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1 MOD.X140 MACCHINA CC ECCITAZIONE DERIVATA MOD.X150 MACCHINA CC ECCITAZIONE SERIE MOD.X160 MACCHINA CC ECCITAZIONE COMPOSTA (X SIGNIFICA CHE QUESTO MANUALE È VALIDO PER TUTTI I MODELLI ) MANUALE D ISTRUZIONE italtec srl Sistemi Tecnici Didattici Via privata Liguria FIZZONASCO - MILANO - ITALY Tel Fax COPYRIGHT NOTICE Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta, fotocopiata o archiviata in sistemi di scrittura o trasmessa, in qualsiasi forma e con qualsiasi mezzo, elettronico, meccanico, o registrato in qualsiasi altro modo, senza il nostro preventivo permesso scritto. ITX140MN Rev Made in Italy Pag. 1

2 LE MACCHINE A CORRENTE CONTINUA MACCHINA CC ECCITAZIONE DERIVATA - Esame della macchina - Generalità - Osservazione delle spazzole MACCHINA CC ECCITAZIONE SERIE - Esame della macchina - Generalità - Osservazione delle spazzole MACCHINA CC ECCITAZIONE COMPOSTA - Esame della macchina - Generalità - Osservazione delle spazzole MACCHINA CC ECCITAZIONE DERIVATA - Collegamento della macchina - verifica del funzionamento MACCHINA CC ECCITAZIONE SERIE - Collegamento della macchina - verifica del funzionamento MACCHINA CC ECCITAZIONE COMPOSTA - Collegamento della macchina - verifica del funzionamento MISURA DELLA RESISTENZA DEGLI AVVOLGIMENTI - Misura della resistenza dl indotto - Misura della resistenza degli avvolgimenti dell'eccitazione serie - Misura della resistenza dell'avvolgimento di eccitazione derivata PROVA DIRETTA DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA - Schema dei collegamenti - Effettuazione della prova - Caratteristiche - Rilievo della caratteristica di regolazione PROVA A VUOTO DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA - Schema dei collegamenti - Effettuazione della prova DETERMINAZIONE DEL RENDIMENTO CONVENZIONALE DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA Pag. 2

3 RACCOMANDAZIONI PER IL FUNZIONAMENTO SICURO ED EFFICIENTE Per operare in piena sicurezza e ottenere buoni risultati ricordate che: ATTENZIONE ALTA TENSIONE PRESENTE Al MORSETTI MANEGGIATE LE MACCHINE CON ATTENZIONE E PRUDENZA 1) Tutte le esercitazioni devono prevedere il collegamento a terra 2) Tutti i collegamenti devono essere eseguiti prima di alimentare il circuito 3) Dopo aver terminato i collegamenti nessun cavetto deve essere lasciato con una estremità libera; se cosi fosse siete sicuramente in presenza di un errore di collegamento non dovete ricontrollare il circuito 4) Nessun collegamento deve essere staccato durante la prova 5) L' eventuale osservazione delle spazzole delle macchine in CC o degli anelli va effettuata a macchine ferme e non collegate. 6) L'accoppiamento di due macchine va effettuato a macchine ferme 7) Seguire sempre la procedura suggerita in ogni esperimento 8) Non effettuate varianti alle esperienze senza chiedere il consenso al Docente. Pag. 3

4 SISTEMA DIDATTICO EMMS ACCOPPIAMENTO DELLE MACCHINE Corretto posizionamento delle macchine nel laboratorio EMMS Generatore o freno Giunto di accoppiamento Motore Basamento antivibrante Basamento antivibrante Staffa di giunzione Coprigiunto. In presenza del coprigiunto si può fare a meno della staffa di giunzione Ogni macchina è dotata di apposita base già allineata con le altre macchine del sistema. Le macchine vanno semplicemente poste sulla superficie piana del banco e accostate inserendo il giunto in gomma nei mozzi prima di avvicinarle. Spingerle a fondo e poi bloccarle con le apposite manopole filettate interponendo il coprigiunto o le staffe di giunzione. Per la sicurezza operativa effettuare sempre il collegamento di terra e inserite il coprigiunto prima di avviare le macchine. Pag. 4

5 MACCHINA CC ECCITAZIONE DERIVATA ESAME DELLA MACCHINA GENERALITÀ - OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE Dati tecnici (Riportare i dati di targa presenti sulla macchina) Potenza: W Velocità giri/min Tensione armatura V Corrente armatura A Tensione eccitazione V Corrente eccitazione A La morsettiera della macchina si presenta come sotto indicato: M-G DC SHUNT MACHINE OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE E DELL'INTERNO Morsettiera Svitando questo coperchio si può osservare l'interno della macchina BASAMENTO Non allentare mai le viti che fissano la macchina al basamento perché si perderebbe l'allineamento dato in fabbrica Pag. 5

6 MACCHINA CC ECCITAZIONE SERIE ESAME DELLA MACCHINA GENERALITÀ - OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE Dati tecnici (Riportare i dati di targa presenti sulla macchina) Potenza: W Velocità giri/min Tensione armatura V Corrente armatura A Tensione eccitazione V Corrente eccitazione A La morsettiera della macchina si presenta come sotto indicato M-G D1 D2 DC SERIE MACHINE OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE E DELL'INTERNO Morsettiera Svitando questo coperchio si può osservare l'interno della macchina BASAMENTO Non allentare mai le viti che fissano la macchina al basamento perché si perderebbe l'allineamento dato in fabbrica Pag. 6

7 MACCHINA CC ECCITAZIONE COMPOSTA ESAME DELLA MACCHINA GENERALITÀ - OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE Dati tecnici (Riportare i dati di targa presenti sulla macchina) Potenza: W Velocità giri/min Tensione armatura V Corrente armatura A Tensione eccitazione V Corrente eccitazione A La morsettiera della macchina si presenta come sotto indicato M-G D1 D2 DC COMPOUND MACHINE OSSERVAZIONE DELLE SPAZZOLE E DELL'INTERNO Morsettiera Svitando questo coperchio si può osservare l'interno della macchina BASAMENTO Non allentare mai le viti che fissano la macchina al basamento perché si perderebbe l'allineamento dato in fabbrica Pag. 7

8 MACCHINA CC ECCITAZIONE DERIVATA COLLEGAMENTO DELLA MACCHINA VERIFICA DEL FUNZIONAMENTO Effettuate i collegamenti sotto riportati e alimentate la macchina a vuoto. La rotazione dovrà essere oraria, + 220V CC max - M-G MACCHINA CC CON ECCITAZIONE DERIVATA Il reostato di eccitazione non è indispensabile. Per questa verifica si potrebbe anche omettere. E2 DC SHUNT MACHINE Realizzate ora il seguente collegamento e osservate come la rotazione della macchina avvenga in senso antiorario V CC max - M-G Per invertire la rotazione di una macchina CC ad eccitazione derivata è sufficiente invertire la polarità dell eccitazione (o dell'armatura) E2 DC SHUNT MACHINE Pag. 8

9 MACCHINA CC ECCITAZIONE SERIE COLLEGAMENTO DELLA MACCHINA VERIFICA DEL FUNZIONAMENTO Effettuate i collegamenti sotto riportati e alimentate la macchina a vuoto. La rotazione dovrà essere oraria, + CC 0-20/30V SE A VUOTO - ATTENZIONE D1 M-G D2 Effettuate i collegamenti a fianco indicati e alimentare la macchina a vuoto aumentando la tensione molto lentamente e con prudenza. Questa macchina quando è a vuoto tende alla fuga: la sua velocità aumenta improvvisamente e molto rapidamente fino a raggiungere velocità pericolose, a volta, per la propria integrità. La rotazione dovrà essere oraria osservando l'albero dal lato principale. DC SERIE MACHINE Realizzate ora il seguente collegamento e osservate come la rotazione della macchina avvenga in senso antiorario. + CC 0-20V SE A VUOTO - M-G MACCHINA CC CON ECCITAZIONE SERIE D1 D2 Per invertire la rotazione di una macchina CC ad eccitazione SERIE è sufficiente invertire la polarità dell eccitazione (o dell'armatura) DC SERIE MACHINE Pag. 9

10 MACCHINA CC ECCITAZIONE COMPOSTA COLLEGAMENTO DELLA MACCHINA VERIFICA DEL FUNZIONAMENTO Effettuate i collegamenti sotto riportati e alimentate la macchina a vuoto. La rotazione dovrà essere oraria, V CC MAX - M-G D1 D2 DC COMPOUND MACHINE Realizzate ora il seguente collegamento e osservate come la rotazione della macchina avvenga in senso antiorario V CC MAX - MACCHINA CON ECCITAZIONE COMPOSTA D1 M-G D2 Per invertire la rotazione di una macchina CC ad eccitazione derivata è necessario invertire sia la polarità dell eccitazione derivata che quella dell'eccitazione serie (o dell'armatura) DC COMPOUND MACHINE Pag. 10

11 MISURA DELLA RESISTENZA DEGLI AVVOLGIMENTI TEORIA La resistenza degli avvolgimenti serve per calcolare il rendimento convenzionale e la caduta di tensione ohmica. Gli avvolgimenti contenuti nelle macchine in esame sono i seguenti: avvolgimento dell' indotto avvolgimento dell' eccitazione serie avvolgimento dell' eccitazione derivata I primi due, essendo percorsi dalla corrente dell'indotto, presentano di solito basse resistenze. L'avvolgimento di eccitazione derivata essendo collegato in parallelo all'alimentazione ha una resistenza più elevata. La misura va eseguita in CC e a macchina ferma. E' anche opportuno effettuare la misura a macchina inattiva da alcune ore in modo che in ogni sua parte si sia raggiunta la temperatura ambiente. OSSERVAZIONI Si noti che il voltmetro deve essere sempre inserito a valle dell'amperometro perché e preferibile usare tale collegamento essendo certamente in presenza di una resistenza incognita di basso valore Per misurare correttamente le cadute di tensione dell'avvolgimento d indotto sarebbe consigliabile (se la macchina in esame lo consente) di inserire il voltmetro a valle delle spazzole, toccando con i puntali direttamente le lamelle di rame del collettore per evitare di misurare anche la resistenza di contatto che esiste tra spazzola e collettore. Raccomandiamo di effettuare le misure separatamente e alimentando un solo circuito alla volta poiché, se tali misure fossero effettuate contemporaneamente si potrebbe creare una coppia motrice che metterebbe il motore in rotazione. Poiché l'avvolgimento di eccitazione derivata presenta elevata induttanza, consigliamo di inserire il voltmetro dopo aver alimentato il circuito e sconnetterlo prima della disattivazione del circuito altrimenti si potrebbe danneggiare. Pag. 11

12 MISURA DELLA RESISTENZA Dl INDOTTO La misura della resistenza d indotto di una macchina a corrente continua è necessaria, perché tale parametro determina sia la potenza persa nel rame sia la caduta di tensione interna. Per la misura prescinderemo dalla presenza delle spazzole la cui resistenza di contatto non e costante come avviene per le resistenze metalliche. SCHEMA DEI COLLEGAMENTI La misura della resistenza del circuito indotto può essere eseguita con il metodo voltamperometrico. Il circuito comprende una sorgente di alimentazione continua a b voltmetro con fondo scala 1 o 3V e un amperometro con nominale della macchina Fig.13. Alimentare con tensione tale che la corrente circolante sia poco inferiore alla corrente nominale + - V A M-G Fig.13 Misura della resistenza d indotto di una macchina a CC D1 D2 La resistenza d indotto e data dalla relazione: Ri = V A DC COMPOUND MACHINE Lo schema sopra riprodotto consente misure sufficientemente precise anche se per una più esatta definizione della resistenza si dovrebbero sollevare le spazzole e collocare i puntali del voltmetro direttamente fra due lamelle poste sotto due spazzole successive per avere lo strumento connesso direttamente alla resistenza da misurare. Pag. 12

13 Osservazioni La misura della resistenza d indotto deve escludere le spazzole, delle quali si tiene conto successivamente. In qualche caso tuttavia, quando non occorra una grande precisione nei risultati e si voglia avere un valore orientativo della resistenza interna totale della macchina, si può effettuare la misura collegandosi fra una spazzola e quella successiva di polarità contraria. La resistenza trovata è la resistenza di indotto compresa quella di contatto alle spazzole. Per diminuire l'errore di questa misura, si deve effettuare la prova con il valore della corrente vicino al valore nominale. Questa procedura si applica sovente alle macchine di limitata potenza, e non è contemplato dalle norme per la determinazione del rendimento convenzionale. La misura della resistenza di indotto si riferisce alla temperatura ambiente, alla quale è stata eseguita la prova, temperatura che occorre rilevare in modo da poter procedere al riporto della stessa a 75 C. Pag. 13

14 MISURA DELLA RESISTENZA DEGLI AVVOLGIMENTI DELL'ECCITAZIONE SERIE Alimentare con una tensione tale da far circolare + - una corrente poco inferiore alla corrente nominale Vs As Fig.14 Circuito per la misura della resistenza dell'avvolgimento d eccitazione serie M-G D1 D2 La resistenza dell'avvolgimento serie è data dalla relazione: Rs = Vs As DC COMPOUND MACHINE NOTA Il valore che si otterrà sarà molto simile al valore di resistenza degli avvolgimenti d indotto e quindi si potranno utilizzare gli stessi strumenti della misura precedente Pag. 14

15 MISURA DELLA RESISTENZA DELL'AVVOLGIMENTO DI ECCITAZIONE DERIVATA + Alimentare con una tensione tale da far circolare - negli avvolgimenti la corrente di eccitazione nominale V A Fig.15 Circuito per la misura della resistenza dell'avvolgimento di eccitazione derivata D1 M-G D2 La resistenza dell'avvolgimento d eccitazione derivata è data dalla relazione: Rd = Vd Ad E2 DC COMPOUND MACHINE NOTA Il valore che si otterrà sarà di valore molto più elevato rispetto ai valori della resistenza di indotto e dell'eccitazione serie. Il voltmetro deve aver fondo scala di 250V e l'amperometro fondo scala di 1A Pag. 15

16 PROVA DIRETTA DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA La prova diretta di un motore a corrente continua, si esegue applicando alla macchina un carico meccanico di valore variabile da zero sino a un sovraccarico del 20-25%, e controllando il comportamento della macchina stessa deducendone il rendimento e la caratteristica meccanica. I sistemi di frenatura possono essere: Il freno elettromagnetico a correnti parassite "Pasqualini" La dinamo freno Il generatore tarato. Scegliamo una dinamo freno considerando che con questo sistema la prova può durare più a lungo che con un freno elettromagnetico a causa del surriscaldamento di tale freno. SCHEMA DEI COLLEGAMENTI Il motore in prova deve essere alimentato da una sorgente, che fornisca una tensione pari al valore della tensione nominale del motore e che deve rimanere costante per tutta la durata della prova. Il circuito da realizzare e rappresentato in fig Ravv Aarm Ad Aecc Recc Motore CC Dinamo Freno E2 Vd Aecc E2 - Vm Circuito di eccitazione della Carico della dinamo Fig.20 - Prova diretta di un motore a corrente continua con dinamo freno Il circuito del motore comprende: un reostato Ravv per l'avviamento e unorecc di eccitazione un voltmetro Vm di portata corrispondente alla tensione nominale Pag. 16

17 un amperometro Aarm con portata tale da poter leggere un sovraccarico del 20-25% del valore nominale della corrente. L'erogazione della dinamo freno è collegata a un reostato di carico attraverso un amperometro Ad in serie e un voltmetro Vd non indispensabile. La dinamo freno è eccitata tramite un alimentatore esterno regolabile. Ricordiamo che la dinamo freno è una macchina generatrice a corrente continua ed è costruita con la carcassa oscillante. Sui bracci graduati della carcassa sono applicati due pesi, uno per la taratura e uno di misura. Il raggiungimento di equilibrio dello statore consente la misura della coppia che è data dalla formula: C= p b in kgm/rad oppure : C= 981, p b in joule/rad essendo p il peso di misura in kg e b il braccio in metri. Misurando poi la velocità potremo calcolare anche la potenza meccanica all'albero in watt con la formula: P = 1027, p b n La dinamo freno può esercitare la sua azione di carico meccanico variabile sia variando la resistenza del reostato di carico, sia modificando la corrente di eccitazione. EFFETTUAZIONE DELLA PROVA Motore eccitato in derivazione. (Tutti i modelli x140) Si avvia il motore tramite il reostato d avviamento, ricordando che l'operazione deve avvenire con la corrente di eccitazione massima. Regolando successivamente l'eccitazione, e senza più ritoccarla in seguito, per la tensione nominale, si fa raggiungere a vuoto al motore la velocità nominale. Si esegue un calcolo preventivo della lunghezza del braccio al 100% e cioè:bn Pn = 1027, pn dove Pn è la potenza nominale del motore in prova, p è il peso in kg di cui si dispone, n è la velocità nominale del motore in prova. Con la stessa formula si calcolano poi i bracci per altri punti significativi a 75%, 50% e 25% del carico. Per ciascun punto, iniziando dal più elevato, si raggiunge l'equilibrio dello statore agendo sul carico e sull'eccitazione della dinamo freno. All'equilibrio si rilevano la tensione, la corrente d armatura e la velocità di rotazione. La coppia è data da: C= 981, p b in joule/rad; La potenza resa è data da: Pr = 1027, p b n in watt La potenza assorbita è data da: Pa = Vm Aarm Pag. 17

18 Tabella dei rilievi n 0 b (m) p (N) n (giri/mi n) Presa (W) Aarm (A) Iecc (A) Pass (W) η 25% 50% 75% 100% 125% Pag. 18

19 CURVE CARATTERISTICHE RENDIMENTO Il rapporto fra potenza resa e potenza assorbita ci fornisce il rendimento della macchina. Tracciando il grafico con i valori del rendimento percentuale in funzione della potenza resa si ottiene questa importante curva caratteristica. Caratteristica del rendimento di un motore a cc η =f(pr) Pr Pn Fig.21 caratteristica del rendimento di un motore a corrente continua: η=f(pr) L'andamento tra il 70% ed il 100% del carico è quasi piatto. Pag. 19

20 Caratteristica meccanica Per ottenere la caratteristica meccanica si riportano nel diagramma le coppie di valori della C=f(n). La caratteristica è una linea quasi verticale che presenta una piccola diminuzione della velocità in corrispondenza dell'aumento della coppia applicata. Caratteristica meccanica di un motore a c.c. con eccitazione separata e derivata C no n Fig.22 Caratteristica meccanica di un motore a corrente continua con eccitazione separata e derivata Pag. 20

21 CARATTERISTICA MECCANICA DEL MOTORE ECCITATO IN SERIE Per il motore eccitato in serie si procede in modo analogo a quello visto finora. Poiché questo tipo di motore è a velocità variabile, la preventiva messa a punto della velocità deve essere fatta applicando il carico nominale. Dopo aver rilevato i dati al carico nominale si toglie gradatamente il carico fino al 25%. Il valore minimo del 25 % non deve essere superato. Molta cautela è necessaria per controllare la velocità quando si diminuisce il carico perché la velocità aumenterà moltissimo e potrebbe assumere valori elevatissimi se dovesse mancare improvvisamente il carico. Per questa prova, procedere in due e un operatore dovrà essere pronto a premere l'emergenza qualora inavvertitamente si dovesse avvertire un improvviso elevato aumento dei giri del motore. La caratteristica meccanica del motore a eccitazione serie presente forti variazioni di velocità a seguito delle variazioni della coppia frenante. Vedi fig. 23 Caratteristica meccanica di un motore c.c. con eccitazione serie C f( ) C no n Caratteristica meccanica di un motore a eccitazione composta Per il motore con eccitazione composta si procede come per il motore con eccitazione derivata. Pag. 21

22 RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI REGOLAZIONE Per i motori a eccitazione derivata, o a eccitazione separata, o a eccitazione composta, si può anche rilevare con la prova diretta, la caratteristica di regolazione. Si realizza il circuito come per la prova diretta già illustrata ma si effettua la prova modificando la corrente d eccitazione mentre varia il carico in modo da compensare la variazione di velocità che si verifica, riportandola sempre al valore nominale. Le coppie di valori Iecc=f(I) forniscono la caratteristica di regolazione. Caratteristica di regolazione di un motore a corrente continua con eccitazione derivata, separata o composta Iecc I Fig.24 Caratteristica di regolazione di un motore a corrente continua con eccitazione derivata, separata o composta La curva è discendente poiché la velocità viene compensata diminuendo il campo eccitazione quando il carico aumenta. Pag. 22

23 PROVA A VUOTO DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA La prova a vuoto di un motore serve a determinare le perdite meccaniche e nel ferro. Per questa prova non b necessario separare l'eccitazione, purché si possa misurare soltanto la potenza assorbita dall'indotto. Molto semplicemente si può collegare il motore con eccitazione indipendente. SCHEMA DEI COLLEGAMENTI La prova deve essere fatta a tensione variabile e per questo il circuito di alimentazione deve poter variare la tensione da valori superiori del 10% della tensione nominale della macchina fino a valori molto bassi. Il circuito è in fig Ravv Aarm Recc Vm Motore CC in prova Aecc E2 D2 - D1 In caso di eccitazione composta il collegamento della eccitazione serie sarà da realizzarsi come indicato nella linea tratteggiata Fig. 25 Prova a vuoto di un motore a corrente continua a eccitazione separata o composta. La regolazione di tensione è facilmente ottenibile grazie alle sorgenti variabili previste in tutti i nostri alimentatori. In mancanza si può anche utilizzare un reostato in serie al motore che, possa adattarsi alla corrente assorbita a vuoto, e che abbia un valore di resistenza tale da produrre una caduta sensibile. Si potrebbe usare anche una regolazione con reostato in collegamento potenziometrico se si vogliono raggiungere valori di tensione molto bassi Nel circuito di alimentazione sono inseriti: Pag. 23

24 un voltmetro Vm di portata corrispondente al valore di tensione nominale, un amperometro Aarm per misurare la corrente a vuoto della macchina, di valore circa il 10% della corrente nominale. L'amperometro Aecc non è indispensabile. Gli strumenti devono essere per corrente continua, meglio se con bobina mobile. Sarà opportuno proteggere l'amperometro con corto circuito all'avviamento per evitare che si danneggi con la corrente di spunto. Nel circuito di eccitazione inseriremo un reostato per permettere la graduale diseccitazione della macchina almeno sino al 20% del valore nominale. EFFETTUAZIONE DELLA PROVA Avviato il motore e regolata la tensione al valore prestabilito, in genere per una sovratensione del 10-20%, si regola successivamente l'eccitazione in modo da ottenere la velocità nominale. Per questa condizione si legge potenza assorbita a vuoto: Po = V Io Tale potenza comprende: Ie perdite meccaniche, dipendenti dalla velocità; Ie perdite nel ferro, dipendenti dalla tensione; Ie perdite nel rame a vuoto, dipendenti dalla corrente. Queste ultime sono tuttavia trascurabili, data la loro piccola entità, per cui potremo scrivere: Po = Pm+ P Diminuendo poi gradualmente la tensione per valori discreti e compensata la diminuzione di velocità con un progressivo indebolimento dell'eccitazione, in modo da riportarla al valore normale, si ripetono punto per punto le letture anzidette. Mettendo in un diagramma cartesiano le coppie di valori Po = f (v), si ottiene una curva ad andamento parabolico che intercetta l'asse delle ordinate in un punto corrispondente alle sole perdite meccaniche. Pag. 24

25 Caratteristica della potenza vuoto di un motore a C.C. Po=f(V) e separazione delle perdite nel ferro e meccaniche Po Pf Pm Vn V Fig.26 Caratteristica della potenza a vuoto di un motore a corrente continua Po = f (V) e separazione delle perdite nel ferro e meccaniche. La parallela condotta dall'ordinata all'origine separa il diagramma in due campi dei quali il superiore fornisce appunto, per ogni valore di tensione, le corrispondenti perdite nel ferro. L'estrapolazione si rende necessaria perché la prova non può estendersi per valori troppo piccoli di tensione, in quanto il motore, sollecitato da una coppia motrice troppo debole, non riesce a mantenere la velocità prefissata oltre un determinato limite inferiore. Per migliorare l'operazione di estrapolazione ci si può riferire a una scala quadratica della tensione, in modo che la funzione, pressoché rettilinea, consenta un estrapolazione più sicura. Fig 27. Pag. 25

26 Caratteristica della potenza vuoto di un motore a C.C. Po=f(V 2 ) e separazione delle perdite nel ferro e meccaniche Po Pf Vn 2 V 2 Fig.27 Caratteristica della potenza a vuoto di un motore a corrente continua Po = f (V 2 ) e separazione delle perdite nel ferro e meccaniche Pm Pag. 26

27 DETERMINAZIONE DEL RENDIMENTO CONVENZIONALE DI UN MOTORE A CORRENTE CONTINUA Il procedimento per il calcolo del rendimento di un motore in corrente continua è molto simile a quello relativo alla dinamo, proprio per la reversibilità della macchina che può funzionare sia da generatore sia da motore, senza modifiche strutturali. I motori a corrente continua possono assumere modi di funzionamento diversi in relazione al tipo di eccitazione che posseggono per cui, nei calcoli che seguono, distingueremo i vari tipi. Per il calcolo del rendimento convenzionale occorre poter determinare in funzione della potenza assorbita, tutte le perdite presentate dalla macchina in modo da risalire indirettamente alla potenza resa: Pr = Pa - Pp La potenza assorbita sarà calcolata con la formula: Pa = Vn I dove: Vn è la tensione nominale della macchina I è la corrente assorbita assunta successivamente pari ai vari quarti della corrente nominale e per carichi successivi sino al valore del 125%. Calcoliamo ora le perdite che devono entrare nel computo. Perdite meccaniche Pm Sono tratte dalla prova a vuoto della macchina e ritenute costanti a tutti i carichi. Perdite nel ferro Pf Anche queste perdite sono tratte dalla prova a vuoto e lette sulla caratteristica Po = f(v) per il punto a tensione nominale. Sono costanti al variare del carico per la costanza della tensione di alimentazione. Perdite nel rame Pcu Per perdite nel rame intendiamo le perdite nell'avvolgimento di indotto. Si calcolano con 2 la formula:. Pcu = Ri Ii La resistenza del circuito di indotto, dovrà essere riportata alla temperatura convenzionale di 75 C. C Ciò si esegue mediante il coefficiente di temperatura: Kt = 309, 5 234, 5 + t in cui t è la temperatura ambiente di prova. Per misurare la corrente di indotto si seguono diversi procedimenti in funzione del tipo di eccitazione che presenta la macchina. Per motori con eccitazione separata e con l'eccitazione serie la corrente di indotto coincide con la corrente assorbita li = I e il calcolo è immediato. Pag. 27

28 Per i motori con eccitazione derivata, conoscendo la caratteristica di regolazione lecc=f (I), si ricava dalla corrente assorbita la corrente di eccitazione e quindi si calcola la corrente di indotto sottraendole: li = I - lecc. In mancanza di tale caratteristica si può ritenere valida la corrente di eccitazione individuata sulla caratteristica di eccitazione della macchina in relazione al valore della fem di carico. Per calcolare E si procede anzitutto valutando la caduta interna: ( ) V = Vsp + Ri + Raux I in cui : Vsp è la caduta per contatto alle spazzole uguale a circa 2 V per spazzole di carbone; 0,6 V per spazzole di contenuto metallico; Ri la resistenza di indotto a 75 C, Raux la resistenza degli eventuali poli ausiliari e avvolgimenti compensatori, riportata a 75 C; I è la corrente assorbita. Si calcola quindi la fem sottraendo la caduta al valore nominale di tensione: E = Vn V Nel calcolo precedente si considera una corrente di indotto I anziché li e inoltre non si tiene conto, (né si potrebbe), della reazione di armatura. Tuttavia le approssimazioni introdotte influiscono soltanto sul termine V e i risultati che si ottengono sono perfettamente soddisfacenti. Per i motori con eccitazione composta, formula e i procedimenti sono in tutto simili al caso dell'eccitazione in derivazione in cui e: li = I - lecc Perdite di eccitazione: Pecc Le perdite di eccitazione sono dovute al circuito di eccitazione e quindi dovranno essere determinate in modo diverso secondo il tipo di macchina, coi valori di resistenza riferiti a 75 C. Per l'eccitazione separata e derivata, le perdite di eccitazione si calcolano con la formula in cui V e Iecc sono i valori nominali della macchina Pecc = V lecc Per i motori con eccitazione serie, le perdite dipendono dalla corrente assorbita, che è 2 anche la corrente di eccitazione. Si calcolano perciò con la formula Pecc = Recc I Nel caso di eccitazione composta, le perdite sono la somma delle perdite nelle due eccitazioni Il calcolo può eseguirsi valutando separatamente le due perdite e sommando poi i risultati: Pecc = Pd + Ps in cui è: Pa = V lecc Ps = Rs I ; Le perdite dell'eccitazione derivata; 2 Le perdite dell'eccitazione serie; Pag. 28

29 Perdite alle spazzole Psp. Queste perdite, intese come perdite per contatto spazzole - collettore, sono valutate convenzionalmente in: Psp = 2I per spazzole in grafite Psp = 0,6 I per spazzole con contenuto metallico La formula si richiama a una caduta di tensione convenzionale di 2 V oppure 0,6 V per i due tipi di spazzole suddette. Perdite negli avvolgimenti ausiliari Paux Se il motore fosse munito di poli di commutazione e avvolgimenti di compensazione, detta Raux la resistenza di detti elementi a 75 C, la perdita da essi prodotta 2 sarà: Paux = Raux I Perdite addizionali Pad Per convenzione si stabilisce nello 0,5% della potenza resa il valore di tutte le perdite che non rientrano fra quelle fin qua elencate. Calcolate tutte le perdite come indicato, se ne esegue la somma ottenendo la potenza totale perduta dalla macchina: Pp = Pm + Pf + Pcu + Pecc + Psp + Paux + Pad Il rendimento e dato dalla formula: η = Pp Pa I valori del rendimento si pongono in diagramma in funzione della potenza resa, e si ottiene un grafico simile a quello riprodotto in fig. 27. Caratteristica del rendimento convenzionale di un motore a corrente continua: η = f (Pr) η Pn Pr Fig.27 Caratteristica del rendimento convenzionale di un motore a corrente continua η = f (Pr) Pag. 29

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