4. Perdite

Come visto precedentemente, non tutta la potenza in ingresso al dispositivo (P_IN) viene trasmessa in uscita (P_OUT). Una parte di essa viene assorbita (P_ASS) e persa a causa delle varie forme di perdite energetiche interne al dispositivo.

Queste perdite di potenza sono dovute da diversi fattori e sono di vario tipo, tra cui:

• Elementi conduttori (Effetto Joule)
• Nuclei magnetici (Correnti parassite e isteresi magnetica)
• Meccaniche (Solo per quelle rotanti)
• Isolamento
• Addizionali (quelle non quantificabili analiticamente)

Perdite per Effetto Joule (P_j o P_cu) #

In qualsiasi circuito elettrico si manifestano delle perdite energetiche per Effetto Joule (P_j):

Queste perdite vengono anche chiamate Perdite nel rame (P_cu), in quanto sono perdite dovute ai conduttori in rame che dissipano l’energia persa in calore.

Le perdite per effetto Joule si possono anche esprimere per unità di volume [W/m³]:

oppure per unità di massa [W/kg]:

Perdite dei nuclei magnetici (P_f) #

Nei nuclei magnetici si verificano perdite di potenza dovute a isteresi magnetica e correnti parassite.

È importante sottolineare che le perdite nel ferro si manifestano solo nei nuclei magnetici interessati da flusso variabile nel tempo (nel caso di flusso magnetico costante esse sono nulle).

Formula delle perdite per isteresi magnetica:

Formula delle perdite per correnti parassite:

Dato che non sempre vengono forniti i valori di k_i e k_cp, si preferisce calcolare l’azione di queste due perdite utilizzando la cifra di perdita P₀ raggruppandole nelle perdite dei nuclei magnetici (o specifiche nel ferro) P_f:

Perdite meccaniche (P_m o P_AV) #

Le perdite meccaniche sono dovute prevalentemente da tre fattori:

• Perdite per attrito nei cuscinetti di supporto dell’albero motore
• Perdite per ventilazione ossia per attrito tra il rotore e l’aria circostante
• Perdite per attrito tra spazzole e collettore si verificano nelle macchine elettriche a corrente continua

A causa della diversa natura delle stesse l’entità delle perdite meccaniche è difficile da determinare analiticamente con delle formule matematiche e viene quindi ricavata sperimentalmente.

Perdite di isolamento #

Anche negli isolamenti delle macchine elettriche vi sono delle perdite di potenza.

Queste perdite però sono inferiori rispetto alle altre e possono sempre essere trascurate nel computo della potenza totale persa da una macchina elettrica. Bisogna però tenerne conto per quanto riguarda la sicurezza.

Perdite addizionali (P_ADD) #

Le perdite addizionali sono tutte quelle che si verificano nel funzionamento in aggiunta a quelle principali.

Sono di difficilissima valutazione analitica e vengono determinate sperimentalmente, come differenza tra la potenza persa totale e la somma delle perdite principali.