All'inizio del 1800 si è scoperto che ad una corrente corrisponde un campo magnetico. Inoltre se una corrente si muove all'interno di un conduttore che sta in un campo magnetico avremo una forza.
UNA SEMPLICE MACCHINA ELETTROMAGNETICA:
E' format da:
Magnete permanente
All'interno delle cave inserisco una spira di rame
Corrente elettrica che scorre lungo la spira
Si generano due forze opposte e quindi una coppia
Albero
FORZA DI LORENTZ:
Nel caso di un conduttore percorso da corrente I e immerso in un campo uniforme 𝑩ഥ la forza (dovuta al fatto che le cariche al suo interno si muovono) per unità di lunghezza è data dalla II legge elementare di Laplace
d𝐹ത = 𝐼𝑑 ҧ𝑙 × 𝐵ത
LE SCOPERTE DI FARADAY
Ci sono tre modi per generare una forza elettromotrice in un conduttore:
muovendo il conduttore
muovendo il magnete
variando la corrente che scorre in un conduttore nelle vicinanz
e
TRASDUTTORE MECCANICO-MAGNETICO-ELETTRICO
Spostando la barretta si genera una forza di richiamo. La variazione di flusso concatenato genera una f.e.m. il cui modulo vale 𝑒 = 𝐵𝑙
u
Chiuso il circuito su un carico, circola la corrente i(t) che si oppone alla variazione del flusso creando, assieme al campo 𝑩, una forza il cui modulo vale (l – lunghezza del conduttore
)
Poiché il generatore fa scorrere la corrente i, sulla barra agisce una forza (che muove il conduttore con una velocità 𝒖) il cui modulo vale 𝐹𝑒 = il
B
Nella realtà ci sono degli attriti che portano a delle perdite. Anche la tensione non sarà pari a V.
Tenendo conto del coefficiente d’attrito, dell’inerzia, della resistenza e dell’induttanza del conduttore:
Macchina elettrica rotante usata soprattutto come motore, raramente come generatore.
E' il motore industriale più usato (90%)
Una parte significativa dell’energia elettrica è consumata per alimentare motori a induzione
La velocità del rotore è diversa dalla velocità del campo magnetico rotante
Proprietà:
No magneti permanenti
No spazzole (meno rumore e manutenzione)
Semplice da costruire e robusto
Affidabile ed economico
Self-starting (autoavviante)
Molteplici applicazioni
Si può controllarne facilmente la velocità (variando frequenza tensione alimentazione)
Fattore di potenza basso (va rifasa
to)
2 parti principali: statore (che nel caso della macchina asincrona è l’induttore) e rotore (indotto)
Lo statore comprende 3 avvolgimenti, alloggiati entro cave, che vengono alimentati con tensioni simmetriche a pulsazione ω
Gli avvolgimenti vengono quindi attraversati da una terna equilibrata di correnti che crea un campo magnetico uniforme e rotante (si ricordi la legge di Biot e Savart) che è la causa della rotazione del rot
ore
AVVOLGIMENTO DI STATO
RE
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Il campo magnetico ruota alla velocità ωs = ω/p (ns = 60f/p [giri/minuto]). Se tra gli avvolgimenti di statore è inserito un conduttore chiuso, allora per la Legge di Faraday su questo si induce una forza elettromotrice che innesca una circolazione di corrente (di pulsazione ω’ = s×ω).
La corrente interagisce con il campo magnetico generando una coppia elettromagnetica (data dalla forza di Lorentz) sul conduttore che entra in rotazione.
La velocità del rotore ωr è di poco inferiore a quella del campo magnetico ωs (nel caso del generatore l’inver
so)
IPOTESI DI CAMPO
Permeabilità infinita
Traferro di spessore trascurabile e costante
Linee di campo al traferro radiali
Distribuzione del campo uguale in tutti i piani perpendicolari all’as
se
Si lega la tensione di alimentazione o la tensione indotta nello statore alla corrente di statore e al flusso, poi c'è l'equazione di rotore che è uguale a zero perché cortocircuitato e infine si legano le correnti al flusso.
Ci sono 9 varia
Situazione attuale:
Per CHI? Soprattutto paesi in via di sviluppo
DOVE ci si muoverà? Soprattutto in città e tra città (il Covid ha invertito la tendenza per due anni circa, ma poi si è già tornato indietro)
COME?
Necessarie nuove regolamentazioni
Inquinamento dei combusti
bili fossili
Trend della mobilità
1) SHARING MOBILITY
E' un fenomeno socio-economico che riguarda il settore dei trasporti sia dal lato della domanda che dal lato dell’offerta. Dal lato della domanda, la mobilità condivisa consiste in una generale trasformazione del comportamento degli individui che, progressivamente, tendono a preferire l’accesso temporaneo ai servizi di mobilità piuttosto che utilizzare il proprio mezzo di trasporto, fino a non possederlo affatto. Dal lato dell’offerta invece, questo fenomeno consiste nell’affermazione e diffusione di servizi di mobilità che utilizzano le piattaforme digitali per facilitare la condivisione di veicoli e/o tragitti, realizzando servizi flessibili e scalabili che sfruttano le risorse latenti già disponibili nel sistema dei trasporti.
bici, macchine, scooter...
abbattimento costi
manutenzione
2) INTERNET OF THINGS
O Internet delle Cose si intende quel percorso nello sviluppo tecnologico in base al quale, attraverso la rete Internet, potenzialmente ogni oggetto dell’esperienza quotidiana acquista una sua identità nel mondo digitale. Come detto, l’IoT si basa sull’idea di oggetti “intelligenti” tra loro interconnessi in modo da scambiare le informazioni possedute, raccolte e/o elaborate.
L'idea di portare nel mondo digitale gli oggetti della nostra esperienza
quotidiana.
3) VEICOLI AUTONOMI
Permette il traffico ad emissioni zero, si ha un'ottimizzazione delle risorse ed una maggiore inclusione. Tuttavia ci sono problemi etici, potrebbero accadere incidenti a causa di fattori esterni di difficile
previsione.
4) VEICOLI ELETTRICI
Componenti battterie:
5) INFRASTRUTTURE INNOVATIVE
Hyperloop è un’idea di tecnologia per il trasporto ad alta velocità di passeggeri e merci, tramite “treni”, i quali funzionano attraverso tubi a bassa pressione magnetica all’interno di altri grossi tubi sottovuoto. Essendo un ambiente privo di resistenza, i mezzi riescono a raggiungere velocità incredibili f
ino a 1200 km/h.
E-HIGHWAY: sulle autostrade principali crea una soluzione dorsale per un autotrasporto efficiente dal punto di vista energetico, a basso costo e a zero emissioni, complementare ad altri sistemi di trazione, carburanti e tendenze tecnologiche di trasporto (ad esempio, veicoli automatizzati o ad alta capacità). Il sistema eHighway è applicabile a diversi casi d'uso. Non è presente una normativa in Italia e questo a portato ad abbandonare questi progetti, molto diffusi in Germania e altri paesi
del nord Europa.
INDUCTION ROADS: La ricarica induttiva consiste nel trasferimento di energia tra stazione e veicolo senza l’ausilio di un cavo ma tramite campi magnetici. Due bobine conduttive, una posta sotto la vettura (ricevitore) e l’altra installata al centro del punto di ricarica (trasmettitore), sono accoppiate elettr
omagneticamente.
VEHICLE TO GRID: Senza dubbio la tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) è una soluzione in grado di aprire nuove opportunità per la vendita e la gestione intelligente dell’energia. In buona sostanza, la tecnologia V2G consente ai veicoli elettrici di scambiare l’elettricità immagazzinata nelle proprie batterie con la Rete, aiutando così i gestori della stessa a bilanciare al meglio i carichi e mitigare i possibili colli di bottiglia. Si tratta di un approccio completamente opposto rispetto a quello unidirezionale che caratterizza l’abituale ricarica dei veicoli elettrici, concepita unicamente sulla ricezione di ener
gia dalla rete.
SMART DIGITAL: Digitale e molti costi a carico delle aziende, con un risparmio per il consumatore finale medio. La caratteristica principale del Mobility as a Service, sta nell’offrire ai viaggiatori soluzioni basate sulle loro reali esigenze di viaggio. Per farlo, è indispensabile l’unione di fornitori di servizi di trasporto pubblici (come autobus, tram e treni) con servizi privati come il car sharing, il bike sharing o i servizi di noleggio di automobili.