Esercitazione Analizzatore di rete trifase

Esercitazione Analizzatore di rete trifase - Esercitazione Analizzatore di rete trifase - Oggetto Presentazione del Laboratorio di Misure Elettriche. Misure di tensione e corrente con sonde a effetto Hall. Misure di potenza attiva e reattiva. Strumento virtuale per l analisi di rete trifase. Apparecchiature e strumentazione impiegata Trasduttori di tensione LEM CV3-000. Trasduttori di corrente LEM LAH 5-P. Scheda DAQ ational Instruments. Software ational Instruments Labview. - Analizzatore di rete trifase Il sistema di trasduzione È stato realizzato uno strumento per l analisi di un sistema trifase (a tre fili o a quattro fili) basato su scheda di acquisizione dati ed elaborazione off-line dei dati campionati. Per il sistema a tre fili, lo schema di inserzione Aron è rappresentato in Fig... Fig.. - Set-up sperimentale per l inserzione dei trasduttori. Le correnti di linea i e i 3 sono prelevate con due trasduttori di corrente (CT, Current Transducer). Le tensioni concatenate v e v 3 sono prelevate con due trasduttori di tensione (VT, Voltage Transducer). Tutti i trasduttori sono basati sull effetto Hall e pertanto consentono la separazione galvanica del sistema di acquisizione dati dal sistema elettrico della rete 30/400 V. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Analizzatore di rete trifase - Esercitazione ) Per le tensioni sono stati impiegati trasduttori LEM CV3-000: Tensione nominale V n 700 V e tensione di picco V p 000 V. Il rapporto di conversione è 000V/0V. L accuratezza nominale è 0, % di V n, la banda passante è da DC a 500 khz (a db). ) Per le correnti sono stati impiegati trasduttori LEM LAH 5-P: Corrente nominale I n 8//5 A. Il conduttore che porta la corrente da misurare è stato concatenato tre volte con il nucleo magnetico della sonda a effetto Hall. L accuratezza nominale è 0,3 % di I n, la banda passante è da DC a 00 khz (a db). Il resistore d uscita è kω ± 0,05 %. Il rapporto di trasduzione realizzato è di 3,33A/0V. Le uscite dei trasduttori sono tutte in tensione e sono portate su un apposita morsettiera, dove si è annotata la corretta polarità dei segnali (vedi in proposito il segno + riportato accanto a uno dei due morsetti di ciascuna coppia, in Fig..). I segnali in uscita dai trasduttori sono acquisiti tramite una scheda DAQ montata entro un PC oppure gestita tramite porta USB e vengono elaborati con uno strumento virtuale sviluppato in ambiente LabView. Calibrazione del sistema È possibile effettuare una calibrazione preliminare dei trasduttori di tensione e corrente per verificare la necessità di identificare eventuali fattori correttivi dei guadagni e degli offset. Per fare la calibrazione, si può semplicemente variare la connessione ordinaria dei conduttori di linea, passando dallo schema di Fig.. a quello riportato in Fig... Come risulta evidente, le tensioni e le correnti applicate in ingresso a ciascuna coppia di trasduttori sono le stesse e pertanto le grandezze acquisite in uscita possono essere confrontate con quelle di strumenti di riferimento per stabilire gli eventuali scostamenti. Fig.. - Schema delle connessioni per la calibrazione dei trasduttori. Con le impostazioni del sistema, è stato rilevato che un trasduttore di corrente presenta un offset sull uscita di circa 00 mv e un leggero scarto sul guadagno nominale. Questi scostamenti possono essere compensati via software. Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 3 Modalità di acquisizione e strumento virtuale Lo schema di misura adottato indirizza le grandezze elettriche di interesse in quattro canali di acquisizione secondo il seguente ordine: v ( 3 3 CH t) CH i ( t) CH v ( t) CH3 i ( t) 4 (.) Lo strumento virtuale, realizzato nel nostro Laboratorio Misure e chiamato Three-Wire Power Analyser.VI, opera sui dati campionati per realizzare diverse funzioni di digital signal processing, fra le quali quella di wattmetro trifase. Lo strumento si sviluppa su più pagine. ella prima pagina, Acquire Waveforms (vedi Fig..3), sono impostati i parametri di trasduzione e quelli di acquisizione. Inoltre si può impostare la scelta di salvare tutte le grandezze acquisite su un file, oppure il richiamo da file dei dati salvati in altre occasioni. Il software esegue quindi l elaborazione dei segnali dei quattro canali CH, CH, CH3 e CH4, tenendo conto dei guadagni di trasduzione, in modo da ottenere i valori in volt per la tensione e in ampere per la corrente. Fig..3 - Pannello frontale della pagina Acquire Waveforms. Successivamente si calcola la frequenza fondamentale su una delle forme d onda, per esempio sul primo segnale v (t); e quindi si valuta il periodo e il numero di campioni p in esso contenuti. Con questa informazione, si valutano i valori efficaci delle tensioni e delle correnti e i valori delle potenze attive, impiegando gli algoritmi: V p p h, h v I p i, h p h P p v p h, h i, h (.) V 3 p p h v 3, h I 3 p i3, h p h P 3 p p h v 3, h i 3, h (.3) ella seconda pagina Voltage & Current vengono visualizzati gli andamenti istantanei di tutte le tensioni e le correnti e se ne mostrano i valori efficaci e la frequenza (Fig..4). 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Analizzatore di rete trifase - 4 Esercitazione Fig..4 - Pannello frontale della pagina Voltage & Current. Fig..5 - Pannello frontale della pagina Power. ella pagina Power (Fig..5) sono visualizzati le potenze P e P 3 e la potenza attiva totale P. Di tutte le grandezze vengono presentati sia i valori istantanei che quelli medi. Ricorrendo alle possibilità di calcolo del PC è possibile estrarre dai dati campionati molte altre informazioni di interesse. Per esempio, nella stessa pagina Power sono presentati i valori efficaci equivalenti delle grandezze elettriche del sistema trifase, calcolati secondo il documento IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities, le cui definizioni sono riportate nel seguito: Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 5 E S eq eq 3 3E eq I V eq + V 3 ; 3 + V 3 I PowerFactor eq eq I P S eq + I 3 + I 3 (.4) Infine, nella pagina Phase Voltages (Fig..6), sono presentati gli andamenti temporali di tutte le tensioni fase-neutro E i. A titolo di esempio, si mostrano anche, per la fase L, le forme d onda della tensione E e della corrente I, dove è possibile apprezzare sia il reciproco sfasamento temporale, sia la loro distorsione rispetto alla forma sinusoidale. I valori delle ordinate sono riportati un perunit (p.u.), per una migliore visibilità. Fig..6 - Pannello frontale della pagina Phase Voltages. Fig..7 - Analisi spettrale sulla tensione di fase E. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Analizzatore di rete trifase - 6 Esercitazione Grazie alla disponibilità dei dati grezzi, rappresentati dai segnali acquisiti delle tensioni e delle correnti (e contenenti tutte le informazioni sul sistema trifase) il sistema stesso può essere caratterizzato con riferimento anche ad altri aspetti: sarà il particolare algoritmo a estrarre le informazioni di interesse. ella Fig..7 è riportato un esempio per l analisi spettrale della tensione di fase E condotta tramite la Trasformata Discreta di Fourier (DFT). ello spettro di ampiezza si osserva molto netta l armonica fondamentale, si nota anche una leggera presenza di quinta e settima armonica. Di ciascuna armonica è riportato anche lo spettro di fase (misurato in gradi). 3 - Le misure con sonde ad effetto Hall Sensore a effetto Hall In molte applicazioni di misura è richiesta la separazione galvanica fra il sistema che realizza la misura (per esempio una scheda di acquisizione dati gestita con PC) e il sistema che invece è sottoposto a misura (per esempio un impianto elettrico ordinario alla tensione di rete di 30V). In particolare, per le applicazione in bassa tensione (fino a 000 V) sono state sviluppate categorie di sensori e dispositivi basati sull effetto Hall. Per comprenderne il principio di funzionamento di un sensore a effetto Hall, si consideri la Fig.3.A dove una barretta di materiale conduttore (o semiconduttore) viene sottoposta, tramite gli elettrodi (p e p ), a una tensione di polarizzazione E p e conseguentemente circola la corrente I p. In un materiale semiconduttore la conduzione può avvenire per mezzo di elettroni o di lacune. el caso in cui la conduzione avvenga tramite elettroni liberi, questi seguono, entro la barretta, il percorso rettilineo indicato dalla freccia. Fig.3. - Sonda a effetto Hall: A) percorso delle cariche in assenza di campo magnetico; B) forza agente sulle cariche in presenza di campo magnetico. La differenza di potenziale fra gli altri due elettrodi (h e h ), posti sulle altre due facce della barretta, è nulla e l uscita dell amplificatore è parimenti nulla. Se ora la barretta (vedi Fig.3.B) viene interessata da un campo magnetico perpendicolare alla direzione del moto delle cariche (nel caso in figura, l induzione B è entrante nel foglio), le cariche, inizialmente con velocità v, vengono deflesse dal loro originario cammino rettilineo e tenderanno a deviare, determinando così una disuniformità nella loro distribuzione. ella Fig.3.B sono riportati i due casi in cui le cariche sono sia negative che positive. La deviazione nel percorso delle cariche determina fra i due elettrodi (h e h ) la comparsa di una differenza di potenziale v H che risulta proporzionale, tramite una costante k H dipendente dal materiale e dalle sue dimensioni, alla corrente di polarizzazione I p e all intensità Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 7 dell induzione magnetica B: v H k H I p B (3.) La forza trasversale F esercitata sulle cariche è diretta sempre da sinistra verso destra, se il campo di induzione B è entrante nel foglio. Però, se i portatori di carica sono positivi, il morsetto h risulta positivo rispetto al morsetto h ; se le cariche sono negative accade il viceversa. Impiegando l effetto Hall, è quindi possibile costruire dei sensori idonei alla misura di grandezze magnetiche e più in generale di quantità a queste correlate, come per esempio le correnti. Misure di corrente Una delle applicazioni più diffuse e interessanti delle sonde a effetto Hall si ha nella misura delle correnti. Con riferimento alla Fig.3., il cavo che porta la corrente da misurare i viene fatto passare attraverso un nucleo di materiale magnetico (solitamente ferrite) nel quale determina un flusso Φ. Una caratteristica interessante dei trasduttori di corrente a effetto Hall è quella di poter misurare correnti con componenti sia continue che variabili. Dal punto di vista del funzionamento, la presenza del flusso Φ prodotto dalla corrente primaria i viene rilevata dal sensore di semiconduttore a effetto Hall, che produce una tensione v H in uscita. Il circuito di polarizzazione non è rappresentato in Fig.3., per semplicità. Fig.3. - Sonda di corrente a compensazione di flusso. La tensione v H prodotta dal sensore viene quindi applicata in ingresso all amplificatore che, operando in controreazione, imprime nell avvolgimento secondario di spire la corrente i necessaria per portare il flusso a zero, entro i limiti di risoluzione della sonda a effetto Hall. In tali condizioni le forze magnetomotrici sono in equilibrio: Φ 0 i i (3.) La corrente i dell avvolgimento secondario percorre anche la resistenza R dove produce una caduta di tensione che costituisce la tensione di misura v out : v out Ri R (3.3) i L amplificatore può normalmente fornire tutte le componenti di corrente secondaria i, sia continue che alternate, necessarie a compensare le amperspire della corrente primaria i. In condizioni di flusso idealmente a zero (Φ0), la corrente secondaria i risulta un immagine 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Analizzatore di rete trifase - 8 Esercitazione accurata della corrente primaria i, per ogni valore di quest ultima. Per esempio: se spira, 000 spire e R kω, allora i v out. Se i A, allora v out V. elle realizzazioni pratiche, il concatenamento fra il conduttore che porta la corrente da misurare i e il circuito magnetico, viene reso più agevole dalla possibilità di avere il nucleo magnetico apribile, per esempio tramite una slitta mobile che può scorrere sulla parte superiore del nucleo (vedi Fig.3.), oppure un meccanismo a compasso (pinze amperometriche). In tal modo si possono eseguire misure su conduttori in esercizio, senza interrompere il circuito. Inoltre, il cavo che porta la corrente i e che attraversa il nucleo magnetico, mantiene il suo normale rivestimento isolante. Questo fatto è particolarmente interessante nel caso della misura di correnti in circuiti che lavorano con tensioni di funzionamento elevate, che possono essere pericolose per l operatore. Misure di tensione Un trasduttore di tensione a effetto Hall si ottiene da un trasduttore di corrente, facendo in modo che in ingresso circoli una corrente i proporzionale alla tensione v in da riprodurre. Con riferimento alla Fig.3.3, si ha: Fig.3.3 - Sonda di tensione a effetto Hall. La tensione in uscita dal sistema risulta: vin vout Ri R i R (3.4) R in Per esempio: se 000 spire, R kω e R in 00 kω, allora: v in 00 v out. Se v in 000 V, allora i 0 ma, i 0 ma e v out 0 V. ella figura 3.4 si mostrano i trasduttori impiegati nel set-up di Laboratorio. Fig.3.4 - Sonde a Effetto Hall. A sinistra, sonde di tensione (in evidenza LEM CV3-000). A destra,sonde di corrente (in evidenza LEM LAH 5-P). Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Prove su un motore asincrono - Esercitazione Prove su un motore asincrono - Oggetto Prove su un motore asincrono e inserzione Aron. Frenatura elettromagnetica del motore. Misure di tensione e corrente con sonde a effetto Hall. Misure di potenza attiva e reattiva, in diverse condizioni di carico meccanico. Apparecchiature e strumentazione impiegate Motore asincrono trifase. Potenza CV (736 W); due coppie polari; velocità nominale 400 giri/min; collegamento Δ/Y; tensione 0/380 V; corrente 3,/,85 A. Freno elettromagnetico. Sonde di corrente LEM LAH 5-P. Sonde di tensione LEM CV3-000. Scheda DAQ ational Instruments. Software ational Instruments Labview. - Applicazione del carico meccanico Il freno elettromagnetico Per caricare il motore viene utilizzato un freno elettromagnetico. Il suo funzionamento si basa sulla legge di Lenz, cioè sul fatto che le correnti indotte tendono ad opporsi alla causa che le genera. Il set-up sperimentale, costituito dal gruppo motore-freno, è rappresentato in Fig... Sull albero del motore è calettato un disco di rame che ruota fra le espansioni polari di due elettromagneti. In Fig..A si nota in dettaglio un elettromagnete con il suo avvolgimento alimentato in corrente continua (DC) e il percorso seguito dal flusso (Φ) che si richiude nel circuito magnetico, dopo aver attraversato il disco di rame. Quando il motore gira con una certa velocità di rotazione r e sviluppa la coppia motrice C m, il disco di rame diviene sede di correnti indotte i cui percorsi sono qualitativamente rappresentati nella stessa Fig..B. Le correnti indotte interagiscono con il flusso (Φ) e si manifesta sul disco la coppia resistente C r che si oppone alla coppia motrice C m sviluppata sull albero dal motore, che viene così frenato. Per comprendere il funzionamento può essere efficace il paragone con il freno a disco di un auto, dove l azione frenante è data dalle pinze che stringono il disco, solidale con la ruota. La coppia motrice del motore risulta così applicata al freno elettromagnetico, il quale può o- scillare attorno alla linea d asse dell albero e pertanto tenderebbe a muoversi. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Prove su un motore asincrono - Esercitazione Fig.. - A) Gruppo motore-freno. B) Vista frontale del disco e delle correnti indotte. Sulla struttura oscillante del freno è fissata un asta, sulla quale può spostarsi la massa M. In tal modo si può applicare all equipaggio del freno una coppia frenante C f pari al prodotto del peso della massa M per il braccio b. Quando il freno, che come detto può oscillare attorno alla linea d asse, è in equilibrio orizzontale, la coppia motrice e quella resistente si bilanciano e sono pari a quella impostata: Cm Cr C f M (kg) g(m/s ) b(m) [ m] (.) dove g è l accelerazione di gravità, pari a 9,8 m/s. Il valore della massa M è di,948 kg. Alla velocità di rotazione di r giri al minuto, la potenza meccanica sviluppata risulta: P P m m C m ω,948 9,8 r π M g b 60 π 60 b(m) r r [W] (giri/min) b r [W] (.) Prima di iniziare le prove, con il motore fermo, si verifica la taratura dello zero sul freno: si porta la massa M al braccio minimo, vicino all asse, e si bilancia l asta con la massa piccola m fino a portarla in posizione orizzontale. A questo punto si può impostare una serie di prove sul motore, fissando diversi valori di coppia frenante C f agendo sul braccio b. 3 - Modalità di esecuzione delle prove Acquisizione delle grandezze elettriche Per la misura delle grandezze elettriche (tensioni, correnti e potenze) è stata impiegata un inserzione Aron. Questa è stata realizzata tramite un sistema di acquisizione dati ed elaborazione off-line dei dati campionati e delle misure. Lo schema del sistema di trasduzione e di acquisizione è rappresentato in Fig.3.. Le correnti di linea i e i 3 sono state prelevate con due trasduttori di corrente (CT, Current Transducer). Le tensioni concatenate v e v 3 sono state prelevate con due trasduttori di tensione (VT, Voltage Transducer). Misure sui Sistemi di Potenza 00, icola Locci

Esercitazione Prove su un motore asincrono - 3 Fig.3. - Set-up sperimentale per l inserzione Aron e l acquisizione. Tutti i trasduttori sono basati sull effetto Hall e pertanto consentono la separazione galvanica del sistema di acquisizione dati dal sistema elettrico della rete 30/400V. I segnali in uscita sono acquisiti tramite una scheda di acquisizione dati collegata a un PC tramite USB e vengono elaborati con uno strumento virtuale sviluppato in ambiente LabView. Lo strumento virtuale Lo schema di misura adottato indirizza le grandezze elettriche di interesse in quattro canali di acquisizione secondo il seguente ordine: v (t) CH; i (t) CH; v 3 (t) CH3; i 3 (t) CH4. Per l acquisizione e l elaborazione delle grandezze elettriche è stato impiegato uno strumento virtuale il quale opera sui dati campionati. Tale strumento virtuale Three-Phase Power Analyser è stato già utilizzato in altra esercitazione, introduttiva alle misure sui sistemi trifasi. Lo strumento svolge le seguenti operazioni: Elabora i segnali dei quattro canali CH, CH, CH3 e CH4, tenendo conto dei guadagni di trasduzione, in modo da ottenere i valori in volt per la tensione e in ampere per la corrente. Calcola la frequenza fondamentale su una delle forme d onda, per esempio sul primo segnale v (t); e quindi valuta il periodo e il numero di campioni p in esso contenuti. Determina i valori efficaci delle tensioni e delle correnti e i valori delle potenze attive: V p p h, h v I p i, h p h P p v p h, h i, h (4.) V 3 p p h v 3, h I 3 p i3, h p h P 3 p p h v 3, h i 3, h (4.) Memorizza, eventualmente, le forme d onda su file, per una successiva rielaborazione. Visualizza gli andamenti istantanei della grandezze il gioco (tensioni, correnti e potenze) e ne mostra i valori efficaci o medi. ella Fig.3. sono riportate alcune schermate del pannello frontale dello strumento virtuale. Si notano il gruppo di finestre per l assegnazione dei parametri di controllo della scheda di acquisizione dati; i monitor per visualizzare gli andamenti delle tensioni, delle correnti e delle potenze; i riquadri per la presentazione dei valori efficaci, delle potenze medie e delle potenze totali sia attiva che reattiva. Per la descrizione dello strumento virtuale vedi l Esercitazione Analizzatore di rete trifase. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Prove su un motore asincrono - 4 Esercitazione Fig.3. - Alcune schermate dei pannelli frontali dello strumento virtuale. Le prove a carico variabile Per caratterizzare il motore dal punto di vista meccanico, è stata realizzata una serie di prove applicando sull asse del motore, tramite il freno, diversi valori noti di carico meccanico. Misure sui Sistemi di Potenza 00, icola Locci

Esercitazione Prove su un motore asincrono - 5 Il carico meccanico è stato fatto variare spostando il peso M sull asta per diversi valori del braccio b. Per ogni valore di coppia impostato, è stata variata l alimentazione in DC del freno elettromagnetico, finché l equipaggio oscillante si è portato in equilibrio orizzontale, segnalato da una livella. In tali condizioni, la coppia impostata sul freno è effettivamente bilanciata dalla coppia erogata dal motore. La velocità di rotazione r è stata misurata sia con un tachimetro meccanico di tipo Hasler sia tramite un encoder ottico. Entrambi gli strumenti sono dotati di un alberino con un puntale in gomma, che si appoggia nell incavo esistente sull asse dell albero del motore. Il tachimetro Hasler fornisce direttamente la lettura della velocità in giri al minuto sul proprio quadrante, mentre l encoder ottico è collegato a una scheda di acquisizione dati alla quale trasmette gli impulsi prodotti durante la rotazione. Il software provvede al conteggio degli impulsi su un prefissato intervallo temporale e fornisce la velocità in giri al minuto. Dalle misure, sia elettriche che meccaniche, fatte direttamente sono state poi dedotte le altre grandezze di interesse: la potenza attiva P e reattiva Q, il cosϕ e il rendimento effettivo η. Tabella dei risultati sperimentali ella tabella riassuntiva allegata vengono riportati i valori delle principali grandezze di interesse, misurate direttamente o dedotte indirettamente, durante una serie di prove consecutive. In grassetto sono evidenziate le condizioni nominali. La potenza meccanica nominale P m 736 W ( CV) viene erogata con un braccio di circa 6 cm alla velocità r di circa 40 giri/min. Alcuni dei risultati sperimentali raccolti nella tabella sono stati presentati nei grafici allegati. In particolare, si nota che il funzionamento del motore, alimentato alla frequenza costante di 50 Hz, si sviluppa praticamente tutto poco al disotto della velocità di sincronismo (pari a 500 giri/min). Come noto, infatti, il motore asincrono non consente significativi margini di variazione per la velocità di rotazione. Tab.3. - Risultati delle prove. Potenza Pm (W) 900 800 700 600 500 400 300 00 00 0 0 500 000 500 000 Velocità (giri/min) Cosfì 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0,0 0 500 000 500 000 Velocità (giri/min) 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Prove su un motore asincrono - 6 Esercitazione Corrente (A),5,0,5,0 0,5 0,0 0 500 000 500 000 Velocità (giri/min) Rendimento η 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0,0 0 500 000 500 000 Velocità (giri/min) Fig.3.3 - Diagrammi dei risultati delle prove. 4 - L encoder ottico L encoder ottico usato per la misura della velocità di rotazione r si basa su un fascio luminoso emesso da un diodo LED (Light Emitting Diode). Questa luce viene collimata in un fascio parallelo per mezzo di una lente in policarbonato. La luce passa attraverso un disco forato e viene intercettata da un insieme di fotorivelatori. Il raggio luminoso arriva (oppure no) ai rivelatori se non viene interrotto dagli spazi pieni del disco. Il circuito integrato dell encoder contiene l insieme dei fotorivelatori e una parte di signal di processing in modo da produrre un segnale digitale. Fig.4. - Encoder ottico e tachimetro. Gli impulsi provenienti dall encoder sono contati per mezzo di un contatore digitale, in un prefissato intervallo di tempo (vedi il Corso di base Misure Elettriche e Elettroniche, Misure basate sul conteggio di impulsi). Se l encoder fornisce giro impulsi per giro e il numero di impulsi contati in un tempo T (in secondi) è pari a cont allora la velocità media di rotazione r nel tempo di conteggio T è: cont giri r [ ] T s (4.) giro La risoluzione dell encoder è determinata dal numero di spazi chiusi e aperti nel disco. Per esempio, se giro 360 impulsi/giro e il tempo di conteggio T s, la velocità di rotazio- Misure sui Sistemi di Potenza 00, icola Locci

Esercitazione Prove su un motore asincrono - 7 ne in giri/min è: cont giri r 60 [ ] (4.) 360 min Gli encoder che misurano la velocità angolare media tramite il conteggio di impulsi sono detti incrementali. ormalmente, i circuiti comparatori e quelli di signal processing del circuito integrato, trasformano le configurazioni dei raggi luminosi sui fotorivelatori in segnali rettangolari digitali su due canali A e B fra loro in quadratura (vedi Fig.4. a sinistra). Ciò consente di individuare il verso di rotazione dell albero. Infatti, se per esempio il canale B è in ritardo sul canale A con la rotazione oraria, allora quando la rotazione è antioraria, il canale B sarà in anticipo sul canale A. Fig.4. - Encoder con canali in quadratura (a sinistra). Encoder assoluto (a destra). Alcuni tipo di encoder possono rappresentare anche la posizione angolare assoluta, grazie alla codifica che si sviluppa su una direzione radiale (vedi Fig.4. a destra). ella ruota codificata a destra vi sono otto corone e dunque si possono rappresentare 8 56 posizioni angolari distinte per ogni giro. Questi encoder sono detti assoluti e sono più complessi. In particolare, gli encoder assoluti mantengono l informazione sulla posizione angolare anche dopo che vengono spenti. Infine, nella Fig.4.3 si mostra il pannello frontale dello strumento virtuale realizzato nel Laboratorio Misure, che si basa su un encoder ottico con funzione di tachimetro. Fig.4.3 - Strumento virtuale basato su encoder ottico con funzione di tachimetro. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Esercitazione Prove su un trasformatore - Esercitazione Prove su un trasformatore - Oggetto Prova a vuoto. Prova in corto circuito. Determinazione dei parametri del circuito equivalente. Misura del rapporto di trasformazione e verifica delle polarità. Misura delle resistenze degli avvolgimenti. Apparecchiature e strumentazione impiegata Trasformatore monofase 0/380 - /4 (V/V), 000 VA. Variac monofase 0-400 V. Sonda di tensione LEM CV3-000. Sonda di corrente LEM LH 5-P. Multimetro HP 974A. Scheda DAQ ational Instruments. Software ational Instruments Labview. - La prova a vuoto Set-up sperimentale Il trasformatore in prova è di tipo monofase con potenza nominale di 000 VA. L avvolgimento primario ha due prese: la prima con tensione nominale di 380 V e la seconda con tensione nominale di 0 V. Il secondario è formato da due avvolgimenti distinti ciascuno con tensione nominale di V, che possono essere collegati in serie o in parallelo. Le prove sono state condotte alimentando l avvolgimento primario sulla presa a V n 0 V e collegando i secondari in parallelo (vedi Fig..). La tensione nominale secondaria è dunque V n V. L alimentazione, a 50 Hz, è stata fornita per mezzo di un Variac. Il Variac è un apparecchiatura elettromeccanica che consente di erogare una tensione normalmente sinusoidale, con valore efficace variabile con continuità. Il dispositivo impiegato eroga una tensione V variabile nel campo da 0 V a 400 V. È stato inoltre predisposto uno schema di misura (vedi Fig..) che prevede il rilievo della tensione V tramite una sonda di tensione (VT) e della corrente I tramite una sonda di corrente (CT). I segnali in tensione, in uscita dalle sonde, vengono inviati ai canali CH e CH di una scheda di acquisizione dati e quindi elaborati in forma numerica. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Prove su un trasformatore - Esercitazione Fig.. - Trasformatore in prova e set-up sperimentale. Con la prova a vuoto si possono determinare i componenti del circuito equivalente del ramo magnetizzante, visto dal lato primario, sulla presa con tensione nominale V n di 0 V. Lo schema di riferimento è riportato in Fig... Il rapporti di trasduzione per la prova sono: per il VT: 000V corrisponde a 0V; per il CT: A corrisponde a 3V. Fig.. - Schema per la prova a vuoto. Una volta portato il Variac fino alla tensione nominale V n 0 V, sono state acquisite la tensione di alimentazione primaria V 0 e la corrente I 0. Con uno strumento virtuale è stata valutata la potenza attiva P 0 assorbita a vuoto. Con un multimetro è stata misurata la tensione V 0 indotta al secondario. Da queste grandezze sono state dedotte le altre quantità seguenti: la potenza reattiva Q 0 V0I0 ) le componenti del circuito equivalente 0 ( P e il fattore di potenza cos V0 V0 0 ; R0 ; I0 P0 Le misure di interesse hanno registrato i seguenti valori: P 0 ϕ 0 ; V0I0 0 V Z X0. Q 0 Tab.. - Tabella dei risultati della prova a vuoto. V0 0,39 Il rapporto di trasformazione effettivo a vuoto è risultato: n 7, 6. V,50 0 Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Prove su un trasformatore - 3 3 - La prova in corto circuito Set-up sperimentale Con la prova in corto circuito si vogliono dedurre i componenti del circuito equivalente del ramo serie, visto dal lato primario, sulla presa con tensione nominale V n di 0 V. Per la prova in corto circuito faremo riferimento allo schema di Fig.3.. Fig.3. - Schema per la prova in corto circuito. La corrente nominale della macchina alimentata al primario è: I n 000VA/0V 4,55 A. La tensione di alimentazione viene applicata con il Variac: si parte da zero e si aumenta fintanto che la corrente assorbita raggiunge il valore nominale I n. La tensione corrispondente V cc è la tensione di corto circuito. In linea generale, con lo strumento virtuale si acquisisce V cc e I cc e si valuta la potenza assorbita P cc. Si ricavano quindi le seguenti grandezze: la potenza reattiva Q cc ( VccIcc ) P cc le componenti del circuito equivalente e il fattore di potenza cc cc cc ; cc ; Icc Icc cos P cc ϕ cc ; VccIcc V P Q Z R X cc. I Da un punto di vista pratico, poiché la tensione di corto circuito V cc è molto minore di quella della prova a vuoto V n, e la corrente I n, a cui si dovrebbe fare la prova in corto circuito, è molto maggiore di quella a vuoto I 0, i rapporti di trasduzione sono stati così modificati: per il VT: 0V corrisponde a 0V; per il CT: A corrisponde a V. Per quanto riguarda la trasduzione della tensione (VT), il rapporto uno a uno è stato realizzato con la connessione diretta alla scheda, sfruttando l isolamento galvanico del Variac di alimentazione, che presenta al suo interno un trasformatore di isolamento. Per quanto riguarda la trasduzione di corrente (CT), si è modificata la costante di trasduzione, per evitare la saturazione della scheda di acquisizione. Si è inoltre limitata la corrente I cc della prova a circa 3,3 A RMS (3,3x,4x 9,9V Picco < 0V FSR della scheda). Sono state fatte alcune prove in corto circuito, registrando i seguenti valori: cc cc 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Prove su un trasformatore - 4 Esercitazione Tab.3. - Tabella dei risultati della prova in corto circuito. Vista la linearità dell impedenza Z cc e delle sue componenti con la corrente, si può ritenere che, alla corrente nominale I n 4,55A, la tensione di corto circuito (su Z cc,4 Ω) sia: V cc Zcc In,4 4,55 6,4 V vcc 3% e la potenza assorbita (su R cc,34 Ω) risulti: P ( I ),34 ( 4,55) 7,7 W cc Rcc n 4 - Altre prove e misure Misura delle resistenze degli avvolgimenti Per la misura della resistenza degli avvolgimenti, a causa del loro piccolo valore, si impiega il metodo a quattro morsetti. Per il trasformatore in esame, risulta: per l avvolgimento primario: R 398 mω per l avvolgimento secondario: R 3 mω La resistenza equivalente degli avvolgimenti, riportata al primario è: R Cu R ( 7,6) 3 37 Ω R + R R + n 398 + m La resistenza che tiene conto delle perdite addizionali è: R add R R 340 37 3 mω cc Cu La temperatura ambiente al momento della misura, con macchina a freddo, era T a 8 C. Pertanto, se riportiamo le resistenze alla temperatura di riferimento T ref 75 C, si ha: 35 + 75 RCu,75 RCu,8 RCu,8 kt 37,3 63 mω 35 + 8 Radd,75 3 Radd,75 mω k,3 T La potenza convenzionale persa in corto circuito risulta dunque: ( 4,55) 34 W P cc,75 ( RCu,75 + Radd,75 ) In,643 Il rendimento convenzionale La potenza convenzionale totale persa nel funzionamento nominale, cioè alla tensione nominale V n, alla corrente nominale I n e alla temperatura di riferimento T ref 75 C è: Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Prove su un trasformatore - 5 P dn cc P0 + P,75 36 + 34 70 W Il rendimento convenzionale è dunque: η c P P un an P un Pun + P dn 000 93,5% 000 + 70 Con macchina a freddo, avremmo avuto: P d 36+8 64W; η 94,0%. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - Esercitazione Misure su circuiti magnetici - Oggetto Caratterizzazione di materiali magnetici. Strumento virtuale per il rilievo del ciclo di isteresi dinamico. Apparecchiature e strumentazione impiegata Trasformatore monofase 0/ (V/V), 000 VA. Variac monofase 0-400 V. Sonda di tensione LEM CV3-000. Sonda di corrente LEM LH 5-P. Scheda DAQ ational Instruments. Software ational Instruments Labview. - 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 000 VA. La tensione nominale primaria è V n 0 V, la tensione nominale secondaria è V n V. Lo schema per la prova è rappresentato in Fig... 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 0 (t) e la corrente assorbita i 0 (t). I segnali in tensione ottenuti all uscita dei trasduttori sono acquisiti dai canali CH e CH di una scheda DAQ. 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. Pertanto, se siamo interessati solamente alla visualizzazione del ciclo, potremo fare ricorso a delle grandezze fisiche a queste direttamente correlate. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

- Misure su circuiti magnetici Esercitazione Fig.. - Set-up sperimentale. È noto che il campo magnetico H risulta proporzionale alla corrente di eccitazione i 0. In particolare, detto il numero di spire primarie che producono il campo H e detta l la lunghezza media del circuito magnetico in esame, risulta: i0 Hl H i0 (.) 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: dφ( t) dφ( t) v0( t) v0( t) (.) dt dt 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: dφ( t) t v0 ( t) Φ( t) v τ dτ + C dt 0 0 ( ) (.3) dove C è una costante di integrazione. Dunque, dal rilievo della tensione v 0 (t), dalla sua integrazione, e con la determinazione della costante C, è possibile risalire al valore istantaneo del flusso Φ(t). In definitiva, rilevando gli andamenti della corrente i 0 (t) e della tensione v 0 (t), per un intero periodo della alimentazione, è possibile ottenere l andamento del ciclo (Φ i 0 ) 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 0 (t) e in ampere per la corrente i 0 (t). 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 0 e della corrente I 0. Integra i campioni di tensione v 0 (t) per ottenere la quantità [ Φ(t)], corrispondente al flusso Φ(t) a meno del numero di spire 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 Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

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 [ Φ(t)] in funzione della corrente i 0 (t), 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 di alimentazione, prodotta con il Variac, per evidenziare il fenomeno della saturazione del nucleo magnetico. Il trasduttore di tensione VT ha un rapporto di 000/0 (V/V). Si osserva che, al crescere della tensione di alimentazione V, risulta sempre più distorta la corrente di eccitazione i 0 (t). el seguito, in Fig.., è riportato il pannello frontale dello strumento virtuale che mostra gli andamenti della corrente di eccitazione i 0 (t) e della tensione v 0 (t). 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.. si riferiscono alla prova in cui la tensione di alimentazione al primario ha il valore V 0 0,3 V RMS. Fig.. - Strumento virtuale per la determinazione del ciclo di isteresi. Il pannello frontale dello strumento virtuale mostra chiaramente il fenomeno della saturazione del nucleo; il valore efficace della corrente assorbita è I 0 0,66 A RMS. In questa prova il trasduttore di corrente CT ha un rapporto di A/3V. Successivamente è stata effettuata un altra prova con tensione V 0 80 V RMS. I risultati sono riportati in Fig..3: si osserva l entità più pronunciata della saturazione sul ciclo di isteresi dinamico; la corrente assorbita è I 0,85 A RMS. In questa prova il trasduttore di corrente CT ha un rapporto di A/V. In Fig..4 è riportata una serie di cicli di isteresi rilevati a diverse tensioni di alimentazione. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

4 - Misure su circuiti magnetici Esercitazione Fig..3 - Condizioni in cui V 0 80 V RMS. Fig..4 - Insieme di alcuni cicli di isteresi per diverse tensioni di alimentazione. 3 - on 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.. in cui l alimentazione è sul lato primario e il secondario a vuoto. La frequenza è costante (50 Hz) e la tensione V di alimentazione è variabile fra 40 e 300 V RMS. Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Misure su circuiti magnetici - 5 In particolare, con lo strumento virtuale già descritto, sono state misurate la tensione di alimentazione V 0, la corrente I 0 e la potenza attiva P 0 assorbite a vuoto. Da queste grandezze sono state dedotte la potenza reattiva e il fattore di potenza: 0 ( V0I0) P0 ϕ0 (3.) V0I0 Q 0 cos e infine le componenti del circuito equivalente V0 V0 Z 0 R0 X0 I0 P0 0 0 P V (3.) Q Si deve notare che le espressioni precedenti, usate per dedurre le misure indirette, valgono in regime sinusoidale e che pertanto perdono progressivamente significato man mano che cresce la saturazione e pertanto ci si allontana dal regime sinusoidale. el 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 del trasformatore V n 0 V sono riportati in grassetto. Trasformatore monofase: V n 0 V; V n V; P n 000 VA V 0 I 0 P 0 Q 0 ϕ 0 Z 0 R 0 X 0 (V) (A) (W) (VAR) (gradi) (Ω) (Ω) (Ω) 40,7 0,,98 4,0 60,50 370 837 43 60,30 0,5 3,90 8, 6,48 40 93 446 80,7 0,9 6,37 3,9 6,86 45 03 467 00,36 0,3 9,6, 64,4 436 00 475 0,44 0,8,38 3,4 66,79 430 7 46 40,9 0,33 6,04 43,4 68,36 45 7 453 60,45 0,39 0,8 59, 70, 4 76 435 8,6 0,46 4,97 79,6 7,74 394 36 43 00,6 0,55 30, 06, 73,49 365 33 379 0,39 0,66 36,9 40,9 75,5 334 34 345 40,38 0,85 43,7 99,7 77,5 83 335 89 60,5,9 5,4 305, 80,5 9 9 8,03,90 64,80 530,0 83,0 48 9 49 30,5 3,4 8,95 94,4 85,05 96 07 96 Tab.3. - Risultati delle prove a vuoto con diversi valori della tensione di alimentazione. ella successiva Fig.3. sono riportati due grafici che illustrano come, al variare della tensione applicata V 0, la corrente assorbita I 0 varia in modo non lineare e dunque l impedenza complessiva Z 0 del ramo magnetizzante non risulti costante, benchè si operi a frequenza fissa di 50 Hz. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

6 - Misure su circuiti magnetici Esercitazione Fig.3. - Prove a vuoto. Andamenti, in funzione della tensione applicata V 0, della corrente assorbita I 0 e delle impedenze Z 0, R 0 e X 0. L impedenza Z 0 praticamente coincide con la parte reattiva X 0 responsabile della produzione del flusso. Infatti, come si può osservare dai valori numerici in tabella e dal grafico, la parte resistiva R 0 risulta abbastanza maggiore di X 0 e pertanto incide poco sul valore del parallelo Z 0 che costituisce il ramo magnetizzante. Infine, nella Fig.3. è riportato, per completezza, l andamento dell impedenza Z 0 al variare della corrente assorbita I 0. Per concludere è opportuno notare che le espressioni usate per dedurre l impedenza Z 0 (R 0, X 0 ) valgono in regime sinusoidale. Perdono progressivamente significato man mano che cresce la saturazione e ci si allontana dal regime sinusoidale. Fig.3. - Andamento dell impedenza Z 0 in funzione della corrente assorbita I 0. Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Transitori elettrici - Esercitazione Transitori elettrici - Oggetto Analisi di fenomeni transitori. Uso dell oscilloscopio digitale a memoria (DSO) e della porta GPIB. Rilievo di sovracorrenti di inserzione durante l apertura di un interruttore. Rilievo della corrente di avviamento di un motore asincrono. Apparecchiature e strumentazione impiegata Interruttore magnetotermico Variac monofase 0-400 V. Oscilloscopio digitale Tektronix TDS 304. Sonda differenziale di tensione Tektronix P500. Sonda di corrente a effetto Hall Tektronix A6. Interfaccia di comunicazione GPIB (IEEE 488.). - La sovracorrente di inserzione Circuito di riferimento Vogliamo rilevare la sovracorrente che si manifesta all inserzione sulla rete di un circuito fortemente induttivo, nel nostro caso un Variac, e l eventuale intervento dell interruttore di protezione (vedi schema di Fig..). Il Variac è un autotrasformatore a rapporto variabile non continuità, costituito essenzialmente da un certo numero di spire () avvolte attorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico. Fig.. - Schema per l inserzione del Variac. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Transitori elettrici - Esercitazione ell inserzione di un qualsiasi circuito fortemente induttivo, si possono raggiungere elevate condizioni di saturazione nel ferro, per cui la corrente magnetizzante può assumere valori molto elevati. Il verificarsi o meno di tale sovracorrente dipende da vari fattori, per esempio l induzione residua nel nucleo, ma soprattutto l istante in cui avviene l inserzione. Il fenomeno della sovracorrente di inserzione (inrush current) si verifica, con la sua massima intensità, se l inserzione avviene nell istante in cui la tensione di alimentazione passa per lo zero. Viceversa, se l inserzione avviene nell istante in cui la tensione è massima, non si avrà la sovracorrente. Il fenomeno fisico Per comprendere come ciò accada, ricordiamo che, in generale, per un avvolgimento di spire alimentato da una tensione sinusoidale v(t), se supponiamo che si possa trascurare la resistenza propria dell avvolgimento, vale la seguente relazione: dφ v( t) Vmax sin( ωt + α) (.) dt Al tempo t 0 in cui avviene l inserzione, la tensione è v(t 0) V max sinα. Dall integrazione dell equazione precedente si ottiene il flusso: Vmax Φ( t ) v t dt + C ωt + α + C Φ ωt + α + C ( ) cos( ) max cos( ) ω avendo posto: Φ max V max /ω. La costante di integrazione C dipende dalle condizioni iniziali per t 0. In particolare, al tempo t 0 e in assenza di magnetizzazione preesistente, si ha Φ 0, poiché il flusso non può prodursi istantaneamente. Perciò risulta che la costante di integrazione è C Φ max cosα. Di conseguenza l andamento del flusso nel tempo è: Φ( t ) Φmax[cosα cos( ωt + α)] (.3) (.) Si conclude che, in assenza di resistenza ohmica dell avvolgimento, il flusso Φ(t) non oscilla attorno allo zero, ma presenta una componente continua pari a C. Se l inserzione avviene in corrispondenza del passaggio per lo zero della tensione v(t), cioè se α 0, allora il flusso Φ(t) può raggiungere valori di picco pari a Φ max per ωt π (Fig..). Fig.. - Caratteristica magnetica (Φ i). Forme d onda di tensione e di flusso nel caso di (R 0) e (α 0). Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci

Esercitazione Transitori elettrici - 3 Considerando la caratteristica magnetica (Φ i), si può dedurre l andamento qualitativo della corrente i(t), nelle condizioni di chiusura sullo zero della tensione v(t), vedi Fig..3. Fig..3 - La sovracorrente dovuta alla saturazione. Pertanto, quando l induttanza del circuito non è costante (tipicamente quando le spire sono avvolte su un nucleo in ferro) la corrente necessaria per produrre un flusso pari a Φ max può risultare particolarmente elevata (i anziché i ), in relazione al grado di saturazione del nucleo. Il transitorio di inserzione In pratica, la corrente i(t) non può essere sostenuta permanentemente, come descritto nel caso ideale precedente, ma comincerà a decadere a causa della resistenza R dell avvolgimento (in realtà non nulla). Infatti l equazione completa del circuito risulta: dφ v ( t) Vmax sinωt + Ri( t) (.4) dt La soluzione analitica non è immediata, a causa della non linearità del sistema, che varia caso per caso. Sono adatti metodi numerici di soluzione. oi, in questa sede, ci accontentiamo di metodi sperimentali di osservazione. Il flusso Φ(t) risulta costituito da due componenti: una corrisponde all andamento sinusoidale a regime, l altra corrisponde al transitorio. La componente transitoria del flusso risulta con andamento esponenziale decrescente. A tale flusso realmente presente, corrisponde, tramite la caratteristica magnetica del nucleo, la vera corrente transitoria d inserzione i(t). Il suo andamento temporale è come quello di Fig..4. I valori iniziali della corrente possono essere molto elevati (i ), ma tendono successivamente ad assumere i valori di regime (i ). Fig..4 - Transitorio di inserzione per un carico induttivo reale. 04, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

Transitori elettrici - 4 Esercitazione 3 - Prove sperimentali Il set-up sperimentale Il circuito di distribuzione che alimenta il Variac è protetto contro le sovracorrenti da un interruttore automatico magnetotermico. el caso in cui la corrente i presenti un picco iniziale sufficientemente elevato, in relazione alla taratura dell interruttore di protezione, viene provocato l intervento di apertura automatica dell interruttore, interrompendo così il circuito. Per rilevare il fenomeno transitorio di apertura dell interruttore, è stato predisposto lo schema di misura già mostrato nella precedente Fig.3.. L interruttore magnetotermico del quale è stato provocato l intervento ha una corrente nominale I n 5 A ed una caratteristica di tipo C, secondo la definizione delle orme CEI sugli interruttori automatici di tipo modulare. In particolare, per le quantità trasdotte, si osservi che: La tensione ai capi del Variac viene ridotta mediante la sonda differenziale Tektronix P500 e applicata al canale CH dell oscilloscopio (sul quale è anche posizionato il trigger per un acquisizione singola, single event). L impiego di una sonda differenziale deriva dal fatto che il Variac è un autotrasformatore e pertanto non realizza la separazione galvanica dalla rete elettrica di distribuzione. D altra parte l oscilloscopio presenta gli ingressi riferiti a massa, per cui, al fine evitare il rischio di un corto circuito tra fase e terra (tramite la sonda dell oscilloscopio), si è deciso per l impiego di un adeguato sistema di separazione galvanica. La corrente di interesse viene trasdotta mediante la sonda di corrente a effetto Hall Tektronix A6 e inviata al canale CH. L isolamento galvanico è garantito, anche in questo caso, dalla modalità costruttiva della sonda. Acquisizione del transitorio Gli oscillogrammi di tensione e corrente sono stati acquisiti con l oscilloscopio digitale a memoria DSO (Digital Storage Oscilloscope), predisposto nella modalità di funzionamento single-shot. In sostanza l oscilloscopio viene posto con il trigger in attesa, finché non si verifica, su un canale specificato, il superamento di una soglia di attivazione predefinita. el caso in esame, poiché si parte da condizioni nulle di tensione e corrente, si può fissare il trigger su uno qualsiasi dei due canali. È tuttavia opportuno stabilire un adeguato periodo di pretrigger per poter visualizzare anche ciò che accade immediatamente prima dell evento di trigger. In Fig.3. è riportato il pannello frontale dello strumento virtuale predisposto per l analisi del transitorio. Si nota innanzitutto il monitor (Voltage & Current) che riporta: L andamento della corrente che ha provocato l intervento dell interruttore automatico; L andamento della tensione ai capi del Variac. Misure sui Sistemi di Potenza 04, icola Locci