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Grandezze sinusoidali

Funzioni di tipo sinusoidale. p.es. tensioni, correnti, potenze. f(t) = F cos ( w t + j ). l ‘ampiezza ha le stesse dimensioni della grandezza considerata (p.es. Volt, Ampère, ecc.). f : frequenza Hertz ( Hz ) KHz, MHz, GHz. in radianti (rad); raramente in gradi

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Presentation Transcript


  1. Funzioni di tipo sinusoidale p.es. tensioni, correnti, potenze f(t) = F cos (w t + j ) l ‘ampiezza ha le stesse dimensioni della grandezza considerata (p.es. Volt, Ampère, ecc.) f : frequenza Hertz (Hz) KHz, MHz, GHz • in radianti (rad); raramente in gradi è la fase w t + j per t = 0 pulsazione in radianti al secondo (rad/s) fase in radianti (più raramente in gradi) w = 2 p f = 2 p / T variazione di frequenza f(t) f(t) f(t) variazione di ampiezza variazione di fase F t t t - F T : periodo Grandezze sinusoidali F Ampiezza w t = 2 p f t = 2 p t / T j Fase (iniziale) w Pulsazione w t + j Fase (o argomento)

  2. Nella analisi dei circuiti elettrici (e in gran parte dell’ingegneria) le grandezze sinusoidali sono trattate con l’algebra dei numeri complessi Nozioni necessarie: rappresentazione di numeri complessi come vettori rappresentazione cartesiana algebra elementare (quattro operazioni) rappresentazione polare formula di Eulero Nell’analisi dei circuiti, il termine vettore è usato spesso come sinonimo di numero complesso. Ciò non è vero in altri campi della scienza e della tecnica Numeri Complessi (introduzione)

  3. Unità immaginaria j = -1 ; j2 = - 1 Notazione : a = Re[ Z ] ; Re[ . ] parte reale b = Im[ Z ] ; Im[ . ] parte immaginaria piano complesso modulo di Z (lunghezza del vettore) Im Z = a+jb | Z | = a2+b2 Z b Notazione : Z (senza sottolineatura) = | Z | a Re -b Z* Numeri Complessi (piano complesso) Numero complesso (forma cartesiana) Z = a + j b Numero coniugato : Z* = a - jb Risulta : Z + Z* = a+jb + a-jb = 2a = 2 Re[ Z ]

  4. Somma : (a + j b) + (c + j d) = (a+c) + j (b+d) Sottrazione : (a + j b) - (c + j d) = (a-c) + j (b-d) Prodotto : (a + j b) (c + j d) = (ac - bd) + j (ad + bc) Norma : ZZ* = (a + jb) (a - jb) = a2 + b2 = | Z |2 = Z2 Divisione : (a + j b) / (c + j d) = (a+jb)(c-jd)/(c2+d2) Im Im Im Im Z1 Somma algebrica Somma Z1 Z1 Z2 Z2 Re Re Re Re Zs Zs Z3 Z2 Numeri Complessi (algebra) Z1 = -1 + j Zs = Z1 + Z2 = - j Z2 = 1 -2 j Z1 – Z2 + Z3 Per sommare due o più vettori si disegnano in successione. Il vettore somma è il vettore congiungente l’origine del primo con il vertice dell’ultimo

  5. Z = r ( cos j + j sin j ) Numero complesso (forma polare) 2 2 Cartesiana Polare Cartesiana Polare Cartesiana Z = a + j b Im Im Im Im Z1 = - 1 - j Z1 = 1 + j atg ( b / a ) per a > 0 a = r cos j 1 5p/4 atg ( b / a ) + p per a < 0 p/4 r = 2 r = 2 -1 1 Re Re Re Re b = r sin j r = | Z | = a2 + b2 j = atg (1) = p/4 -1 j = atg (1) + p = = p/4 + p Numeri Complessi (forma polare) r modulo j fase (argomento) j =

  6. Il numero (1 + j 1,2 / n ) n con n = 1000 corrisponde all’estremo dell’arco Numero complesso (forma polare) Definizione dell’espressione e jb e j b = cos b + j sin b Z = r ( cos j + j sin j ) = r e j j n n n e jb= lim ( 1 + j b / n ) n espr. esponenziale e = lim (1 + 1 / m ) m Proprietà dell’espressione lim ( 1+ j b / n ) n Si dimostra : Nel campo dei numeri reali Modulo: | e j b| = lim | 1+ j b / n | n = 1 Im Im Argomento Arg [ e j b ] = = lim Arg [ (1+ j b / n ) n ] = b e b = lim (1 + 1 / m ) mb e b = lim (1 + b / n ) n m m n n ( 1 + j 1,2 / n ) k 1 con k = 0, 1, 2, …, n e n = 1000 b b Re Re 1 1 Numeri Complessi (formula di Eulero) Esponenziale espressione trigonometrica e base dei logaritmi naturali Si ponga, ad esempio, b = 1,2e si determini I numeri calcolati si dispongono con ottima approssimazione su un arco di cerchio di raggio 1. La lunghezza dell’arco è pari a 1,2 (cioè il valore di b). Pertanto l’angolo è pari a b (in radianti) Calcolo di eb ( b reale) Ponendo m b = n ( m = n/b ) : In forma polare Formula di Eulero Questa espressione è utilizzata per definire e jb

  7. fasore = [ Fe jw t + F*e -jw t ] F = F e jj 1 2 f(t) = F cos (w t + j ) I numeri ejb e e-jb sono complessi coniugati tenendo conto che F è reale e jb= cos b + j sin b Fasori Dalla formula di Eulero Espressione del coseno cos b = Re [ e jb ] e -jb= cos b - j sin b cos b = (e jb + e -jb)/2 = F Re [e j(w t + j )] = Le due espressioni di cos b sono assolutamente equivalenti = Re [ F e jje jw t] = La seconda espressione di cosb si può ottenere dalla prima (la semisomma di due numeri complessi coniugati è sempre pari alla parte reale di uno dei due) oppure sommando membro a membro le espressioni di e jb e di e - jb = Re [Fe jw t] = F* = F e -jj

  8. funzione La pulsazione w della funzione non è rappresentata dal fasore fasore f(t) = F cos (w t + j ) Notazione Analisi dei circuiti con il metodo dei fasori L’ampiezza F della funzione corrisponde all’ampiezza F (modulo) del fasore La fase (iniziale) j della funzione corrisponde alla fase j del fasore F = F e jj Metodo Ipotesi w = 2 p f assegnata Fasori Rappresentazione di funzioni sinusoidali con fasori Vi è una corrispondenza biunivoca fra funzioni e fasori La lettera “F” ha vari significati: Si possono rappresentare più funzioni con i fasori, ciascuna con la propria ampiezza e la propria fase. La pulsazione deve però essere nota e uguale per tutte le funzioni (funzioni isofrequenziali) f (minuscolo) è la funzione del tempo f(t) Trasformare tutte le funzioni note in fasori Tutte le funzioni relative a tensioni e correnti del circuito sono sinusoidali (con ampiezze e fasi diverse) F (maiuscolo) è l’ampiezza (modulo) Risolvere il circuito considerando solo fasori (il calcolo è più semplice di quello effettuato direttamente nel tempo) F (maiuscolo e sottolineato) è il fasore Tutte le pulsazioni (frequenze) sono uguali Trasformare i fasori d’interesse nelle funzioni corrispondenti ( ovviamente risulta F = | F | )

  9. Trasformazione: Esempio Esempio Im Im 1. Esprimere la funzione in forma standard f(t) = F cos (w t + j ) f(t) = 4 cos (3 t + p / 4 ) f(t) = 3 sin 5 t 4 p / 4 2. Identificare il fasore con ampiezza e fase F = F e jj F = 2 2 + j 2 2 Re Re 3 Fasori (trasformazioni) funzione sinusoidale in fasore = 3 cos ( 5 t – p / 2 ) F = 4 e jp / 4 F = 4 (cos p / 4 + j sin p / 4 ) F = 3 e - jp / 2 = - 3 j

  10. 2 fasore in funzione sinusoidale Trasformazione: Trasformazione: le due espressioni sono equivalenti e si possono ricavare l’una dall’altra con il calcolo trigonometrico Metodo alternativo 2. Identificare la funzione sinusoidale f(t) = F cos (w t + j ) = e j 3 p / 4 2 2 2 Applicare l’espressione diretta f (t) = Re [F e jw t] Esempio Esempio Esempio Im Im Im F = -1 + j daF = -1 + j si è ottenuto F = -1 + j 3 p / 4 j j j 1. Esprimere il fasore in forma polare F = F e jj f (t) = cos ( w t + 3 p / 4 ) 1° metodo f (t) = cos ( w t + 3 p / 4 ) -1 -1 -1 Re Re Re basta calcolare i termini della parte reale del prodotto Fasori (trasformazioni) fasore in funzione sinusoidale f (t) = Re [ (-1 + j ) e j w t ] = = Re [ (-1 + j ) (cos w t + j sin w t ) ] = f (t) = - cos w t - sin w t 2° metodo Poiché w non è stato assegnato, non può essergli attribuito alcun valore = - cos w t - sin w t

  11. f(t) Si consideri un fasoreF 1.R = F e jw t In un insieme di grandezze isofrequenziali tutti i vettori rotanti girano alla stessa velocità mantenendo le reciproche differenze di fase F Im Im vettore rotante 2. f (t) = Re [ R] Re [F] F a) | R | =| F | ( poiché |e jw t | =1 ) F b) è funzione del tempo ( F non lo è) Re Re w w t R descrive un cerchio con velocità angolare w = 2 p f( f giri al secondo) -F Fasori (metodo grafico) Trasformazione grafica di fasori in funzioni f (t) = Re [F e jw t] Il vettore rotanteR = F e jw t ha le seguenti proprietà : Il fasore F è pari al vettore rotante R per t = 0 c) il suo argomento cresce con il tempo La funzione sinusoidale è data dalla parte reale di R (la proiezione di R sull’asse reale) per t = 0, f(t) è decrescente

  12. Ipotesi v(t), i(t) sinusoidali I i(t) + + v(t) = V cos (w t + j ) = Re[ V e jw t ] i(t) = I cos (w t + y) = Re[ I e jw t ] Fasori di tensione e corrente: V v(t) V = V e jj I = I e jy bipolo nel dominio del tempo bipolo nel dominio dei fasori Il bipolo indicato si dice nel dominio del tempo Il bipolo nel dominio dei fasori è utilizzato solo a scopi di calcolo Il bipolo nel dominio dei fasori Bipoli in regime permanente Si dice che il bipolo è in regime permanente Indicando i fasori invece delle grandezze nel tempo si ottiene Nel bipolo reale le grandezze elettriche sono sempre funzioni reali del tempo

  13. p(t) = v(t) i(t) Potenza (entrante) I + In regime permanente p(t) = Re[ V e jw t ] Re[ I e jw t ] = (V e jw t + V* e -jw t ) ( I e jw t + I* e –jw t ) = V (VI e j2w t + V* I* e –j2w t + VI*+ V*I ) = bipolo nel dominio dei fasori L’andamento nel tempo della potenza in regime permanente consta di due termini: il primo dipende dal tempo ed è di tipo sinusoidale con pulsazione 2w, il secondo è un termine costante 1 1 1 1 = Re [ VI e j2w t ] + Re [ VI*] 2 4 4 2 Potenza in regime permanente

  14. + Pa = Re [ VI*] Si definisce potenza attiva V I I valori efficaci sono molto usati in campo tecnico. Essi permettono di eliminare il fattore 1 / 2 in tutte le espressioni della potenza in regime permanente. i(t) = Ieff cos (w t + y ) v(t) = Veff cos (w t + j ) Definiti i valori efficaci Con i valori efficaci si ha 1 1 2 2 Ieff = I p(t) = Re [ VI e j2w t ] + Re [ VI*] 1 1 1 1 1 1 = V I cos (j – y) Pa = Re [ VI*] = Re [V e jjI e -jy] Veff = V Pa = Veff Ieff cos f f =j – y detto si ha 2 2 2 2 2 2 2 2 Potenza attiva In contrapposizione p(t) è detta potenza istantanea P. es., i valori di tensione di 127 V e 220 V , utilizzati nella distribuzione di energia elettrica, sono valori efficaci .

  15. Per f = 0 , le grandezze elettriche tensione e corrente, sono costanti. In questo caso si dice che il regime di funzionamento è in corrente continua (c.c.) ed è erroneo considerare la potenza attiva. La misura della potenza attiva, come valore medio della potenza istantanea, richiede particolari cautele per valori di frequenza f molto bassi. In questi casi il periodo T = 1/f risulta elevato, rendendo difficile la misura (o la determinazione) del valore medio. P. es., per f = 0.1 Hz , risulta T = 10 s . In questo caso la media deve essere effettuata su un intervallo pari a un multiplo esatto di 5 s , oppure su un intervallo molto maggiore di 10 s. Pa f + I Pa = Re [ VI*] = Veff Ieff cos f -p /2 p /2 V j Infatti, in questo caso si ha Potenza attiva in funzione di f y V -p p p(t) = Re [ VI e j2w t ] + Re [ VI*] I f w = 0 , V = V (reale) , I = I (reale) 1 1 1 1 2 2 2 2 = Re [ V I ] + Re [ V I] Im p(t) Andamento potenza istantanea p(t) Andamento potenza istantanea p(t) = ½ Re[VI e j2w t ] + Pa La potenza attiva Pa è pari al valore medio di p(t) Pa L’oscillazione ha periodo T/2 poiché la frequenza è doppia di quella di v(t) e i(t) Re 1 t 2 T/2 Potenza attiva Pa(f) = Pa(- f) funzione pari = V I potenza attiva in Watt (W) La media deve essere fatta su un intervallo pari a k T/2 (k intero) oppure La media deve essere fatta su un intervallo molto maggiore di T L’ampiezza dell’oscillazione è pari a ½VI = veff ieff> | Pa |

  16. Q Pa = Re [ VI*] + Q = Im [ VI*] = Veff Ieff sin f Pc = VI* V potenza complessa -p -p /2 ove si è posto Potenza reattiva in funzione di f p /2 p f I w t = 2 p f t = 2 p t / T La potenza complessa è una grandezza vettoriale Pc = Pa + j Q Q = Im [ Pc ] Potenza apparente potenza reattiva Q = Im [ VI*] = V I sin (j – y ) = Im [ V e jjI e - jy] Q = Im [ VI*] 1 1 1 1 1 Papp = V I 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Q = V I sin f Potenza complessa e reattiva = Re [ Pc] Q(f ) = - Q(- f ) funzione dispari potenza reattiva volt-ampère reattivi (VAR) = Veff Ieff La potenza apparente è utilizzata per caratterizzare quei dispositivi in cui interessano i moduli di tensione e corrente, ma non la loro differenza di fase = Veff Ieff sin f potenza apparente volt-ampère (VA)

  17. + R v(t) = R i(t) V = R I j = y Nel dominio dei fasori V = R I Il vettore della tensione V e il vettore della corrente I sono in fase v(t) = R i(t) V =R I In un resistore, il modulo della tensione è pari al modulo della corrente moltiplicato per R v(t), i(t) I Im In regime permanente V Re[ V e jw t ] = R Re[ I e jw t ] t In un resistore, la fase della tensione è uguale alla fase della corrente essendo R reale Re = Re[ R I e jw t ] Resistore v(t) = R i(t) Nel dominio del tempo V = R I V e jj = R I e jy Se si considerano i vettori rotanti associati a V e I , anche questi rimangono in fase per ogni t , essendo la frequenza la stessa V = R I j = y

  18. + R V = R I Potenza reattiva Q = Im [ VI*] = Im [ RII*] = 0 Pa = Re [ VI*] = Re [ RII*] = p(t) Si ricordi che II* = | I |2 = I 2 Pa Andamento della potenza istantanea p(t) su un resistore f = 0 cos f = 1 = RI 2 = R Ieff2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 t Si ricordi che II* è reale Resistore (potenza) Potenza attiva = GVeff2 potenza attiva in Watt (W) Si ricordi che j = y e quindi f = j – y = 0

  19. L V + v(t) = L d i(t) / d t v(t) = L d i(t) / d t Nel dominio del tempo d Re[ V e jw t ] = L Re[ I e jw t ] = d t = Re[LI e jw t ] d V = w L I j = y + p/2 V= j w L I Nel dominio dei fasori d t V= j w L I v(t) = L d i(t) / d t In un induttore, il fasore della corrente I è in ritardo di fase di p/2 (90°) rispetto al fasore della tensione V In un induttore, il fasore della tensione V è pari al fasore della corrente I moltiplicato per l’impedenza dell’induttore j w L In regime permanente v(t), i(t) I Im i v p/2 L è reale e I è costante t Re V = w L I ; j = y + p / 2 In un induttore, la fase j della tensione è pari alla fase y della corrente più p / 2 Induttore V= j w L I w Lreattanza j w Limpedenza V e jj = j w L I e jy j = e jp / 2 In un induttore, il modulo della tensione V è pari al modulo della corrente I moltiplicato per la reattanza dell’induttore w L Considerando i vettori rotanti associati ai fasori di tensione e di corrente, tali vettori conservano la stessa differenza di fase al passare del tempo V e jj = w L I e j (y +p /2) = Re[ j w LI e jw t ] In un punto di osservazione, si vede passare il vettore rotante di V e dopo 90° quello di I V= j w L I

  20. L + V= j w L I Potenza attiva Potenza reattiva Q = Im [ VI*] = Im [ jwLII*] = > 0 = w LI 2 = w L Ieff2 Pa = Re [ VI*] = Re [ jwLII*] = 0 p(t) La potenza reattiva assorbita da un induttore non è mai negativa Andamento della potenza istantanea p(t) su un induttore f = p /2 cos f = 0 1 1 1 1 1 t 2 2 2 2 2 Induttore (potenza) potenza reattiva in Volt-Ampère reattivi (VAR) Pa = 0

  21. + C I I= j w C V V i(t) = C d v(t) / d t Nel dominio del tempo i(t) = C d v(t) / d t d Re[ I e jw t ] = C Re[ V e jw t ] = d t = Re[CV e jw t ] d I = w C V y = j + p/2 I= j w C V Nel dominio dei fasori d t I= j w C V i(t) = C d v(t) / d t In un condensatore, il fasore della corrente I è in anticipo di fase di p/2 (90°) rispetto al fasore della tensione V In un condensatore, il fasore della corrente I è pari al fasore della tensione V moltiplicato per l’ammettenza del condensatore j w C In regime permanente v(t), i(t) j = e jp / 2 Im i p/2 v C è reale e V è costante I e jy = w C V e j (j +p /2) t Re I = w C V ; y = j + p / 2 In un condensatore, la fase y della corrente è pari alla fase j della tensione più p / 2 Condensatore w Csuscettanza j w Cammettenza I e jy = j w C V e jj In un condensatore, il modulo della corrente I è pari al modulo della tensione V moltiplicato per la suscettanza del condensatore w C Considerando i vettori rotanti associati ai fasori di tensione e di corrente, tali vettori conservano la stessa differenza di fase al passare del tempo = Re[ jw CV e jw t ] In un punto di osservazione, si vede passare il vettore rotante di I e dopo 90° quello di V I= j w C V

  22. + C I= j w C V Potenza attiva Potenza reattiva Q = Im [ VI*] = Im [- jwCVV*] = < 0 = - w CV 2 = - w C Veff2 Pa = Re [ VI*] = Re [- jwCVV*] = 0 Si ricordi che I* = - j w C V* p(t) Andamento della potenza istantanea p(t) su un condensatore f = - p /2 cos f = 0 La potenza reattiva assorbita da un condensatore non è mai positiva 1 1 1 1 1 t 2 2 2 2 2 Condensatore: potenza potenza reattiva in Volt-Ampère reattivi (VAR) Pa = 0

  23. Le formule in regime permanente degli induttori e dei condensatori si possono ricavare in base al principio di dualità, eccetto quelle relative alla potenza reattiva ( Q = ½ Im [VI*] non è invariante rispetto allo scambio di V e I ) Condensatore Induttore A frequenza f = w / 2 p = 0 , le tensioni e le correnti sono costanti e si dice che il regime di funzionamento è in corrente continua (c.c.). definizione Equivalenze corr. cont.w = 0 Impedenza Z = V / I freq. infinitaw = Z = j w L Reattanza Im [ V / I ] In alcune applicazioni, si considera il caso di una frequenza molto elevata, che si può indicare come regime di frequenza infinita f = w / 2 p = Ammettenza Y = I / V Z = 1 / j w C Suscettanza Im [ I / V ] circuito aperto circuito aperto corto circuito corto circuito Dualità in regime permanente Esempio: V = j w L I è duale rispetto a I = j w C V j w L 1 / j w C w L - 1 / w C 1 / j w L j w C I regimi in corrente continua (c.c.) e di frequenza infinita sono duali. w C - 1 / w L

  24. Im I IL RS RSI + VL V V RP L I IR d IL Re + Si assegni un valore arbitrario a IL Induttore ideale per La scelta di un valore arbitrario per IL non è una limitazione. Im V IR VL 0 RS I Il nuovo diagramma differisce dal precedente per un fattore di scala e una rotazione. I rapporti fra le ampiezze e le differenze delle fasi sono rimaste invariate (in particolare l’angolo d ) d VL RP IL Si definisce fattore di merito dell’induttore Re QL = tg d per l’induttore ideale Induttore reale VL = j w LIL IR =VL / RP I=IL + IR V=VL + RSI

  25. Im I IC IR IC I R C d V Re + Si assegni un valore arbitrario a V IR V Condensatore ideale per R Si definisce fattore di merito del condensatore QC = tg d per il condensatore ideale Condensatore reale IC = j w CV IR =V / R I=IC + IR

  26. In regime permanente si ha ZCB = j w LRP/ (j w L+RP ) A I1 C + I V = ZI V + ZAB = ZCB + RS = I2 V B Connessioni elementari Esempio L’impedenza è un numero complesso che, moltiplicato per il fasore della corrente, permette di ottenere il fasore della tensione Parallelo Serie I RS + + Y= Y1 +Y2 Z= Z1 +Z2 Y1 Z1 Z2 Y2 I1 =Y1 V ; I2 =Y2 V RP L V1 V2 Connessioni elementari Zimpedenza Y =1 / Z I = YV Yammettenza = j w LRP/ (j w L+RP ) + RS ammettenza in Mho (W -1) impedenza in Ohm (W) L’ammettenza è un numero complesso che, moltiplicato per il fasore della tensione, permette di ottenere il fasore della corrente V1 =Z1 I ; V2 =Z2 I I1 +I2 = (Y1 +Y2)V 1/Z= 1/ Z1 +1/Z2 V1 +V2 = (Z1 +Z2)I 1/Y= 1/ Y1 +1/Y2 Y= Y1 +Y2 Z= Z1 +Z2 Questo è un vantaggio del metodo dei fasori. Nel dominio del tempo non esistono operatori moltiplicativi che permettono di passare da v(t) a i(t), o viceversa, eccetto che per bipoli senza memoria. Y= Y1 +Y2 Z= Z1 +Z2 Z= Z1 Z2 / (Z1+Z2 ) Y= Y1 Y2 / (Y1+Y2 ) Y= Y1 Y2 / (Y1+Y2 ) Z= Z1 Z2 / (Z1+Z2 )

  27. Potenza attiva in funzione diY + I V = ZI Pa = Re [ VI*] Pa = Re [ VI*] I = YV Z V Potenza reattiva in funzione diZ Si ricordi che Potenza reattiva in funzione diY Q = Im [ ZII*] = Q = Im [Y* VV*] = Pa = Re [ ZII*] = Pa = Re [ Y* VV*] = V = ZI Q = Im [ VI*] Q = Im [ VI*] Y I* = Y* V* I = YV = Im [ Z] I2 = Im [ Z] Ieff2 = Re [ Y] V 2 = Re [ Y] Veff2 = Re [ Z] I2 = Re [ Z] Ieff2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = - Im [ Y] V 2 = - Im [ Y] Veff2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Potenza (impedenza, ammettenza) Potenza attiva in funzione diZ Re[Y*] = Re[Y] Im[Y*] = -Im[Y]

  28. A I VAB B Pa = Veff Ieff cos f + L Rg Carico Im + I R V V Vg VL Carico C Carico B Carico A f I VR Re Rifasamento Impianti di distribuzione dell’energia elettrica Rg tiene conto della resistenza interna del generatore reale e di quella della linea di alimentazione. I carichi sono generalmente schematizzabili con un resistore in serie a un induttore parassita La potenza utile erogata ai morsetti AB è la potenza attiva. Occorre fare in modo che VAB e I siano il più possibile in fase (cos f = 1, al generatore). Ciò si ottiene con il rifasamento dei carichi. Q = Veff Ieff sin f cos f < 1

  29. Si determini la capacità C in modo da rifasare il circuito Si assegni un valore arbitrario alla tensione V R V Rg V L + + + Rg + L + Risulta V C // I g V R Vg V C R C I C corrente corrente tensione tensione I = V R / R Im Im Im Im Il rifasamento rende minimo il modulo Ig I Ig direzione di I C V Rg V g minimo I C Direzione di I C : f I g V g direzione di V C ortogonale aV C V Rg Ig I g V L V L Direzione di I g : V C V C I C parallela aV C V R V R I I I Re Re Re Re Rifasamento ; V g // I g V g e I g non sono parallele Se V C // I g allora anche V g // I g Si è ottenuto cos f = 1 Il circuito è rifasato cos f < 1 : il circuito non è rifasato V L = jwL I V C = V R +V L I C = jwC V C I g = I +I C V Rg = RgI g V g = V Rg +V C

  30. Si consideri il bipolo visto dai morsetti AB Im V Rg A A V L + V C + + Rg + L L + V R Il bipolo è rifasato quando l’impedenza ZAB (o l’ammettenza YAB ) è puramente reale V L ZAB Vg V C I C R R I V R Re B B C C I C Calcolo della capacità C Calcolo della capacità C Metodo grafico Metodo analitico I Ig C = I C / (w V C ) = 0 per C = L / (R2 + w2L2) VC = I R2 + w2L2 VC = VR2 + VL2; VL = wL I C = L / (R2 + w2L2) VC = IC (R2 +w2L2) /wL I = IC R2 + w2L2 /wL = I R2 + w2L2 / wLI Per il calcolo di C sono state usate solo grandezze del bipolo a destra dei morsetti AB Rifasamento : si calcoli YAB = 1 /ZAB Si considerino solo i moduli delle grandezze YAB = j w C + 1 / (R + jwL) I C = w C V C = j w C + (R - jwL) / (R2 + w2L2) Im [YAB] = w C - wL / (R2 + w2L2) ; ZAB= (R2 + w2L2)/R In questo caso si ha YAB= R / (R2 + w2L2) I /IC = VC /VL Il bipolo rifasato è equivalente a un resistore Re = (R2 + w2L2) /R

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