Materiali Magnetici, Circuiti Magnetici e Sistemi Trifase

Flashcard di vocabolario sui concetti fondamentali di materiali magnetici, circuiti magnetici, isteresi, correnti parassite, sistemi trifase e rifasamento basate sugli appunti di lezione.

Vettore campo magnetico ($\bar{H}$)

Vettore espresso in unità di misura $\text{A/m}$ che descrive l'intensità del campo magnetico applicato.

Costante di permeabilità magnetica del vuoto ($\mu_0$)

Valore costante pari a $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\,\text{H/m}$ (o $\text{Henry/m}$).

Campo di induzione magnetica ($\bar{B}$)

Vettore definito dalla relazione $\bar{B} = \mu_0 \cdot \bar{H}$ nel vuoto, oppure $\bar{B} = \mu_0 \cdot (\bar{H} + \bar{M})$ in presenza di materia.

Vettore di magnetizzazione ($\bar{M}$)

Vettore espresso in $\text{A/m}$ che misura la risposta della materia a un campo magnetico applicato, espresso dalla relazione $\bar{M} = \chi_m \bar{H}$.

Suscettività magnetica ($\chi_m$)

Parametro adimensionale che misura quanto un materiale si magnetizza in risposta ad un campo magnetico applicato.

Permeabilità magnetica relativa ($\mu_r$)

Parametro adimensionale definito dalla relazione $\mu_r = 1 + \chi_m$.

Materiali Diamagnetici

Materiali caratterizzati da $\chi_m < 0$ ($\chi_m \approx -[10^{-5} \div 10^{-7}]$) e $\mu_r \approx 1$, che reagiscono debolmente al campo esterno con momenti di dipolo opposti al campo.

Materiali Paramagnetici

Materiali caratterizzati da $\chi_m > 0$ ($\chi_m \approx [10^{-3} \div 10^{-4}]$) e $\mu_r \approx 1$, che reagiscono debolmente al campo esterno con momenti di dipolo coerenti al campo.

Materiali Ferromagnetici

Materiali fortemente non lineari con $\chi_m \gg 0$ ($\chi_m \approx [10 \div 10^5]$) e $\mu_r \gg 1$, i cui momenti di dipolo si allineano nella stessa direzione del campo incrementando fortemente il campo interno $\bar{B}$.

Isteresi Magnetica

Fenomeno non lineare che descrive il comportamento di un materiale ferromagnetico soggetto a un campo magnetico variabile.

Curva di prima magnetizzazione

Curva che descrive la crescita del campo $\bar{B}$ all'aumentare del campo esterno $\bar{H}$ a partire dallo stato smagnetizzato, in cui i momenti di dipolo si allineano gradualmente.

Induzione magnetica residua ($B_r$)

Valore dell'induzione magnetica $B$ che rimane in un materiale ferromagnetico dopo che il campo magnetico esterno $H$ è stato portato a zero.

Campo coercitivo ($\pm H_c$)

Valore del campo magnetico $H$ necessario per annullare l'induzione magnetica $B$ in un materiale ferromagnetico già magnetizzato.

Area racchiusa dal ciclo di isteresi

Energia specifica per unità di volume (espressa come $\int B\,dH$ in $\text{J/m}^3$ o $\text{Ws/m}^3$) spesa per magnetizzare e smagnetizzare il materiale.

Materiali Ferromagnetici Dolci

Materiali ferromagnetici caratterizzati da ciclo di isteresi stretto, $\mu_r$ elevato, $H_c$ basso e $B_r$ elevato ma facilmente riducibile.

Materiali Ferromagnetici Duri

Materiali ferromagnetici caratterizzati da ciclo di isteresi largo, $\mu_r$ basso, $H_c$ elevato e $B_r$ elevato sensibile alle variazioni di temperatura.

Induzione di saturazione ($B_s$)

Massimo valore di induzione magnetica $B$ che un materiale ferromagnetico può raggiungere.

Primo Principio di Kirchhoff Magnetico

Legge secondo cui la somma algebrica dei flussi magnetici in un nodo di un circuito magnetico è sempre pari a zero ($\sum \Phi_k = 0$).

Secondo Principio di Kirchhoff Magnetico (Legge di Hopkinson)

Legge secondo cui la somma delle forze magnetomotrici lungo un percorso chiuso è uguale alla somma algebrica dei prodotti riluttanza-flusso magnetico nello stesso percorso ($\sum R_h \Phi_h = \sum N_k I_k$).

Riluttanza Magnetica ($R$)

Grandezza definita come $R = \frac{\ell}{\mu_0 \mu_r S}$, che esprime l'opposizione di un ramo al passaggio del flusso magnetico.

Forza Magnetomotrice ($f.m.m.$)

Prodotto tra il numero di spire e la corrente concatenata ($f.m.m. = N \cdot I$), espresso in Ampere-spire ($[A \cdot S]$).

Traferro

Interruzione d'aria lungo un circuito magnetico che altera la continuità delle proprietà magnetiche del percorso e introduce il fenomeno dello sfrangiamento del flusso.

Co-energia Magnetica ($W_m^*$)

Funzione matematica ausiliaria usata nei dispositivi magnetici che adotta la corrente $i$ come variabile indipendente anziché il flusso, definita da $W_m^* = \int_0^i \Phi(i)\,di$.

Correnti Parassite (o Eddy currents)

Correnti elettriche indotte che si generano all'interno di un conduttore metallico massiccio quando è soggetto a un campo magnetico variabile nel tempo, causando perdite energetiche per effetto Joule.

Effetto Pelle

Fenomeno per cui la corrente alternata variabile all'interno di un conduttore tende a spostarsi verso la superficie esterna, riducendo la sezione utile del cavo e aumentandone la resistenza.

Terna Simmetrica di Tensioni Trifase

Insieme di 3 tensioni sinusoidali isofrequenziali sfasate tra loro di un angolo pari a $\frac{2}{3}\pi$ ($120^\circ$) e con lo stesso valore massimo.

Terna Pura

Terna di grandezze alternate la cui somma istantanea è sempre nulla ($v_{11'}(t) + v_{22'}(t) + v_{33'}(t) = 0$ per ogni $t$).

Fattore di Rotazione (Operatore $\alpha$)

Operatore matematico definito come $\alpha = e^{j\frac{2}{3}\pi} = -\frac{1}{2} + j\frac{\sqrt{3}}{2}$, che effettua una rotazione in anticipo di un angolo pari a $120^\circ$ quando applicato a un vettore.

Tensione Concatenata (o Tensione di Linea)

Tensione elettrica misurata tra due conduttori di linea di un sistema trifase.

Tensione Stellata (o Tensione di Fase)

Tensione elettrica misurata tra un conduttore di linea e il punto neutro (centro stella) $n$.

Baricentro Elettrico

Particolare centro stella ottenuto collegando alla linea tre impedenze uguali; coincide con il baricentro geometrico del triangolo delle tensioni di linea e definisce una terna pura di tensioni baricentriche.

Teorema di Galileo Ferraris

Teorema che stabilisce la possibilità di ottenere un campo magnetico rotante con ampiezza e velocità angolare costanti mediante tre bobine fisse sfasate di $120^\circ$ nello spazio e percorse da una terna equilibrata di correnti trifase.

Metodo di Aron

Metodo di misura della potenza attiva nei sistemi trifase a 3 fili basato sull'impiego di due soli wattmetri ($P = P_{w12} + P_{w32}$).

Rifasamento Trifase

Tecnica che consiste nel collegare batterie di tre condensatori uguali a stella o a triangolo per ridurre la corrente di linea e le perdite per effetto Joule a parità di potenza erogata al carico.