scintille) Circuito di alimentazione nello statore (raffreddamento più semplice) Rapporto Peso/Potenza e Potenza Dimensioni Numero di avvolgimenti minore (difficile avere una coppia costante) Tecnologia non diffusa Costi (necessità di un controller elettronico)
- 53. Applicazioni
- 57. Motore Spazzole VS Brushless 4 3 2 1 5
- 60. Step Motor (Motore Passo Passo)
- 61. Principio di funzionamento • Motore sincrono brushless • Lo scopo è mantenere bloccato l’albero in una posizione di equilibrio • Viene spostato mediante scatti successivi attivati da una serie di impulsi
- 62. Categorie di Step Motor • Motori a Riluttanza Variabile • Motori a Magneti permanenti • Motori Ibridi
- 63. Richiami di Magnetismo – La Riluttanza La riluttanza dipende dal cammino geometrico
- 64. Step Motor a riluttanza variabile
- 65. Step Motor a riluttanza variabile (2)
- 66. Step Motor a riluttanza variabile (3)
- 67. Step Motor a riluttanza variabile (4)
- 68. Step Motor a Magneti Permanenti
- 69. Step Motor a Magneti Permanenti (2)
- 70. Step Motor a Magneti Permanenti (3)
- 72. Step Motor Ibridi (1)
- 73. Step Motor Ibridi (2)
- 74. Step Motor Ibridi (3)
- 75. Ciclo di 4 passi del Motor Step
- 76. Pro - Contro Elevata precisione Hanno un’elevata robustezza meccanica ed elettrica Semplicità di utilizzo e controllo Stabile nella posizione a rotore bloccato Non necessitano di taratura Richiedono circuiti elettronici per il pilotaggio Producono molto calore Permettono velocità di rotazione basse
- 77. Applicazioni
- 82. A domani!
Notas do Editor
- Permeabiltà magnetica
- Nel 1821, poco dopo che il fisico e chimico danese Hans Christian Ørsted aveva scoperto il fenomeno dell'elettromagnetismo, Davy e lo scienziato britannico William Hyde Wollaston tentarono senza successo di progettare un motore elettrico. Faraday, dopo aver discusso il problema con i due, costruì due dispositivi per produrre quello che chiamava rotazione elettromagnetica: un moto circolare continuo causato dalla forza magnetica attorno a un filo: un filo che si immerge in un bagno di mercurio con un magnete posto all'interno ruoterà attorno al magnete se alimentato con corrente da una batteria chimica. Il dispositivo successivo è conosciuto come motore omopolare.
- Circuito di eccitazione (o di statore): alimentato in continua, genera il campo magnetico sulle espansioni polari, rivolte verso l’interno del motore. Può essere sostituito da un magnete permanente Circuito di armatura (o di rotore): le spire formano un avvolgimento chiuso che a tratti hanno tratti scoperti, che entrano in contatto elettrico con le spazzole attraveso le quali si fornisce potenza elettrica al motore Spazzole grafite o lega metallica
- APPLICAZIONI: - controlli di posizione di basso costo dove sono richieste piccole potenze - moti incrementali - applicazioni che richiedano rotazioni di valore angolare prestabilito con alta velocità di esecuzione, arresti bruschi con posizionamenti precisi e coppie di mantenimento della posizione di arresto relativamente alte.
- APPLICAZIONI: - controlli di posizione di basso costo dove sono richieste piccole potenze - moti incrementali - applicazioni che richiedano rotazioni di valore angolare prestabilito con alta velocità di esecuzione, arresti bruschi con posizionamenti precisi e coppie di mantenimento della posizione di arresto relativamente alte.
- Sono i più diffusi: 80% contro 20% a magneti permanenti. Quelli a riluttanza variabile sono praticamente spariti
- ULTIMO PUNTO: Esistono tuttavia motori che raggiungono i 4000-5000 rpm tramite sistemi di retroazione ad anello chiuso. La loro caratteristica di coppia tuttavia scende quasi esponenzialmente al crescere della velocità.
- APPLICAZIONI: - controlli di posizione di basso costo dove sono richieste piccole potenze - moti incrementali - applicazioni che richiedano rotazioni di valore angolare prestabilito con alta velocità di esecuzione, arresti bruschi con posizionamenti precisi e coppie di mantenimento della posizione di arresto relativamente alte.