LABORATORIO DI MACCHINE ELETTRICHE PROVE SU UNA MACCHINA ASINCRONA TRIFASE MISURA DI RESISTENZA PROVA A VUOTO MECCANICO
PROVE SULLA MACCHINA ASINCRONA Contenuti Le prove di laboratorio che verranno prese in esame riguardano: la misura a freddo, in corrente continua, delle resistenze degli avvolgimenti di macchina; la prova a vuoto meccanico; la prova a rotore bloccato; la prova a carico. I risultati sperimentali di tali prove sono utili per la determinazione dei parametri del circuito equivalente di macchina, e per il calcolo delle sue prestazioni.
PROVE SULLA MACCHINA ASINCRONA Contenuti misura di resistenza degli avvolgimenti; prova a vuoto meccanico; schema del circuito di misura; strumenti utilizzati; esecuzione della prova e registrazione dati di misura; elaborazione dati di misura.
MISURA DI RESISTENZA DEGLI AVVOLGIMENTI Scopo della prova L esecuzione di questa prova è del tutto analoga a quella effettuata per il trasformatore. Una volta determinata la resistenza in corrente continua degli avvolgimenti di statore (ed eventualmente di quelli di rotore nel caso di macchine asincrone a rotore avvolto) alla temperatura ambiente di prova a, è necessario riportare tale valore di resistenza alla temperatura delle prove a vuoto, a rotore bloccato e a carico, al fine di poter elaborare i dati sperimentali di tali prove in modo corretto.
Scopo della prova Determinare: la potenza assorbita a vuoto il fattore di potenza a vuoto la corrente a vuoto i parametri trasversali del circuito equivalente
Schema del circuito di misura A A * * W V M 3 ~ A W * * Wattmetro trifase digitale La prova si esegue alimentando la macchina alla tensione ed alla frequenza nominali in assenza di carico meccanico applicato all albero (vuoto meccanico). Durante la prova si misurano la tensione di linea, la corrente di linea e la potenza assorbita, a frequenza costante. La tensione di alimentazione può essere variata mediante un autotrasformatore a rapporto variabile sotto carico (variac).
Strumenti utilizzati N. 3 Amperometri N. 3 Wattmetri a basso coso N. 1 wattmetro digitale trifase N. 1 Voltmetro a valore efficace N. 1 Autotrasformatore a rapporto variabile sotto carico N. 1 strumento di misura della temperatura (termometro, termocoppia, ecc.)
Strumenti utilizzati La misura delle correnti di linea è effettuata mediante tre amperometri a valore efficace. Quale valore della corrente a vuoto si assume convenzionalmente la media aritmetica delle correnti di linea misurate. La potenza trifase assorbita a vuoto può essere misurata mediante tre wattmetri monofase collegati a stella, oppure un wattmetro trifase. Dalla totale potenza misurata vanno inoltre detratti i consumi dei circuiti voltmetrici degli strumenti, qualora questi siano superiori agli errori di indicazione e di lettura degli strumenti stessi.
Esecuzione della prova e registrazione dati di misura La prova si esegue alimentando la macchina con tensioni decrescenti dal 15% del valore nominale fino al punto in cui ulteriori riduzioni di tensione causano un aumento della corrente assorbita. Per ogni valore di tensione letto sul voltmetro si effettueranno letture contemporanee di tutti gli strumenti di misura inseriti nel circuito. La misura è eseguita per diversi valori della tensione di alimentazione al fine di ricavare, per interpolazione dei dati sperimentali, le perdite nel ferro e meccaniche e il valore della corrente assorbita a vuoto in funzione della tensione.
Elaborazione dei dati di misura Separazione delle perdite a vuoto La potenza assorbita a vuoto è somma: delle perdite a vuoto nel rame di statore P jso, proporzionali al quadrato della corrente di statore, delle perdite nel ferro a vuoto P feo, pressoché proporzionali al quadrato della tensione di alimentazione, delle perdite per attrito e ventilazione P av, pressoché costanti ed indipendenti dalla tensione di alimentazione e dalle condizioni di carico. P P P P o Jso feo av
Elaborazione dei dati di misura Separazione delle perdite a vuoto Le perdite nel ferro e per attrito e ventilazione si ottengono sottraendo dalla potenza assorbita a vuoto le perdite Joule di statore: P Jso 3Rs Io in cui R s è la resistenza di fase, in corrente continua alla temperatura del test, e I o è la corrente di fase a vuoto.
Elaborazione dei dati di misura Separazione delle perdite a vuoto Effettuando diverse prove con tensioni di alimentazione decrescenti è possibile separare le perdite nel ferro da quelle per attrito e ventilazione. Riportando infatti in un diagramma cartesiano le perdite nel ferro e per attrito e ventilazione in funzione del quadrato della tensione di linea, ed interpolando i punti sperimentali, si ottiene una caratteristica lineare la cui intercetta con l asse delle ordinate rappresenta le perdite per attrito e ventilazione. La pendenza della caratteristica lineare ottenuta non corrisponde al valore della conduttanza del ferro G fe.
Z o feo 3 fe oy Z s Z o 3GfeK Vo Y P G V PROVA A VUOTO MECCANICO Elaborazione dei dati di misura Circuito equivalente a vuoto X m 1 V oy R s (o) K Xm X X ds 1 ds X m V oy è la tensione stellata di alimentazione e K rappresenta il rapporto tra il modulo dell impedenza del ramo trasversale ed il modulo dell impedenza complessiva del circuito nel funzionamento a vuoto. X ds R fe I o X m
Elaborazione dei dati di misura Dal circuito equivalente a vuoto si possono determinare la reattanza magnetizzante X m e la conduttanza del ferro G fe in funzione delle varie grandezze misurate, nell ipotesi di trascurare, ai soli fini del calcolo delle tensioni, la resistenza di statore e la conduttanza del ferro. Q G on fe P V I P feo, n on V 3 on on on 1 X X ds m X m on on 3 ds on KV Q X I Von 1 on 3 ds on ds Q X I X 1 X m
Elaborazione dei dati di misura P feo +P av I o I o,n P feo,n P av V o,n V o V o,n V o