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Significato intuitivo dell'effetto pelle
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Max
Mar 4, 2015, 8:45:02 AM3/4/15
to
Sto cercando di avere una idea pratica del perché la corrente AC in un
conduttore tende a scorrere in superfice.
Leggendo qui:
http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
Non riesco a capire quando scrive:
"Now during the flow of an alternating current, the current carrying
filaments lying on the core has a flux linkage with the entire conductor
cross section including the filaments of the surface as well as those in
the core. Whereas the flux set up by the outer filaments is restricted
only to the surface itself and is unable to link with the inner filaments"
Con "flux linkage" si riferisce alla concatenazione del campo magnetico
dei diversi "filamenti circolari" di filo?
In tal caso perché il flusso del campo magnetico è più forte al centro e
più debole in superficie?
Probabilmente avrei bisogno di un disegno più chiaro che indicasse anche
come varia il flusso magnetico indotto.
Abbiate pietà di me nella spiegazione, ho studiato Fisica più di 10 anni
fa :-)
conduttore tende a scorrere in superfice.
Leggendo qui:
http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
Non riesco a capire quando scrive:
"Now during the flow of an alternating current, the current carrying
filaments lying on the core has a flux linkage with the entire conductor
cross section including the filaments of the surface as well as those in
the core. Whereas the flux set up by the outer filaments is restricted
only to the surface itself and is unable to link with the inner filaments"
Con "flux linkage" si riferisce alla concatenazione del campo magnetico
dei diversi "filamenti circolari" di filo?
In tal caso perché il flusso del campo magnetico è più forte al centro e
più debole in superficie?
Probabilmente avrei bisogno di un disegno più chiaro che indicasse anche
come varia il flusso magnetico indotto.
Abbiate pietà di me nella spiegazione, ho studiato Fisica più di 10 anni
fa :-)
Omega
Mar 7, 2015, 5:55:02 AM3/7/15
to
Max
scorrono _praticamente_ solo sulla superficie dei conduttori - perciò si
parla di "effetto pelle", mentre alle frequenze di rete (50 Hz in casa
nostra) in realtà la cosiddetta "profondità di penetrazione" (ossia lo
spessore medio esterno in cui realmente scorre la corrente) è di un
centimetro, detto all'ingrosso.
> Leggendo qui:
>
> http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
>
> Non riesco a capire quando scrive:
>
>
> "Now during the flow of an alternating current, the current carrying
> filaments lying on the core has a flux linkage with the entire
> conductor cross section including the filaments of the surface as
> well as those in the core. Whereas the flux set up by the outer
> filaments is restricted only to the surface itself and is unable to
> link with the inner filaments"
Chiedo scusa, ma mi sembra però che questa spiegazione sia
semplicemente senza senso. Infatti, se è in atto l'effetto pelle, i
"fili" del nucleo non sono affatto percorsi da corrente per definizione.
Quindi tutto il discorso è contraddittorio.
Io nel mio piccolo, insoddisfatto di quanto ho letto finora in merito,
di spiegazione me ne sono data una da me, per quello che vale (ma qui ci
sono professori che mi correggeranno) a partire dalla seguente analogia,
seppure solo indicativa:
immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
carico, come se il nucleo fosse di legno :)
Analogamente, nel caso del conduttore, la corrente superficiale genera
all'interno un campo che a sua volta genera correnti cosiddette
parassite, le quali annullano il campo interno stesso perché lì dentro
la fem indotta trova un cortocircuito. Ora, se il campo interno al
conduttore è mantenuto forzatamente nullo dalle correnti parassite
dovute alle correnti esterne, all'interno non può esserci corrente,
perché non esiste corrente senza campo.
Una precisazione a quest'ultimo riguardo: spesso si tratta la corrente
come una cosa a sé, e il campo che essa produce come un'altra cosa. È un
brutto vizio che confonde con la realtà la descrizione didascalica dei
fenomeni. Non è così: corrente e campo sono solo due aspetti di una sola
cosa, un fenomeno elettromagnetico unitario indivisibile: togli la
corrente e non c'è il campo, ma togli il campo e non c'è la corrente:
non esistono separati. Mai. Un elettrone in movimento (oscillazione nel
caso della tensione alternata) genera un campo: se si riesce ad
annullare il campo (introducendone uno di segno opposto), l'elettrone
necessariamente si ferma, ossia diventa esso stesso un ostacolo per la
tensione applicata: non può diventare corrente, ossia non può muoversi -
non può più diventare un fenomeno elettromagnetico, ma resta solo un
coso miseramente elettrico :))
Se l'elettrone continua a muoversi (e cioè la corrente a esistere) sulla
superficie del conduttore, nel nostro caso, è perché il campo
all'esterno non è nullo - però l'aumento di resistenza del conduttore
denuncia l'impoverimento del campo dell'elettrone a causa del
cortocircuito interno al conduttore stesso. In altri termini, più è
interno (meno ha campo all'esterno) e più l'elettrone letteralmente
rallenta.
Va perciò anche precisato che, rispetto a quanto si dice nelle formule
ufficiali che definiscono la cosiddetta 'profondità di penetrazione'
della corrente per il fenomeno "skin-effect", la riduzione della
corrente andando verso l'asse del conduttore è graduale e non netta come
direbbero le formule stesse. E si può capire perché: un elettrone può
muoversi solo finché il campo che esso genera può raggiungere il mondo
esterno (l'aria), quindi tanto meno quanto più si allontana dalla
superficie: infatti tutto il campo interno si autoannulla per via del
cortocircuito non appena la fem tenta di manifestarsi. Questo spiega
perché la densità di corrente nel conduttore decresce andando verso il
centro del conduttore, e cioè perché la resistività del conduttore
aumenta andando verso il centro stesso. La resistenza complessiva del
conduttore, per inciso, è quindi una media, anche se le formule non lo
dicono.
Tutto questo discorso dice in sostanza che il fenomeno comporta una
perdita di energia, perciò si capisce perché si escogitano diversi
provvedimenti per limitarlo.
Saluti
> Sto cercando di avere una idea pratica del perché la corrente AC in
> un conduttore tende a scorrere in superfice.
Come noto, l'effetto pelle è tale che alle alte frequenze le correnti
> un conduttore tende a scorrere in superfice.
scorrono _praticamente_ solo sulla superficie dei conduttori - perciò si
parla di "effetto pelle", mentre alle frequenze di rete (50 Hz in casa
nostra) in realtà la cosiddetta "profondità di penetrazione" (ossia lo
spessore medio esterno in cui realmente scorre la corrente) è di un
centimetro, detto all'ingrosso.
> Leggendo qui:
>
> http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
>
> Non riesco a capire quando scrive:
>
>
> "Now during the flow of an alternating current, the current carrying
> filaments lying on the core has a flux linkage with the entire
> conductor cross section including the filaments of the surface as
> well as those in the core. Whereas the flux set up by the outer
> filaments is restricted only to the surface itself and is unable to
> link with the inner filaments"
semplicemente senza senso. Infatti, se è in atto l'effetto pelle, i
"fili" del nucleo non sono affatto percorsi da corrente per definizione.
Quindi tutto il discorso è contraddittorio.
Io nel mio piccolo, insoddisfatto di quanto ho letto finora in merito,
di spiegazione me ne sono data una da me, per quello che vale (ma qui ci
sono professori che mi correggeranno) a partire dalla seguente analogia,
seppure solo indicativa:
immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
carico, come se il nucleo fosse di legno :)
Analogamente, nel caso del conduttore, la corrente superficiale genera
all'interno un campo che a sua volta genera correnti cosiddette
parassite, le quali annullano il campo interno stesso perché lì dentro
la fem indotta trova un cortocircuito. Ora, se il campo interno al
conduttore è mantenuto forzatamente nullo dalle correnti parassite
dovute alle correnti esterne, all'interno non può esserci corrente,
perché non esiste corrente senza campo.
Una precisazione a quest'ultimo riguardo: spesso si tratta la corrente
come una cosa a sé, e il campo che essa produce come un'altra cosa. È un
brutto vizio che confonde con la realtà la descrizione didascalica dei
fenomeni. Non è così: corrente e campo sono solo due aspetti di una sola
cosa, un fenomeno elettromagnetico unitario indivisibile: togli la
corrente e non c'è il campo, ma togli il campo e non c'è la corrente:
non esistono separati. Mai. Un elettrone in movimento (oscillazione nel
caso della tensione alternata) genera un campo: se si riesce ad
annullare il campo (introducendone uno di segno opposto), l'elettrone
necessariamente si ferma, ossia diventa esso stesso un ostacolo per la
tensione applicata: non può diventare corrente, ossia non può muoversi -
non può più diventare un fenomeno elettromagnetico, ma resta solo un
coso miseramente elettrico :))
Se l'elettrone continua a muoversi (e cioè la corrente a esistere) sulla
superficie del conduttore, nel nostro caso, è perché il campo
all'esterno non è nullo - però l'aumento di resistenza del conduttore
denuncia l'impoverimento del campo dell'elettrone a causa del
cortocircuito interno al conduttore stesso. In altri termini, più è
interno (meno ha campo all'esterno) e più l'elettrone letteralmente
rallenta.
Va perciò anche precisato che, rispetto a quanto si dice nelle formule
ufficiali che definiscono la cosiddetta 'profondità di penetrazione'
della corrente per il fenomeno "skin-effect", la riduzione della
corrente andando verso l'asse del conduttore è graduale e non netta come
direbbero le formule stesse. E si può capire perché: un elettrone può
muoversi solo finché il campo che esso genera può raggiungere il mondo
esterno (l'aria), quindi tanto meno quanto più si allontana dalla
superficie: infatti tutto il campo interno si autoannulla per via del
cortocircuito non appena la fem tenta di manifestarsi. Questo spiega
perché la densità di corrente nel conduttore decresce andando verso il
centro del conduttore, e cioè perché la resistività del conduttore
aumenta andando verso il centro stesso. La resistenza complessiva del
conduttore, per inciso, è quindi una media, anche se le formule non lo
dicono.
Tutto questo discorso dice in sostanza che il fenomeno comporta una
perdita di energia, perciò si capisce perché si escogitano diversi
provvedimenti per limitarlo.
Saluti
Franco
Mar 7, 2015, 8:24:03 PM3/7/15
to
On 3/3/2015 06:12, Max wrote:
> Sto cercando di avere una idea pratica del perché la corrente AC in un
> conduttore tende a scorrere in superfice.
>
>
> Leggendo qui:
>
> http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
>
> Non riesco a capire quando scrive:
...
> Sto cercando di avere una idea pratica del perché la corrente AC in un
> conduttore tende a scorrere in superfice.
>
>
> Leggendo qui:
>
> http://electrical4u.com/skin-effect-in-transmission-lines/
>
> Non riesco a capire quando scrive:
In effetti non e` il massimo della chiarezza. Avevo cominciato una
risposta, ma era ancora meno comprensibile della spiegazione originale
:( Poi ho provato a semplificarla, ma non mi soddisfaceva piu` come
precisione :(
Provo solo a dirti il risultato. Immagina il conduttore cilindrico fatto
da tanti filamenti elementari, tutti in parallelo. Ognuno di questi
filamenti ha la sua resistenza, uguale per tutti, e la sua induttanza,
che cambia con la distanza dal centro: piu` sono vicini al centro
maggiore e` la loro induttanza. Questo e` legato al fatto che un filo di
diametro piccolo ha una induttanza maggiore di uno di diametro grande.
Se immagini questi filamenti (ognuno R e L in serie) tutti in parallelo,
in continua e la corrente si divide ugualmente fra tutti. Con correnti
alternate invece i filamenti con induttanza maggiore hanno una impedenza
complessiva piu` elevata, e quindi portano meno corrente rispetto a
quelli piu` esterni che hanno una induttanza serie piu` piccola. Credo
che fosse questo quello che voleva dire la spiegazione che hai trovato.
Ci sono altri modi per spiegare l'effetto pelle, ad esempio considerando
un'onda elettromagnetica che entra nel conduttore, onda che viene
attenuata esponenzialmente con una costante "di spazio" che e` la
profondita` di pelle. Oppure considerando le correnti indotte nel
conduttore dal campo magnetico generato dalla corrente trasportata... In
ogni caso e` un casino :)
Franco
Mar 7, 2015, 8:36:02 PM3/7/15
to
On 3/6/2015 09:20, Omega wrote:
> immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
> la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
> campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
> fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
> carico, come se il nucleo fosse di legno :)
Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e quello che
> immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
> la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
> campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
> fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
> carico, come se il nucleo fosse di legno :)
ci sta attorno. L'idea che il campo nel nucleo dipenda dalla potenza che
transita o dalle correnti di primario e secondario e` semplicemente
sbagliata.
In un trasformatore reale con due secondari progettati per fornire la
stessa potenza, quando cortoricuiti un secondario l'altro da` circa 2/3
della sua tensione nominale, poi il tutto va a fuoco :)
> Un elettrone in movimento (oscillazione nel
di elettromagnetismo e` sempre una pessima idea.
> Va perciò anche precisato che, rispetto a quanto si dice nelle formule
> ufficiali che definiscono la cosiddetta 'profondità di penetrazione'
> della corrente per il fenomeno "skin-effect", la riduzione della
> corrente andando verso l'asse del conduttore è graduale e non netta come
> direbbero le formule stesse.
corrende scende esponenzialmente andando verso l'interno del conduttore
(con opportune ipotesi) e la profondita` di pelle e` il coefficiente che
si trova nell'esponenziale.
Per esempio anche qui
http://ecee.colorado.edu/~ecen3400/Chapter%2020%20-%20The%20Skin%20Effect.pdf
lo dicono/
> La resistenza complessiva del
> conduttore, per inciso, è quindi una media, anche se le formule non lo
> dicono.
conduttore e` un integrale facile facile, per situazioni piu` complicate
saltano fuori funzioni di Bessel come se piovesse :-) Guarda ad esempio
l'analisi di Dowell sugli effetti in alta frequenza.
Omega
Mar 8, 2015, 10:15:01 AM3/8/15
to
Il 08/03/2015 02:35, Franco ha scritto:
> On 3/6/2015 09:20, Omega wrote:
>
>> immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
>> la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
>> campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
>> fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
>> carico, come se il nucleo fosse di legno :)
>
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e quello che
> ci sta attorno. L'idea che il campo nel nucleo dipenda dalla potenza che
> transita o dalle correnti di primario e secondario e` semplicemente
> sbagliata.
Il campo nel nucleo dipende "necessariamente" dalle correnti negli
> On 3/6/2015 09:20, Omega wrote:
>
>> immagina un trasformatore con due secondari di cui uno in cortocircuito:
>> la corrente di cortocircuito di quel secondario di fatto annulla il
>> campo generato dal primario; perciò l'altro secondario non sarà sede di
>> fem indotta e quindi non sarà percorso da corrente se connesso a un
>> carico, come se il nucleo fosse di legno :)
>
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e quello che
> ci sta attorno. L'idea che il campo nel nucleo dipenda dalla potenza che
> transita o dalle correnti di primario e secondario e` semplicemente
> sbagliata.
avvolgimenti. Ed è assolutamente vero che basta un secondario in corto
per "neutralizzare" la capacità del trasformatore di fare il
trasformatore. Provare per credere. Foprse non ne hai mai fatto
esperienza, ma ti assicuro che è così. Ma è così anche teoricamente, per
via della legge di Lenz e del segno meno che si porta dietro.
>
> In un trasformatore reale con due secondari progettati per fornire la
> stessa potenza, quando cortoricuiti un secondario l'altro da` circa 2/3
> della sua tensione nominale, poi il tutto va a fuoco :)
Non è così. La corrente sul secondario in corto genera un campo che si
> In un trasformatore reale con due secondari progettati per fornire la
> stessa potenza, quando cortoricuiti un secondario l'altro da` circa 2/3
> della sua tensione nominale, poi il tutto va a fuoco :)
oppone a quello indotto dal primario, ossia si oppone a ciò che la
genera, per definizione. Comunque tu prova e vedrai che i 2/3 di cui
parli non esistono sul secondo secondario: se ci compare qualcosa è solo
per via dei flussi dispersi.
>> Un elettrone in movimento (oscillazione nel
>
> Di solito tirare in ballo gli elettroni nei problemi di elettrotecnica e
> di elettromagnetismo e` sempre una pessima idea.
questo caso per capire come funzionano correnti e campi basta ragionare
su un elettrone: quello che vale per uno vale per tutti.
>
>> Va perciò anche precisato che, rispetto a quanto si dice nelle formule
>> ufficiali che definiscono la cosiddetta 'profondità di penetrazione'
>> della corrente per il fenomeno "skin-effect", la riduzione della
>> corrente andando verso l'asse del conduttore è graduale e non netta come
>> direbbero le formule stesse.
>
> Non so dove hai studiato, ma a me hanno insegnato che la densita` di
> corrende scende esponenzialmente andando verso l'interno del conduttore
> (con opportune ipotesi) e la profondita` di pelle e` il coefficiente che
> si trova nell'esponenziale.
Io ho parlato di profondità di penetrazione, definita come lo spessore
>> Va perciò anche precisato che, rispetto a quanto si dice nelle formule
>> ufficiali che definiscono la cosiddetta 'profondità di penetrazione'
>> della corrente per il fenomeno "skin-effect", la riduzione della
>> corrente andando verso l'asse del conduttore è graduale e non netta come
>> direbbero le formule stesse.
>
> Non so dove hai studiato, ma a me hanno insegnato che la densita` di
> corrende scende esponenzialmente andando verso l'interno del conduttore
> (con opportune ipotesi) e la profondita` di pelle e` il coefficiente che
> si trova nell'esponenziale.
(medio) entro cui circola la corrente.
Non so dove hai studiato tu, se, com e nel post precedente, non sai
affatto spiegare il fenomeno
Franco
Mar 9, 2015, 12:18:02 PM3/9/15
to
On 3/8/2015 06:52, Omega wrote:
> Il campo nel nucleo dipende "necessariamente" dalle correnti negli
> avvolgimenti.
Su questo l'elettrotecnica non e` d'accordo :) Il flusso nel nucleo non
> Il campo nel nucleo dipende "necessariamente" dalle correnti negli
> avvolgimenti.
dipende dal carico: modifichi il carico e il flusso rimane lo stesso, ed
e` determinato dall'integrale delle tensioni nel tempo.
Se cambiasse vorrebbe dire che la potenza che va dal primario al
secondario passa attraverso il nucleo, cosa che invece non e` vera, la
potenza transitante non passa attraverso il nucleo.
> Ed è assolutamente vero che basta un secondario in corto
> per "neutralizzare" la capacità del trasformatore di fare il
> trasformatore.
> Ma è così anche teoricamente, per
> via della legge di Lenz e del segno meno che si porta dietro.
e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
> Non è così. La corrente sul secondario in corto genera un campo che si
> oppone a quello indotto dal primario, ossia si oppone a ciò che la
> genera, per definizione.
parametri longitudinali, e vedi che cosa capita. Se come modello assumi
un trasformatore ideale, devi modellare la sorgente di tensione con una
sorgente reale, altrimenti hai una situazione inconsistente.
> Io ho parlato di profondità di penetrazione, definita come lo spessore
> (medio) entro cui circola la corrente.
applica solo a conduttori molto piu` spessi della profondita` di pelle.
Dicevi che la corrente andando verso l'interno scende gradualmente. E`
vero, sarebbe anche meglio se dicessi esponenzialmente, ma le formule
queste cose le dicono.
> Non so dove hai studiato tu, se, com e nel post precedente, non sai
> affatto spiegare il fenomeno
spiegare. Il modello che ho presentato e` quello di Dixon,
http://www.ti.com/lit/ml/slup197/slup197.pdf figura 4.
Guarda anche la figura 3 e quello che c'e` scritto dopo. Tieni presente
che non e` un testo universitario, e` una application note e addirittura
li` si dice che la corrente scende esponenzialmente.
Omega
Mar 10, 2015, 9:55:02 AM3/10/15
to
Franco
> Omega
> Il flusso nel nucleo
> non dipende dal carico: modifichi il carico e il flusso rimane lo
> stesso, ed e` determinato dall'integrale delle tensioni nel tempo.
Ehi! Se lo hai dimenticato il mio esempio era di un cortocircuito, mica
di regime nominale o inferiore al nominale! :)
Il cortocircuito altera radicalmente la condizione ideale di cui parli.
La linearità che stai ipotizzando scompare del tutto.
Se la sorgente regge, si avrà in particolare pesante saturazione.
Inoltre un cortocircuito secondario, se ci fosse la linearità che
ipotizzi, sarebbe immediatamente un cortocircuito primario.
In presenza di corticircuiti/saturazioni non si può ragionare
linearmente. È escluso.
Come ti ho già detto: provare per credere.
Ma basta vedere come si comporta il trasformatore di un PC, che ha
sempre più di un avvolgimento: il corto su uno paralizza tutto il
sistema; se arrivassero i 2/3 della tensione sugli altri avvolgimenti
vedresti funzionare qualcosa, ma non è così: si impianta tutto.
> Se cambiasse vorrebbe dire che la potenza che va dal primario al
> secondario passa attraverso il nucleo, cosa che invece non e` vera,
> la potenza transitante non passa attraverso il nucleo.
Hai deciso di negare il ruolo del flusso nel nucleo per la trasmissione
di energia fra gli avvolgimenti?
E di dove transiterebbe, di grazia???
Tu prova (a 50 Hz) a sostituire l'aria al ferro, e poi vedi, a pari
avvolgimenti, che cosa passa ai secondari!! Niente. Prima di tutto il
primario sarebbe visto dal generatore all'incirca come un cortocircuito
perché avrebbe anche un'induttanza minima in assenza di ferro.
Hai detto una cosa davvero strana. Allora a cosa mai servirebbe il
ferro? E le leggi dell'induzione (inclusa quella di Lenz che ci
interessa) dove sarebbero andate a finire?
Se parli di alte frequenze (vedi i da me citati alimentatori switching a
valle dello switch), allora il ferro non va perché esso stesso sarebbe
sede di correnti parassite tali da mangiarsi tutta l'energia (proprio
come nel caso del topic!) Insomma le perdite nel ferro per correnti
parassite alle basse frequenze sono controllate costruendo lamellati i
nuclei dei trasformatori. Alle alte frequenze invece, per via delle
lunghezze d'onda, le perdite nel ferro, anche lamellato, costituirebbero
comunque, come dicevo, un cortocircuito: perciò i nuclei per alte
frequenze sono o in materiali magnetici isolanti (ceramici, cioè
ferriti, fino a qualche kHz) o in aria (al di sopra di qualche kHz).
>> Ed è assolutamente vero che basta un secondario in corto per
>> "neutralizzare" la capacità del trasformatore di fare il
>> trasformatore.
>
> Su questo sono d'accordo: lo brucia!
Ma è così anche prima che bruci.
Certo poi brucia, se uno è così sprovveduto da non provvedere delle
protezioni per sovracorrente e per minima tensione :)
Inoltre succedono altre brutte cose, come lo schiacciamento e
allargamento degli avvolgimenti per effetto elettrodinamico, se la
corrente non è interrotta in pochi millisecondi (come accade su tutti
gli impianti, altrimenti dopo un corto un trasformatore sarebbe da
buttare in discarica).
Dunque: prima di scassarsi meccanicamente e di bruciare, il nucleo
subisce un (quasi) annullamento del flusso per reazione del secondario,
che si oppone per la citata legge di Lenz - col suo segno meno - al
flusso che sostiene il cortocircuito stesso.
Io ti suggerisco una misura che sui trasformatori di tutta
l'apparecchiatura, di bassa e di alta tensione, si fa per
capitolato e per norma. Si chiama 'prova di cortocircuito', che si
affettua aumentando a partire da zero la tensione del primario - col
secondario in corto - fino a quando il secondario non è percorso dalla
corrente nominale: quindi pochi volt sul primario. La si esegue così
perché così non possono esserci danni, e neppure si esce dalla linearità
del materiale del nucleo (non lo si satura).
Se invece si tratta di cortocircuito vero, il transitorio mostra alla
misura la perdita di ogni linearità del sistema - perché è perduta dal
ferro, ovviamente. Questo lo si rileva dalle prove di cortocircuito
reale che si eseguono in laboratori come il Cesi a Milano o la Kema in
Olanda o a Fontenay aux Roses in Francia ecc., che fanno questo genere
di prove di notte usando la rete nazionale per ottenere corticircuiti
veri (fino a centinaia di kA in alta tensione), e che misurano e
registrano tutte le tensioni e correnti transitorie in ogni parte
dell'apparecchiatura in prova. Inutile dire che questo serve a
verificare e certificare le prestazioni dell'apparecchiatura in
condizioni estreme, per rispondere alla normativa, e naturalmente per
verificare ciò che il progettista ha calcolato.
Un po' di notti passate a eseguire queste misure e uno poi uno sa "dove"
si sono imparate davvero le cose.
>> Ma è così anche teoricamente, per via della legge di Lenz e del
>> segno meno che si porta dietro.
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e da
> quanto e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
Certo che lo hai già detto: ma non significa niente ugualmente :)
Al trasformatore non interessa "quale modello teorico", per la semplice
ragione che un trasformatore è quello che è, cioè reale, non affatto un
modello teorico :))
Un cortocircuito di qualche migliaio di kA, anche solo in bassa
tensione, stronca ogni linearità non appena la tensione istantanea
supera qualche % della nominale e quindi stronca ogni modello teorico, a
meno che non sia un modello strettamente differenziale che tenga
puntualmente conto della non linearità del nucleo, e come conseguenza
della non linearità delle induttanze in gioco, e quindi delle fem in
gioco e delle correnti in gioco, oltre che dei consistenti flussi
dispersi in aria in quelle condizioni.
Quello che è collegato intorno, in quanto carico, ovviamente non ha
alcuna influenza in presenza di un cortocircuito su uno dei secondari.
I modelli hanno una qualche utilità (didattica) per i regimi lineari, ma
l'utilità di modelli teorici di comportamenti rigorosamente non lineari
su reti che sono (quasi) lineari solo in funzionamento nominale a me
sfugge del tutto. Basti pensare che in regime di guasto (cortocircuito)
i campi dispersi in aria sicuramente superano quelli rimasti nel nucleo,
e voglio vedere modelli teorici a tenere conto della configurazione dei
campi dispersi !!!, che magari si concatenano con conduttori esterni
(correnti parassite) e con ferro situati nelle vicinanze (anche solo la
cassa metallica del trasformatore).
Immagino che tu sappia di più dei progettisti e degli specialisti di
misure del settore, ma temo che, se fosse possibile un modello
affidabile del tipo cui alludi (o che immagini?), dei costosissimi
laboratori di cui sopra non ci sarebbe proprio bisogno.
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e da
> quanto e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
>
>> Non è così. La corrente sul secondario in corto genera un campo che
>> si oppone a quello indotto dal primario, ossia si oppone a ciò che
>> la genera, per definizione.
>
> Hai una idea strana dei trasformatori.
Le stranezze le hai dette tu: a cominciare dall'inutilità del flusso nel
nucleo per trasmettere energia fra gli avvolgimenti :)) Quella è
un'uscita davvero curiosa :))
> Prova a fare i conti con i
> parametri longitudinali, e vedi che cosa capita. Se come modello
> assumi un trasformatore ideale,
Il trasformatore ideale non è un modello ma è solo una schematizzazione
per fini unicamente didattici/didascalici (o al limite per studiare
circuiti elettronici). Tanto per cominciare un trasformatore ideale ha
un nucleo lineare, cosa evidentemente non vera anche solo guardando la
forma delle correnti magnetizzanti, che della sinusoide non sono neanche
lontane parenti. Allora che razza di modello è quello ideale se neppure
per sbaglio sa rappresentare un trasformatore a vuoto? Io mi toglierei
certe illusioni :)
> devi modellare la sorgente di
> tensione con una sorgente reale, altrimenti hai una situazione
> inconsistente.
Hai detto una cosa davvero inconsistente, anzi contraddittoria, dato che
"modellare una sorgente reale" è un ossimoro come i morti viventi :)) O
è reale o è un modello. Prendi una decisione.
Se il modello pretende di avere buona corrispondenza col reale, allora è
di complessità estrema, e comunque si ricava, se proprio lo si vuole,
empiricamente, non certo per mero calcolo. Infatti i progettisti si
affidano a tabelle di dati reali, non a sistemi di equazioni, che sono
sempre necessariamente schematici.
>> Io ho parlato di profondità di penetrazione, definita come lo
>> spessore (medio) entro cui circola la corrente.
>
> Se ci metti "medio" va gia` meglio, ma non e` ancora corretto, si
> applica solo a conduttori molto piu` spessi della profondita` di
> pelle.
Il concetto di 'medio' è generale: si applica sempre se non interessa la
legge di variazione. Legge mai semplice come quella esponenziale
calcolata per un conduttore piano e di profondità semiinfinita.
(Peraltro se fosse esponenziale non si annullerebbe mai, quindi può
somigliare a una legge esponenziale, ma non lo è, e dipende
essenzialmente dalla forma della sezione del conduttore.)
> Dicevi che la corrente andando verso l'interno scende gradualmente.
> E` vero, sarebbe anche meglio se dicessi esponenzialmente, ma le
> formule queste cose le dicono.
Le formule si basano su modelli approssimati - come lo sono tutti i
modelli necessariamente. L'esperienza nelle misure, ma soprattutto in
ragionamenti che non si accontentano delle
approssimazioni/schematizzazioni dei modelli, dicono molte più cose: lo
avevo scritto nel completamento della mia risposta al tuo precedente
post (risposta troncata con un "invio" dalla mia gatta e completata, da
me non dalla gatta, in un altro post non pubblicato).
>> ...
«As switching power supply operating frequencies
increase, eddy current losses and
parasitic inductances can greatly impair circuit
performance. These high frequency effects are
caused by the magnetic field resulting from
current flow in transformer windings and circuit
wiring.»
Non pertinente perché un alimentatore switching (che avevo citato
anch'io ad altro proposito) lavora a frequenze ultrasoniche, cioè oltre
i 20 kHz, e quindi senza nuclei in ferro (al limite ferrite, cioè
ceramica magnetica).
In ogni modo, anche in questo caso sono flussi in aria (incontrollati a
simili frequenze, infatti ci vogliono robuste schermature) a causare il
decadimento delle prestazioni teoriche calcolate tenendo conto delle
sole correnti (che è decisamente _sbagliato_ alle alte frequenze).
Come ho già detto, è comunque sempre sbagliato separare correnti e campi
da esse prodotti, ma nel caso delle alte frequenze, anche solo
ultrasoniche (cioè non ancora radiofrequenze), è sbagliato al cubo :))
> Guarda anche la figura 3 e quello che c'e` scritto dopo. Tieni
> presente che non e` un testo universitario, e` una application note e
> addirittura li` si dice che la corrente scende esponenzialmente.
La figura 3 dice esattamente quello che ho detto io considerando un solo
elettrone, se lo ricordi, ma non dice niente di quello che succede sotto
la scorza del conduttore.
Per inciso la denominazione "profondità di penetrazione" non la usa solo
Omega :)
Temo però che tu non abbia interpretato bene quando dice:
«Penetration or skin
depth, Dpen , is defined as the distance from
the surface to where the current density is l/e
times the surface current density (e is the
naturallog base)»
... distanza fra la superficie e fin dove la densità di corrente è 1/e
volte quella di superficie.
Che cosa significa? Che è una distanza derivata dall'andamento della
corrente, non una distanza fisica nel conduttore. Quindi dipende dalla
forma del conduttore!!! Per inciso 1/e = 0,36787...
Quindi misuro dove è diminuita in questa misura e questa dico che è la
profondità di penetrazione. Ma misuro una corrente, e la distanza fisica
sarà quella che sarà, in funzione della forma del conduttore (vedi
sotto). Per inciso: la figura 1 è meglio ignorarla dato che si riferisce
a "basse frequenze" (quali?): non vale a rigore neanche per la continua.
Successivamente dice che la densità di corrente si riduce
esponenzialmente, ma non lo mostra da nessuna parte (in nessuna formula).
Oltre a tutto il tizio dice anche:
«Eqs. (5) and (6) are accurate for a flat conductor
surface, or when the radius of curvature
is much greater than the penetration depth.»
Ecco perché è tollerabile che affermi il decremento esponenziale: perché
ha scelto un conduttore piatto, anche se non semiinfinito come quello
del simpaticone dell'altro articolo che hai linkato :)
Insomma il decremento esponenziale lo dà per scontato, non lo calcola
neanche (ha preso per buono il calcolo del simpaticone :))
Non solo non lo calcola, ma non ne dà neppure una spiegazione almeno
qualitativa. Quindi siamo ancora a zero rispetto alla domanda di Max.
Omega
> Omega
>
>> Il campo nel nucleo dipende "necessariamente" dalle correnti negli
>> avvolgimenti.
>
> Su questo l'elettrotecnica non e` d'accordo :)
Ci mancherebbe, poverina! :))
>> Il campo nel nucleo dipende "necessariamente" dalle correnti negli
>> avvolgimenti.
>
> Su questo l'elettrotecnica non e` d'accordo :)
> Il flusso nel nucleo
> non dipende dal carico: modifichi il carico e il flusso rimane lo
> stesso, ed e` determinato dall'integrale delle tensioni nel tempo.
di regime nominale o inferiore al nominale! :)
Il cortocircuito altera radicalmente la condizione ideale di cui parli.
La linearità che stai ipotizzando scompare del tutto.
Se la sorgente regge, si avrà in particolare pesante saturazione.
Inoltre un cortocircuito secondario, se ci fosse la linearità che
ipotizzi, sarebbe immediatamente un cortocircuito primario.
In presenza di corticircuiti/saturazioni non si può ragionare
linearmente. È escluso.
Come ti ho già detto: provare per credere.
Ma basta vedere come si comporta il trasformatore di un PC, che ha
sempre più di un avvolgimento: il corto su uno paralizza tutto il
sistema; se arrivassero i 2/3 della tensione sugli altri avvolgimenti
vedresti funzionare qualcosa, ma non è così: si impianta tutto.
> Se cambiasse vorrebbe dire che la potenza che va dal primario al
> secondario passa attraverso il nucleo, cosa che invece non e` vera,
> la potenza transitante non passa attraverso il nucleo.
di energia fra gli avvolgimenti?
E di dove transiterebbe, di grazia???
Tu prova (a 50 Hz) a sostituire l'aria al ferro, e poi vedi, a pari
avvolgimenti, che cosa passa ai secondari!! Niente. Prima di tutto il
primario sarebbe visto dal generatore all'incirca come un cortocircuito
perché avrebbe anche un'induttanza minima in assenza di ferro.
Hai detto una cosa davvero strana. Allora a cosa mai servirebbe il
ferro? E le leggi dell'induzione (inclusa quella di Lenz che ci
interessa) dove sarebbero andate a finire?
Se parli di alte frequenze (vedi i da me citati alimentatori switching a
valle dello switch), allora il ferro non va perché esso stesso sarebbe
sede di correnti parassite tali da mangiarsi tutta l'energia (proprio
come nel caso del topic!) Insomma le perdite nel ferro per correnti
parassite alle basse frequenze sono controllate costruendo lamellati i
nuclei dei trasformatori. Alle alte frequenze invece, per via delle
lunghezze d'onda, le perdite nel ferro, anche lamellato, costituirebbero
comunque, come dicevo, un cortocircuito: perciò i nuclei per alte
frequenze sono o in materiali magnetici isolanti (ceramici, cioè
ferriti, fino a qualche kHz) o in aria (al di sopra di qualche kHz).
>> Ed è assolutamente vero che basta un secondario in corto per
>> "neutralizzare" la capacità del trasformatore di fare il
>> trasformatore.
>
> Su questo sono d'accordo: lo brucia!
Certo poi brucia, se uno è così sprovveduto da non provvedere delle
protezioni per sovracorrente e per minima tensione :)
Inoltre succedono altre brutte cose, come lo schiacciamento e
allargamento degli avvolgimenti per effetto elettrodinamico, se la
corrente non è interrotta in pochi millisecondi (come accade su tutti
gli impianti, altrimenti dopo un corto un trasformatore sarebbe da
buttare in discarica).
Dunque: prima di scassarsi meccanicamente e di bruciare, il nucleo
subisce un (quasi) annullamento del flusso per reazione del secondario,
che si oppone per la citata legge di Lenz - col suo segno meno - al
flusso che sostiene il cortocircuito stesso.
Io ti suggerisco una misura che sui trasformatori di tutta
l'apparecchiatura, di bassa e di alta tensione, si fa per
capitolato e per norma. Si chiama 'prova di cortocircuito', che si
affettua aumentando a partire da zero la tensione del primario - col
secondario in corto - fino a quando il secondario non è percorso dalla
corrente nominale: quindi pochi volt sul primario. La si esegue così
perché così non possono esserci danni, e neppure si esce dalla linearità
del materiale del nucleo (non lo si satura).
Se invece si tratta di cortocircuito vero, il transitorio mostra alla
misura la perdita di ogni linearità del sistema - perché è perduta dal
ferro, ovviamente. Questo lo si rileva dalle prove di cortocircuito
reale che si eseguono in laboratori come il Cesi a Milano o la Kema in
Olanda o a Fontenay aux Roses in Francia ecc., che fanno questo genere
di prove di notte usando la rete nazionale per ottenere corticircuiti
veri (fino a centinaia di kA in alta tensione), e che misurano e
registrano tutte le tensioni e correnti transitorie in ogni parte
dell'apparecchiatura in prova. Inutile dire che questo serve a
verificare e certificare le prestazioni dell'apparecchiatura in
condizioni estreme, per rispondere alla normativa, e naturalmente per
verificare ciò che il progettista ha calcolato.
Un po' di notti passate a eseguire queste misure e uno poi uno sa "dove"
si sono imparate davvero le cose.
>> Ma è così anche teoricamente, per via della legge di Lenz e del
>> segno meno che si porta dietro.
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e da
> quanto e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
Al trasformatore non interessa "quale modello teorico", per la semplice
ragione che un trasformatore è quello che è, cioè reale, non affatto un
modello teorico :))
Un cortocircuito di qualche migliaio di kA, anche solo in bassa
tensione, stronca ogni linearità non appena la tensione istantanea
supera qualche % della nominale e quindi stronca ogni modello teorico, a
meno che non sia un modello strettamente differenziale che tenga
puntualmente conto della non linearità del nucleo, e come conseguenza
della non linearità delle induttanze in gioco, e quindi delle fem in
gioco e delle correnti in gioco, oltre che dei consistenti flussi
dispersi in aria in quelle condizioni.
Quello che è collegato intorno, in quanto carico, ovviamente non ha
alcuna influenza in presenza di un cortocircuito su uno dei secondari.
I modelli hanno una qualche utilità (didattica) per i regimi lineari, ma
l'utilità di modelli teorici di comportamenti rigorosamente non lineari
su reti che sono (quasi) lineari solo in funzionamento nominale a me
sfugge del tutto. Basti pensare che in regime di guasto (cortocircuito)
i campi dispersi in aria sicuramente superano quelli rimasti nel nucleo,
e voglio vedere modelli teorici a tenere conto della configurazione dei
campi dispersi !!!, che magari si concatenano con conduttori esterni
(correnti parassite) e con ferro situati nelle vicinanze (anche solo la
cassa metallica del trasformatore).
Immagino che tu sappia di più dei progettisti e degli specialisti di
misure del settore, ma temo che, se fosse possibile un modello
affidabile del tipo cui alludi (o che immagini?), dei costosissimi
laboratori di cui sopra non ci sarebbe proprio bisogno.
> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e da
> quanto e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
>
>> Non è così. La corrente sul secondario in corto genera un campo che
>> si oppone a quello indotto dal primario, ossia si oppone a ciò che
>> la genera, per definizione.
>
> Hai una idea strana dei trasformatori.
nucleo per trasmettere energia fra gli avvolgimenti :)) Quella è
un'uscita davvero curiosa :))
> Prova a fare i conti con i
> parametri longitudinali, e vedi che cosa capita. Se come modello
> assumi un trasformatore ideale,
per fini unicamente didattici/didascalici (o al limite per studiare
circuiti elettronici). Tanto per cominciare un trasformatore ideale ha
un nucleo lineare, cosa evidentemente non vera anche solo guardando la
forma delle correnti magnetizzanti, che della sinusoide non sono neanche
lontane parenti. Allora che razza di modello è quello ideale se neppure
per sbaglio sa rappresentare un trasformatore a vuoto? Io mi toglierei
certe illusioni :)
> devi modellare la sorgente di
> tensione con una sorgente reale, altrimenti hai una situazione
> inconsistente.
"modellare una sorgente reale" è un ossimoro come i morti viventi :)) O
è reale o è un modello. Prendi una decisione.
Se il modello pretende di avere buona corrispondenza col reale, allora è
di complessità estrema, e comunque si ricava, se proprio lo si vuole,
empiricamente, non certo per mero calcolo. Infatti i progettisti si
affidano a tabelle di dati reali, non a sistemi di equazioni, che sono
sempre necessariamente schematici.
>> Io ho parlato di profondità di penetrazione, definita come lo
>> spessore (medio) entro cui circola la corrente.
>
> Se ci metti "medio" va gia` meglio, ma non e` ancora corretto, si
> applica solo a conduttori molto piu` spessi della profondita` di
> pelle.
legge di variazione. Legge mai semplice come quella esponenziale
calcolata per un conduttore piano e di profondità semiinfinita.
(Peraltro se fosse esponenziale non si annullerebbe mai, quindi può
somigliare a una legge esponenziale, ma non lo è, e dipende
essenzialmente dalla forma della sezione del conduttore.)
> Dicevi che la corrente andando verso l'interno scende gradualmente.
> E` vero, sarebbe anche meglio se dicessi esponenzialmente, ma le
> formule queste cose le dicono.
modelli necessariamente. L'esperienza nelle misure, ma soprattutto in
ragionamenti che non si accontentano delle
approssimazioni/schematizzazioni dei modelli, dicono molte più cose: lo
avevo scritto nel completamento della mia risposta al tuo precedente
post (risposta troncata con un "invio" dalla mia gatta e completata, da
me non dalla gatta, in un altro post non pubblicato).
>> ...
>
> In effetti senza possibilita` di fare disegni e formule e` difficile
> da spiegare. Il modello che ho presentato e` quello di Dixon,
> http://www.ti.com/lit/ml/slup197/slup197.pdf figura 4.
Riporto l'introduzione.
> In effetti senza possibilita` di fare disegni e formule e` difficile
> da spiegare. Il modello che ho presentato e` quello di Dixon,
> http://www.ti.com/lit/ml/slup197/slup197.pdf figura 4.
«As switching power supply operating frequencies
increase, eddy current losses and
parasitic inductances can greatly impair circuit
performance. These high frequency effects are
caused by the magnetic field resulting from
current flow in transformer windings and circuit
wiring.»
Non pertinente perché un alimentatore switching (che avevo citato
anch'io ad altro proposito) lavora a frequenze ultrasoniche, cioè oltre
i 20 kHz, e quindi senza nuclei in ferro (al limite ferrite, cioè
ceramica magnetica).
In ogni modo, anche in questo caso sono flussi in aria (incontrollati a
simili frequenze, infatti ci vogliono robuste schermature) a causare il
decadimento delle prestazioni teoriche calcolate tenendo conto delle
sole correnti (che è decisamente _sbagliato_ alle alte frequenze).
Come ho già detto, è comunque sempre sbagliato separare correnti e campi
da esse prodotti, ma nel caso delle alte frequenze, anche solo
ultrasoniche (cioè non ancora radiofrequenze), è sbagliato al cubo :))
> Guarda anche la figura 3 e quello che c'e` scritto dopo. Tieni
> presente che non e` un testo universitario, e` una application note e
> addirittura li` si dice che la corrente scende esponenzialmente.
elettrone, se lo ricordi, ma non dice niente di quello che succede sotto
la scorza del conduttore.
Per inciso la denominazione "profondità di penetrazione" non la usa solo
Omega :)
Temo però che tu non abbia interpretato bene quando dice:
«Penetration or skin
depth, Dpen , is defined as the distance from
the surface to where the current density is l/e
times the surface current density (e is the
naturallog base)»
... distanza fra la superficie e fin dove la densità di corrente è 1/e
volte quella di superficie.
Che cosa significa? Che è una distanza derivata dall'andamento della
corrente, non una distanza fisica nel conduttore. Quindi dipende dalla
forma del conduttore!!! Per inciso 1/e = 0,36787...
Quindi misuro dove è diminuita in questa misura e questa dico che è la
profondità di penetrazione. Ma misuro una corrente, e la distanza fisica
sarà quella che sarà, in funzione della forma del conduttore (vedi
sotto). Per inciso: la figura 1 è meglio ignorarla dato che si riferisce
a "basse frequenze" (quali?): non vale a rigore neanche per la continua.
Successivamente dice che la densità di corrente si riduce
esponenzialmente, ma non lo mostra da nessuna parte (in nessuna formula).
Oltre a tutto il tizio dice anche:
«Eqs. (5) and (6) are accurate for a flat conductor
surface, or when the radius of curvature
is much greater than the penetration depth.»
Ecco perché è tollerabile che affermi il decremento esponenziale: perché
ha scelto un conduttore piatto, anche se non semiinfinito come quello
del simpaticone dell'altro articolo che hai linkato :)
Insomma il decremento esponenziale lo dà per scontato, non lo calcola
neanche (ha preso per buono il calcolo del simpaticone :))
Non solo non lo calcola, ma non ne dà neppure una spiegazione almeno
qualitativa. Quindi siamo ancora a zero rispetto alla domanda di Max.
Omega
Franco
Mar 10, 2015, 2:24:03 PM3/10/15
to
On 3/10/2015 03:22, Omega wrote:
> Ehi! Se lo hai dimenticato il mio esempio era di un cortocircuito, mica
> di regime nominale o inferiore al nominale! :)
Ok, il trasformatore va a fuoco, ma il nucleo non satura.
> Ehi! Se lo hai dimenticato il mio esempio era di un cortocircuito, mica
> di regime nominale o inferiore al nominale! :)
> Il cortocircuito altera radicalmente la condizione ideale di cui parli.
> La linearità che stai ipotizzando scompare del tutto.
essere a causa del riscaldamento dei conduttori, ma il nucleo non
satura. Anche gli effetti meccanici ci sono, ma il flusso continua a
essere legato all'integrale della tensione.
> Se la sorgente regge, si avrà in particolare pesante saturazione.
di trasformatore usi. Con un trasformatore ideale e una sorgente ideale
la situazione e` inconsistente. Con una sorgente reale e un
trasformatore reale (parametri longitudinali presenti), il trasformatore
non satura.
> Inoltre un cortocircuito secondario, se ci fosse la linearità che
> ipotizzi, sarebbe immediatamente un cortocircuito primario.
Questa e` la situazione in cui, essendo tutto ideale hai una
incongruenza. Quando metti un corto al secondario ci sono i parametri
longitudinali che fanno si` che il trasformatore si comporti come avevo
detto prima, tensione sull'altro secondario non nulla, ma dipendente da
tutte le impedenze del trasfo e della sorgente.
> In presenza di corticircuiti/saturazioni non si può ragionare
> linearmente. È escluso.
mettendo in corto il secondario il flusso si annulla? E come fa a
saturare? In realta` il flusso cambia a seconda di come sono distribuiti
i parametri longitudinali (e l'impedenza di sorgente), dai quali si
ricava che la tensione sull'altro secondario scende ma non va a zero.
> Ma basta vedere come si comporta il trasformatore di un PC, che ha
> sempre più di un avvolgimento: il corto su uno paralizza tutto il
> sistema; se arrivassero i 2/3 della tensione sugli altri avvolgimenti
> vedresti funzionare qualcosa, ma non è così: si impianta tutto.
ha delle protezioni di sovracorrente (per fortuna). E meno male che e`
uno switching, altrimenti solo il trasformatore peserebbe 6kg o 7kg,
piu` dissipatori e tutto il resto.
> Hai deciso di negare il ruolo del flusso nel nucleo per la trasmissione
> di energia fra gli avvolgimenti?
flusso dipende SOLO dalla tensione di ingresso integrata nel tempo, NON
dalla corrente.
> E di dove transiterebbe, di grazia???
>
> Tu prova (a 50 Hz) a sostituire l'aria al ferro, e poi vedi, a pari
> avvolgimenti, che cosa passa ai secondari!! Niente. Prima di tutto il
> primario sarebbe visto dal generatore all'incirca come un cortocircuito
> perché avrebbe anche un'induttanza minima in assenza di ferro.
Vero, ma questo non significa che la potenza passa attraverso il nucleo.
> Tu prova (a 50 Hz) a sostituire l'aria al ferro, e poi vedi, a pari
> avvolgimenti, che cosa passa ai secondari!! Niente. Prima di tutto il
> primario sarebbe visto dal generatore all'incirca come un cortocircuito
> perché avrebbe anche un'induttanza minima in assenza di ferro.
Cosa curiosa: se togli il nucleo, le induttanze di dispersione rimangono
praticamente le stesse, mentre quella di magnetizzazione (ma questo e`
un parametro trasversale) cala di ordini di grandezza.
> Hai detto una cosa davvero strana.
> Allora a cosa mai servirebbe il
> ferro? E le leggi dell'induzione (inclusa quella di Lenz che ci
> interessa) dove sarebbero andate a finire?
serve il ferro? Si potrebbe rispondere che servead aumentare la
induttanza di magnetizzazione, oppure a migliorare il coefficiente di
accoppiamento, oppure ancora ad altri scopi, ma non a far transitare
dentro di se' la potenza.
> Se parli di alte frequenze
> (vedi i da me citati alimentatori switching a
> valle dello switch),
> Alle alte frequenze invece, per via delle
> lunghezze d'onda,
lunghezza d'onda a qualche decina di kilohertz?
> perciò i nuclei per alte
> frequenze sono o in materiali magnetici isolanti (ceramici, cioè
> ferriti, fino a qualche kHz) o in aria (al di sopra di qualche kHz).
e` sbagliato :)
> Dunque: prima di scassarsi meccanicamente e di bruciare, il nucleo
> subisce un (quasi) annullamento del flusso per reazione del secondario,
> che si oppone per la citata legge di Lenz - col suo segno meno - al
> flusso che sostiene il cortocircuito stesso.
quasi annullamento: dipende dai parametri longitudinali del
trasformatore, dall'impedenza di sorgente e da quella di cortocircuito
(che ha una sua impedenza, piccola ma c'e`).
> La si esegue così
> perché così non possono esserci danni, e neppure si esce dalla linearità
> del materiale del nucleo (non lo si satura).
nominale non saturerebbe. Il flusso dipende dall'integrale della
tensione non dalla corrente. Credo sia proprio la legge di Lenz!
> Se invece si tratta di cortocircuito vero, il transitorio mostra alla
> misura la perdita di ogni linearità del sistema - perché è perduta dal
> ferro, ovviamente.
dalle impedenze.
> Questo lo si rileva dalle prove di cortocircuito
> reale che si eseguono in laboratori come il Cesi a Milano o la Kema in
> Olanda o a Fontenay aux Roses in Francia ecc., che fanno questo genere
> di prove di notte usando la rete nazionale per ottenere corticircuiti
> veri (fino a centinaia di kA in alta tensione),
mai viste. Usano un alternatori per fare le prove di corto. NOn puoi
assorbire carichi di quel genere dalla rete, si va in accumulo locale di
energia.
>> Dipende da che modello teorico assumi per il trasformatore e da
>> quanto e` collegato intorno (mi sembrava di averlo gia` detto).
>
> Certo che lo hai già detto: ma non significa niente ugualmente :)
riferisci.
> Al trasformatore non interessa "quale modello teorico", per la semplice
> ragione che un trasformatore è quello che è, cioè reale, non affatto un
> modello teorico :))
impedenze longitudinali e le impedenze di carico e di sorgente
determinano che cosa capita. Nel caso di sorgente stiff, di due
secondari ad uguale potenza e di un corto su uno dei due, l'altro ha una
tensione che non va a zero, come non va a zero il flusso (e neanche
satura). La tensione scende a circa 2/3 del nominale (dipende da come
sono disposti gli avvolgimenti) e il trasformatore prende fuoco.
> Un cortocircuito di qualche migliaio di kA, anche solo in bassa
> tensione, stronca ogni linearità
cortocircuito il flusso quasi si annulla? Come fa a saturare?
> oltre che dei consistenti flussi
> dispersi in aria in quelle condizioni.
condizioni di lavoro. L'induttanza dipersa e` un parametro che dipende
dalla geometria degli avvolgimenti, che metta o tolga il nucleo rimane
praticamente la stessa. Invece e` vero che in caso di corto i flussi
dispersi aumentano (ma non le induttanze disperse)
> Quello che è collegato intorno, in quanto carico, ovviamente non ha
> alcuna influenza in presenza di un cortocircuito su uno dei secondari.
> Le stranezze le hai dette tu: a cominciare dall'inutilità del flusso nel
> nucleo per trasmettere energia fra gli avvolgimenti :)) Quella è
> un'uscita davvero curiosa :))
che la potenza non transita dentro al nucelo. Interessante vero? Non te
lo hanno insegnato?
> Il trasformatore ideale non è un modello ma è solo una schematizzazione
> per fini unicamente didattici/didascalici
ti riferisci a un trasformatore reale e usi un modello piu` completo.
> Hai detto una cosa davvero inconsistente, anzi contraddittoria, dato che
> "modellare una sorgente reale" è un ossimoro come i morti viventi :)) O
> è reale o è un modello. Prendi una decisione.
> Riporto l'introduzione.
Avevo citato quell'articolo per l'effetto pelle.
> Che cosa significa? Che è una distanza derivata dall'andamento della
> corrente, non una distanza fisica nel conduttore. Quindi dipende dalla
> forma del conduttore!!! Per inciso 1/e = 0,36787...
> Oltre a tutto il tizio dice anche:
>
> «Eqs. (5) and (6) are accurate for a flat conductor
> surface, or when the radius of curvature
> is much greater than the penetration depth.»
sapevi queste cose, pensavi che le formule non dicessero nulla in
proposito. Ed e` anche un buon modello per i conduttori rotondi. Poi si
va di equazioni di Dowell e altre piu` complicate.
> Insomma il decremento esponenziale lo dà per scontato, non lo calcola
> neanche (ha preso per buono il calcolo del simpaticone :))
qualunque corso di campi elettromagnetici.
Quella e` una application note, non un libro di elettromagnetismo. L'ho
citata per mostrarti che quello che sostenevi non essere diffuso in giro
("le formule non lo dicono"), in realta` lo si trova addirittura nelle
application notes.
Fino a iei non sapevi nulla di tutto cio`, e quindi mi pare ti sia stato
utile.
E rimane la domanda simpatica: dove passa la potenza che transita fra
primario e secondario? Non dentro al nucleo, i cui vettori di
magnetizzazione non dipendono dal carico.
Sai tutte quelle cose (per lo piu` sbagliate) sull'elettrotecnica e non
sai questo? Non te lo hanno insegnato?
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