Macchine Elettriche. Esercitazione sulla macchina sincrona isotropa

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1 Macchine Elettriche Esercitazione sulla macchina sincrona isotropa Luca Sani Dipartimento di Università di Pisa tel

2 Oggetto della prova Determinazione sperimentale della reattanza sincrona di un generatore sincrono isotropo secondo il modello di Behn Heschemburg Dati di targa della macchina Macchina Sincrona trifase Collegamento a stella V n = 380 V I n = 15.2 A P n = 10 kva N poli = 4 ω n = 1500 rpn f n = 50 Hz V ecc = 50 V I ecc = 4 A 2

3 Metodi utilizzati La determinazione della reattanza sincrona (X s ) viene eseguita con due metodi diversi: a) Mediante la prova a vuoto e in corto circuito; b) Con corrente di eccitazione nulla Modello di Behn-Eschemburg 3

4 Prova a vuoto Schema V 4 Università di T Pisa Dipartimento di A Descrizione M I morsetti statorici sono aperti. M G 3 ~ Si porta la macchina in rotazione alla velocità nominale (ω n ) mediante un motore primo. Si aumenta progressivamente la corrente di eccitazione I ecc e si misurano i corrispondenti valori della tensione concatenata V o fra due fasi statoriche (è f.e.m concatenata, dato il collegamento a stella).

5 Prova a vuoto Scelta degli strumenti Oscilloscopio digitale Funzione Canale Scala Voltmetro Misura della V o CH1 1 V = 1 V Amperometro Misura della I ecc CH3 Torsiometro Verifica della ω n 5

6 Prova in corto circuito Schema A 1 A 2 A 3 T Descrizione Le fasi statoriche sono collegate in corto circuito. Si porta la macchina in rotazione alla velocità nominale (ω n ) mediante un motore primo. Si aumenta progressivamente la corrente di eccitazione I ecc e si misurano i corrispondenti valori della corrente nelle tre fasi statoriche. A 6

7 Scelta degli strumenti Corso di Macchine Elettriche Ingegneria Elettrica II Anno Prova in corto circuito Oscilloscopio digitale Sistemi Misura Elettrici della I 1cc e CH1 Automazione Amperometro A 1 Funzione Canale Scala Amperometro A 2 Misura della I 2cc CH2 Amperometro A 3 Misura della I 3cc CH3 Amperometro Misura della I ecc CH4 Torsiometro Verifica della ω n 7

8 Misura della resistenza statorica Per poter determinare la reattanza sincrona è necessario misurare la resistenza di fase statorica. La prova, effettuata a motore fermo e scollegato, può essere eseguita in modo molto semplice con un multimetro usato come ohmetro. Ω Sia R 12 la resistenza misurata. Essendo le fasi collegate a stella si ha: R = 1 R

9 Dalla prova a vuoto si ricava la curva E of = f(i ecc ), Dove: Elaborazione dei risultati E = Dalla prova in corto circuito si ricava la curva I cc = f(i ecc ) con: o V o 3 E o I cc I ( ) ecc = I + I + I ( ) ( ) ( ) 1cc I 2cc I 3cc I ecc ecc ecc 3 I cc 9

10 Elaborazione dei risultati Per ogni valore della I ecc misurata nella prova a vuoto si ricava il valore del modulo dell impedenza sincrona ( ) si ecc ( ) oi Università di Pisa cc( I Dipartimento ) di ecc La reattanza sincrona in funzione della I ecc è: Z = E I ecc E o X = Z R ( ) si ( ) si ecc ecc s 2 2 I cc La R s misurata è 338 mω X s 10 I ecc

11 Schema R S T Paralello del sincrono Rete Variac Il variac permette di regolare la tensione di rete Int. parallelo M T M G 3 ~ A 11

12 Paralello del sincrono Descrizione In condizioni di parallelo in ogni fase i fasori della tensione indotta e della tensione di rete sono sovrapposti. Vs = E Università di Pisa f Dipartimento di s = f0 ϕs = ϕ Si porta il sincrono in rotazione fino ad una velocità prossima, ma non coincidente, con quella nominale (corrispondente alla frequenza di rete). Si regola la corrente di eccitazione in modo che la tensione V s (è la f.e.m E o ) uguagli in modulo la tensione di linea V l. Quando gli andamenti temporali delle due tensioni sono sovrapposte (si controllo con l oscilloscopio) significa che si è raggiunta la condizione di parallelo e si può chiudere l interruttore di parallelo

13 Determinazione di X s con eccitazione nulla Schema Rete Università di Variac Pisa Dipartimento condizione di parallelo. di V A 1 A 2 A 3 Descrizione Si parte dal sincrono nella Si riduce progressivamente la I eec e di conseguenza anche la V ai capi delle fasi statoriche in modo da limitare la corrente statorica. T 13

14 Determinazione di X s con eccitazione nulla Quando la corrente di eccitazione è nulla, significa che E o = 0 V e di conseguenza dalla lettura della tensione V s e dalla corrente statorica I s si ha: Z = Vs 3I s s La reattanza sincrona in funzione della I s è: 2 2 s = s s X Z R 14

15 Determinazione di Xs con eccitazione nulla Scelta degli strumenti Oscilloscopio digitale Sistemi Misura Elettrici della I 1s e CH1 Automazione Amperometro A 1 Funzione Canale Scala Amperometro A 2 Misura della I 2s CH2 Amperometro A 3 Misura della I 3s CH3 Voltmetro Misura della V s CH4 1 V = 1 A Torsiometro Verifica della ω n 15

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