Esercitazione Misure su circuiti magnetici. 3 - Rilievo del ciclo di isteresi dinamico di un nucleo magnetico

Documenti analoghi
Prova a vuoto e in corto circuito di un trasformatore trifase

Appendice Il trasformatore monofase

Esercizio 1. CALCOLO DEI PARAMETRI DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DI UN TRASFORMATORE MONOFASE E DEL SUO RENDIMENTO MASSIMO

PROGRAMMA SVOLTO NELL ANNO SCOLASTICO 2017/2018

Schemi del trasformatore - Riporti al secondario e al primario -

Il trasformatore Principio di funzionamento

Trasformatore monofase

Trasformatore monofase

Trasformatore monofase E =

2. Il parametro X [Ω] 3

Compito di Elettrotecnica II prova - 7 giugno 2018 Ing. Nome: Cognome: Mtr:


Esercitazione Analizzatore di rete trifase

Esercitazione Oscilloscopio

PROVE SU UNA MACCHINA ASINCRONA TRIFASE

Esercitazione Oscilloscopio. 2 - Visualizzazione di forme d onda in funzione del tempo

Macchine Elettriche. Esercitazione sulla macchina sincrona isotropa

Elettrotecnica - A.A Prova n. 2 3 febbraio 2011

4 - Visualizzazione di forme d onda in funzione del tempo

FUNZIONAMENTO TRANSITORIO DEL TRASFORMATORE TRANSITORIO DI INSERZIONE A VUOTO

PROVE A VUOTO E IN CORTOCIRCUITO SU TRASFORMATORE. Galletti Riccardo Matr Docente del corso: prof.ssa Angela Russo

TRASFORMATORE. Struttura generale dei trasformatori

Impiego dell oscilloscopio e del generatore di funzioni

Esercitazione Schede di acquisizione dati

La corrente di cortocircuito pieno della macchina lato AT [A] 3. La corrente di cortocircuito pieno della macchina lato BT [A] 3

Elettrotecnica - A.A Prova n gennaio 2012

Trasformatore reale monofase

Il trasformatore 1/55

DISCIPLINA DI MACCHINE E CONVERTITORI DI ENERGIA ELETTRICA PROVA SCRITTA D ESONERO 1 AA APRILE 2010

Compito di Elettrotecnica, Ing. Gestionale, Pisa, 1 Giugno vista dai morsetti 1-2 del bipolo in figura (A, B da tabella)

Energia accumulata in un condensatore

Esercizi aggiuntivi Unità A2

INDUZIONE E AUTOINDUZIONE

COLLAUDO DI UN TRASFORMATORE MONOFASE

MACCHINE ELETTRICHE 11 gennaio 2006 Elettrotecnica _ Energetica _

Tipo 1 Compiti A01 A03 A05 A07 A09 A11 A13 A15 A17 A19

Problemi sulle reti elettriche in corrente alternata

ELETTRONICA APPLICATA I (DU) Guida alle esercitazioni di laboratorio - AA Circuiti con Amplificatori Operazionali

(corrente di Norton) ai morsetti 1-2 del circuito in figura (A, B, C da tabella)

ITI M. FARADAY Programmazione modulare

Principi di ingegneria elettrica. Principi di elettromeccanica. Lezione 18 a. Trasformatore

Esercitazione Multimetro analogico e digitale

Errata Corrige. M. Repetto, S. Leva

Compito di Elettrotecnica, Ing. Gestionale, Pisa, 5 Giugno vista dai morsetti 1-2 del bipolo in figura (A da tabella)

Misura di capacità e fattore di perdita

DIPLOMA A DISTANZA IN INGEGNERIA ELETTRICA CORSO DI ELETTRONICA INDUSTRIALE DI POTENZA II Lezione 36

1. RELAZIONI TENSIONE-CORRENTE NEL DOMINIO DEL TEMPO. i(t) = v(t) / R = V M / R sen ωt i(t) = I M sen ωt I(t) = I M e jωt

ESERCITAZIONE DI MACCHINE ELETTRICHE I

R = 2.2 kω / 100 kω Tensione di alimentazione picco-picco ε = 2 V (R int = 600 Ω)

ESERCITAZIONI DI AZIONAMENTI ELETTRICI. Circuiti equivalenti della macchina asincrona.

T R AS FOR MATORE T R A S F O R M A T O R E M O N O F A S E R E A L E ( C A R A T T E R I S T I C H E )

La corrente alternata

Macchine elettriche. Statiche. Rotanti. Trasformatori Convertitori Generatori. Motori. Raddrizzatori (AC DC) Invertitori (DC AC) D.C. A.C. D.C. A.C.

Esercizi sulle reti elettriche in corrente alternata (parte 1)

Note sui circuiti a corrente alternata

Sotto è riportato un motore a 6 poli = 2p (con p = 3 coppie di poli sfasate fra loro di 120 ).

ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "L. EINAUDI" ALBA ANNO SCOLASTICO 2016/2017

I.T.I.S. M. FARADAY - Programmazione modulare

Compito di Elettrotecnica, Ing. Civile, Pisa, 8 Gennaio vista dai morsetti 1-2 del bipolo in figura (A, B da tabella)

h) il gruppo (o la famiglia) d'appartenenza, solo per i trasformatori trifase;

Tensioni e corrente variabili

Corso di ELETTRONICA INDUSTRIALE

B B B. 5.2 Circuiti in regime sinusoidale. (a) (b) (c)

PRESCRIZIONI PARTICOLARI PER I TRASFORMATORI DI ISOLAMENTO PER L ALIMENTAZIONE DEI LOCALI AD USO MEDICO.

1^ LEGGE di OHM - CONDUTTORI in SERIE e in PARALLELO

Elettrotecnica - Ing. Aerospaziale, Ing. Meccanica A.A. 2014/15 - Prova n. 2-2 luglio 2015

PROVA SCRITTA D ESAME DEL 09 GIUGNO 2008

Misure di potenza. Misure di potenza. Misure di potenza a BF. Misure di potenza a RF Politecnico di Torino 1

"Grazie a due NI PXI-6280 abbiamo ottenuto risultati di tutto rispetto." - A. Tuccio, MARPOSS

A.R.I. - Sezione di Parma. Corso di preparazione esame patente radioamatore Induzione e filtri. Carlo Vignali, I4VIL

POLITECNICO DI TORINO TERZA ESERCITAZIONE ATTENZIONE

EdmondDantes. 19 July 2010

TRANSITORI D'AVVIAMENTO 1

Laurea di I Livello in Ingegneria Informatica

Elettrotecnica - Ing. Biomedica Ing. Elettronica Informatica e Telecomunicazioni (V. O.) A.A. 2013/14 Prova n luglio 2014.

Il contenuto di questo file e di completa proprieta del Politecnico di Torino. Lezione 3 1

Prerequisiti e strumenti matematici e fisici per l elettronica delle telecomunicazioni I FASORI

MACCHINE ELETTRICHE TRASFORMATORE TRANSITORI TERMICI TRANSITORIO DI CORTO CIRCUITO TRANSITORIO DI INSERZIONE IN RETE TRASFORMATORI DI MISURA

Interazione tra strumenti e sistemi in misura: effetto di carico

Calcolare la potenze attiva e la relativa incertezza su di un dato carico sapendo che: P=Veff*Ieff*cos( )

ELETTRONICA : Compiti delle vacanze. Nome e Cognome:.

I.P.S.I.A. DI BOCCHIGLIERO Il trasformatore monofase ---- Materia: Tecnica professionale. prof. Ing. Zumpano Luigi

vista dai morsetti 1-2 del bipolo in figura (A, B, C da tabella) (tensione di Thevenin) ai morsetti 1-2 del circuito in figura (A, B, E da tabella)

CIRCUITI IN REGIME SINUSOIDALE

ITI M. FARADAY Programmazione modulare

LEZIONE DI ELETTRONICA

guida DIN, grado di protezione (frontale) IP40 e porta RS485 di comunicazione seriale a richiesta. +1DGT); da 0.03A a 0.25A: ±7DGT

PROGRAMMAZIONE DIDATTICA A. S. : 2018/2019 CLASSE: 4 ETAELE. MATERIA: ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA DOCENTE: ALESSANDRO de ROSA, MIMMO BUFFA CS1 CS2

Esercizio N 2 (sui trasformatori monofasi, linea - TR - carico, rifasamento)

Appendice Il trasformatore monofase

Compito di Elettrotecnica, Ing. Gestionale, Pisa, 23 Gennaio 2008

Trasformatore. Parte 4 Trasformatori speciali (versione del ) Autotrasformatore (1)

I.T.I.S. M. FARADAY - Programmazione modulare

Corso di CONVERSIONE STATICA DELL ENERGIA ELETTRICA I

Classe 3ael prof. Pollini Stefano

Classe: 4AP Docenti: Prof. SERGIO LASEN Prof. ANTONIO PONTRDURO PIANO DI LAVORO

APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE Esercitazione 9

Programma svolto di Elettrotecnica e Laboratorio. Modulo n 1/ Argomento: Studio di reti in corrente continua. Modulo n 2/ Argomento: Elettrostatica

PROVE SU UN ALTERNATORE TRIFASE

Transcript:

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 1 Esercitazione Misure su circuiti magnetici 1 - Oggetto Caratterizzazione di materiali magnetici. Strumento virtuale per il rilievo del ciclo di isteresi dinamico. - Apparecchiature e strumentazione impiegata Trasformatore monofase 0/1 (V/V), 00 VA. Variac monofase 0-400 V. Sonda di tensione LEM CV3-00. Sonda di corrente LEM LH 5-NP. Scheda DAQ National Instruments PCI 604E. Software National Instruments Labview. 3 - Rilievo del ciclo di isteresi dinamico di un nucleo magnetico Set-up sperimentale Il ciclo di isteresi dinamico di un materiale magnetico si ottiene misurando i valori istantanei di campo magnetico H e di induzione magnetica B, durante un periodo completo della frequenza di alimentazione e rappresentandoli su un piano (B H). Il materiale magnetico sul quale verranno effettuate le prove è il nucleo di un trasformatore monofase con potenza nominale di 00 VA. La tensione nominale primaria è V 1n = 0 V, la tensione nominale secondaria è V n = 1 V. Lo schema per la prova è rappresentato in Fig.3.1. Il trasformatore viene alimentato al primario, a 50 Hz, tramite un Variac; il secondario viene lasciato aperto. La prova è dunque assimilabile alla classica prova a vuoto di un trasformatore. Vengono trasdotte la tensione di alimentazione v ( e la corrente assorbita i (. I segnali in tensione ottenuti all uscita dei trasduttori sono acquisiti dai canali CH1 e CH di una scheda montata su PC. L isteresi magnetica Per il rilievo e la visualizzazione del ciclo di isteresi dinamico del nucleo, risulta poco pratico misurare i valori istantanei dell induzione B e del campo magnetico H. Se siamo interessati solamente alla visualizzazione del ciclo, potremo fare ricorso a delle grandezze fisiche a queste direttamente correlate.

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - Fig.3.1 - Set-up sperimentale. È noto che il campo magnetico H risulta proporzionale alla corrente di eccitazione i. In particolare, detto N 1 il numero di spire primarie che producono il campo H e detta l la lunghezza del circuito magnetico in esame, risulta: N1 N 1i = Hl H = i (3.1) l È anche noto che l induzione B è proporzionale al flusso magnetico Φ e che, detta S la sezione del materiale magnetico in esame, risulta: Φ = BS. D altra parte, per un trasformatore a vuoto si ha: v dφ( dφ( = N v( N (3.) dt dt 0( 1 La seconda relazione è leggermente approssimata, in quanto non comprende le cadute di tensione sul primario, dovute alla corrente di eccitazione, tuttavia è del tutto idonea. Verrà usata per ragioni di praticità, in quanto consente di non modificare il set-up sperimentale di laboratorio. Pertanto avremo: v dφ( 1 t ( = N1 Φ( = v τ dτ + C dt N 0 ( (3.3) ) 1 dove C è una costante di integrazione. Dunque, dal rilievo della tensione v (, dalla sua integrazione, e con la determinazione della costante C, è possibile risalire al valore istantaneo del flusso Φ(. In definitiva, rilevando gli andamenti della corrente i ( e della tensione v (, per un intero periodo della alimentazione, è possibile ottenere l andamento del ciclo (Φ i ) il quale, a parte parametri geometrici o costruttivi, ha la stessa forma del ciclo di isteresi dinamico (B H). Lo strumento virtuale È stato predisposto uno strumento virtuale che realizza i seguenti compiti: Elabora i segnali dei due canali, tenendo conto dei guadagni di trasduzione, in modo da ottenere i corretti valori in volt per la tensione v ( e in ampere per la corrente i (. Memorizza le due forme d onda su file e ne calcola la frequenza fondamentale e il periodo. Infine valuta il valore efficace della tensione V e della corrente I. Integra i campioni di tensione v ( per ottenere la quantità [N 1 Φ(], corrispondente al flusso Φ( a meno del numero di spire N 1 e della costante C. Calcola infine la costante di integrazione C. Questa viene determinata osservando che, con alimentazione sinusoidale a regime, le forme d onda delle grandezze di interesse devono essere alternative con valore medio nullo. Ciò significa che la costante di integrazione C

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 3 deve avere quel valore che sommato all integrale (avviato da un istante qualsiasi e valutato per un intero periodo) lo porta ad avere valore medio nullo. Infine visualizza in modalità X-Y il flusso [N 1 Φ(] in funzione della corrente i (, riproducendo in tal modo l andamento qualitativo della curva di isteresi dinamica (B H). Le prove La procedura di acquisizione ed elaborazione viene ripetuta per diversi valori della tensione V 1 di alimentazione, prodotta con il Variac, per evidenziare il fenomeno della saturazione del nucleo magnetico. Il trasduttore di tensione VT ha un rapporto di 00/ (V/V). Si osserva che, al crescere della tensione di alimentazione V 1, risulta sempre più distorta la corrente di eccitazione i (. Nel seguito, in Fig.3., è riportato il pannello frontale dello strumento virtuale che mostra gli andamenti della corrente di eccitazione i ( e della tensione v (. Le ordinate delle forme d onda sono state normalizzate in perunit (p.u.), cioè sono riferite ai rispettivi valori massimi. Gli andamenti riportati in Fig.3. si riferiscono alla prova in cui la tensione di alimentazione al primario ha un valore prossimo alla tensione nominale V = 0 V RMS. Fig.3. - Strumento virtuale per la determinazione del ciclo di isteresi (V = 0 V RMS ). Il pannello frontale dello strumento virtuale mostra chiaramente il fenomeno della saturazione del nucleo; il valore efficace della corrente assorbita è I = 0,66 A RMS. In questa prova il trasduttore di corrente CT ha un rapporto di 1A/3V. Successivamente è stata effettuata un altra prova con tensione V = 80 V RMS. I risultati sono

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 4 riportati in Fig.3.3: si osserva l entità più pronunciata della saturazione sul ciclo di isteresi dinamico; la corrente assorbita è I = 1,90 A RMS. In questa prova il trasduttore di corrente CT ha un rapporto di 1A/V. Fig.3.3 - Strumento virtuale per la determinazione del ciclo di isteresi (V = 80 V RMS ). 4 - Non linearità del circuito magnetico Sul trasformatore in esame sono state fatte altre valutazioni con l obiettivo di dedurre i componenti del circuito equivalente del ramo magnetizzante, visto dal primario. Riferiamoci ancora allo schema di Fig.3.1, con alimentazione sul lato primario, secondario a vuoto, frequenza costante (50 Hz) e tensione V 1 di alimentazione variabile fra 40 e 300 V RMS. In particolare, con lo strumento virtuale già descritto, sono state misurate la tensione di alimentazione V, la corrente I e la potenza attiva P assorbite a vuoto. Da queste grandezze sono state dedotte le altre quantità seguenti: ) la potenza reattiva Q = ( V I P e il fattore di potenza infine le componenti del circuito equivalente V V ; R = ; I P P cos ϕ = ; VI V Z = X =. Q Si deve notare che le espressioni precedenti, usate per dedurre le misure indirette, valgono in

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 5 regime sinusoidale e che pertanto perdono progressivamente significato man mano che cresce la saturazione e pertanto ci si allontana dal regime sinusoidale. Nel seguito riportiamo una Tabella riassuntiva che elenca i valori delle principali grandezze elettriche misurate direttamente o dedotte indirettamente. I valori che si riferiscono alle condizioni di alimentazione a tensione nominale V 1n = 0 V sono riportati in grassetto. Prova a vuoto: frequenza costante (50 Hz) e tensione V 1 variabile Trasformatore monofase: V 1n =0V; V n =1V; P n =00VA V I P Q ϕ Z R X (V) (A) (W) (VAR) (gradi) (Ω) (Ω) (Ω) 40,71 0,11 1,98 4,0 60,50 370 837 413 60,30 0,15 3,90 8, 61,48 40 93 446 80,71 0,19 6,37 13,9 6,86 45 3 467 0,36 0,3 9,16 1, 64,4 436 10 475,44 0,8 1,38 31,4 66,79 430 117 46 140,9 0,33 16,04 43,4 68,36 45 17 453 160,45 0,39 0,18 59, 70,1 411 176 435 181,6 0,46 4,97 79,6 71,74 394 1316 413 00,6 0,55 30, 6,1 73,49 365 133 379 0,39 0,66 36,19 140,9 75,15 334 134 345 40,38 0,85 43,7 199,7 77,5 83 1335 89 60,5 1,19 5,41 305, 80,15 19 19 81,03 1,90 64,80 530,0 83,0 148 119 149 301,5 3,14 81,95 94,4 85,05 96 17 96 Nella Fig.4. sono riportati due grafici che illustrano come, al variare della tensione applicata V, la corrente assorbita I varia in modo non lineare e dunque l impedenza complessiva Z del ramo magnetizzante non risulti costante, benchè si operi a frequenza fissa di 50 Hz. 4 1600 Impedenza Resistenza Reattanza Corrente I (A) 3 1 Impedenze (Ω) 1400 0 00 800 600 400 00 0 0 0 00 300 400 Tensione V (V) 0 0 0 00 300 400 Tensione V (V) Fig.4. - Prove a vuoto. Andamenti, in funzione della tensione applicata V, della corrente assorbita I e delle impedenze Z, R e X. L impedenza Z praticamente coincide con la parte reattiva X responsabile della produzione del flusso. Infatti, come si può osservare dai valori numerici in tabella e dal grafico, la parte

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 6 resistiva R risulta abbastanza maggiore di X e pertanto incide poco sul valore del parallelo Z che costituisce il ramo magnetizzante. Infine, nella Fig.4.3 è riportato, per completezza, l andamento dell impedenza Z al variare della corrente assorbita I. Impedenza (Ω) 500 450 400 350 300 50 00 150 0 50 0 0.0 1.0.0 3.0 4.0 Corrente I (A) Fig.4.3 - Andamento dell impedenza Z in funzione della corrente assorbita I.