Appunti di Misure e collaudo di macchine e impianti elettrici

MI SURE E COLLAUDO DI MACCHINE E IMPIANTI ELETTRICI

LIVELLI DI TENSIONE

• CLASSI DI ISOLAMENTO ✅✅
• TIPOLOGIE DI ISOLAMENTO ✅✅
• TENSIONE DI SCARICA
  • CONFIGURAZIONE ASTA PIANA ✅ ✅
  • IMPULSI DI MANOVRA/ATMOSFERICI ✅! ✅
  • TABELLE TENSIONI DI PROVA/DISTANZE MINIME ✅! ✅
• TERMINALI DI CAVO ✅! ✅

L'impulso di manovra ha un tempo di picco di 250 μs: se il μs = 1° tratto lo approssimo con una sinusoide, esso risulta più al periodo e quindi la sinusoide ha sin(x).

Tali frequenze sono proprio quelle che rappresentano l'organo di manovra.

Pertciò, l'impulso di manovra è la situazione più critica pur avendo un valore di cresta inferiore a quello delle fulminazioni.

Quindi, l'isolamento viene dimensionato secondo (o meglio, la caso peggiore è):

• V < 245 kV = impulso di fulminazione
• V > 245 kV = impulso di manovra

Note: V = tensione di manovra = isolamento fase-terra

• Le distanze di isolamento, oltre che tra fase e fase sono valide anche tra fase-terra e longitudinalmente.
• Vi sono 2 range di livello di tensione:
• - Fino a 245 kV = la prova di fulminazione è quella di riferimento per trovare la distanza d'isolamento.
• - Oltre i 245 kV = la prova negli impulsi di fondo vaso e manovra.
• Esso un lunghe distanze comporta minore rischi tra i terminali rispetto agli impulsi di fulminazione (e quindi una scarica più piccole)

Se applico una lama corrente sul conduttore per un tempo maggiore di τ, allora le temperature sono uguali a regime.

A regime le temperature sono fisse e quindi tutta la potenza prodotta dal conduttore viene dissipata.

τ = c m c / K Se → proporzionale: massa e calore specifico

Invers. proporz.: capacità d'irraggiamento calore e sup. laterale

Se considero la Sezione nuda in un tempo molto lungo (≫ τ e quindi) ho regime (viene applicata per tempi molto lunghi raggiungendo la (regime).

Es. conduttore nake nudo

• qw = 8,9 kg/dm³
• cw = 365 J/kg°K
• K = 5÷40 W/m°K (convez. naturale)
• r = 1 mm

τ = π r² ⋅ ρ⋅ qcu qcu Q ⋅ C = ^{8,9⋅103⋅365⋅4⋅103}/_2⋅40 ≈ 240 s ≈ 3 minuti

Più il cavo è grosso, più sarà lungo il tempo per arrivare a regime termico.

Quindi, le costanti di tempo termiche dei componenti elettrici sono grandi in relazione alle costanti di tempo elettriche.

Se il conduttore è isolato (esempio era nake nudo) le equazioni sono più complesse perché vi è anche l'isolante di mezzo. Le temperature massime sono:

• PVC = 70°C
• EPR = 90°C

Nel caso del conduttore isolato, il calore viene trasmesso solo a parte attiva all'isolante per conduzione e scambiato all'esterno per convezione.

Il punto più caldo è tra parte attiva e superf. interna dell’isolante.

Se valutano lo sfruttamento del materiale “nane”. Si deve tenere conto nella densità di corrente G = I / π r².

I² = ^{Θmax ⋅ K ⋅ Se}/_R ➔ G² = ^{Θmax ⋅ K ⋅ 2πr ⋅ p}/_{q ⋅ Se ⋅ πr²} = ^{Θmax ⋅ K ⋅ 2}/_{q ⋅ r}

È inversamente proporzionale alla sezione del conduttore.

SCELTA DEGLI ISOLATORI E NORMATIVA

Per la scelta di un isolatore ci si riferisce sempre alla norma BS EN 60383. È la norma europea relativa agli isolatori passanti per V_r ≥ 1 kV e di rinvenimento per passanti in MT, AT e BT.

È una norma per V_r fino a 52 kV (F=15÷60 Hz) e nata in ambiente internazionale.

I valori nominali sono:

• U_m = max tensione concatenata del sistema
• I_r = corrente nominale che porta il passante a regime termico (vale di non causare surriscaldamenti).
• I_th = corrente termica di breve durata (I_e e I_lord).

I_d = corrente di cortocircuito dinamica:

La classificazione dei test che si effettuano è la seguente:

1. Prove di tipo:
2. Prove di routine:
3. Prove speciali:

- Se consideriamo un doppio bipolo e si fanno le equazioni alle resistenze (senza sapere com’è fatta la rete):

U₁ = R₁₁I₁ + R₁₂I₂

U₂ = R₂₁I₁ + R₂₂I₂

P_loss = U₁I₁ + U₂I₂ = R₁₁I₁² + 2 R₁₂ I₁ I₂ + R₂₂ I₂²

Se sostituisco nella formula I₁ = ^U₁/_R11 - ^R₁₂/_R11 I₂

Risulta che le perdite sono:

P_loss = ^U₁2/_R11 + ( R₂₂ - ^R₁₂2/_R11 ) I₂²

(in CC e con rete lineare)

Perdite a vuoto

Perdite nella resistenza interna quando vi è corrente sul carico (se alimento secondo e primaria in corto)

Perciò nelle reti in CC le perdite possono essere valutate come la somma delle perdite a vuoto e delle perdite in cortocircuito (primario in corto):

U₁

P₀ = ^U₁2/_R11

P_CC = R_in I₂²

Quanto visto vale anche per l’alternata

U̅₁

S_loss = S_0c + S_cc + U̅₁ I̅₂ ( ^{Z̅₂₁ - Z̅₁₂}/_Z̅11 - ^{Z̅₁₂ V̅₂}/_Z̅11 )

PTOT = P12 + P32 = 415,85 W

√3Q = P32 - P41 + 2(P13 - P31) = 2047,76 var = QTOT

PER QUANTO RIGUARDA LE GRANDEZZE DI FASE:

P10 = P12₃ = 99,15 W

Q10 = P13_{2 √3} = 690,23 var

SE APPLICO LA TEORIA DELLE COMPONENTI SIMMETRICHE, LA POT. APPARENTE È LA SOMMA DELLE COMPONENTI DIRETTA, INVERSA E OMOPOLARE.

Ŝ = 3 ⋅ EdI_d + 3 ⋅ EiI_i + 3 ⋅ EoI_o

= 0 perché siamo su sistema trifase a 3 fili e non c’è componente omopolare

-Dato il cosφm, esso è l’angolo di sfasamento tra la terna diretta di tensioni e correnti

Id = 2,949 A Io = 0,226 A

I_i: Id = 7,7 (valore di equilibrio)

CON LA MODERNA TECNOLOGIA NEI WATTEMETRI DI PUÒ MISURARE LA POTENZA ATTIVA E REATTIVA DIRETTAMENTE CON LA STRUMENTAZIONE IN CAMPO ANCHE IN CASO DI NON SIMMETRIA E NON EQUILIBRIO!!

(OGGI NON SI FA PIÙ INSERZIONE BOSCASELTA)

PROVE SUI TRASFORMATORI

• MISURA DELLA RESISTENZA DEGLI AVVOLGIMENTI

  • A FREDDO/A CALDO
  • VALORE Rx e R e POTENZA PERSA
  • RESISTENZE INDUTTIVE (SATURAZIONE NUCLEO MAGNETICO)
  • CORRENTE DI PROVA

• MISURA DEL RAPPORTO TENSIONE E GRUPPO

  • DEFINIZIONE RAPP. TENSIONI, V PROVA PRIMARIO
  • RAPPORTAMENTO BARICENTRATO MONOFASE
  • RAPPORTAMENTO BARICENTRATO TRIFASE
  • RAPPORTO TENSIONI PER PST (PHASE-SHIFT-TRANSFORMER)

• MISURA PERDITE A VUOTO

  • CIRCUITO E SPIEGAZIONE PERDITE
  • COME FARE ALIMENTAZIONE
  • PROBLEMA DI RIPRODUCIBILITÀ DELLA PROVA
  • PARAMETRO DI DISTORSIONE d

• MISURA PERDITE IN CORTOCIRCUITO

  • CIRCUITO
  • FLUSSI DISPERSI E EFFETTO PELLE
  • COME FARE LA PROVA
  • RELAZIONE Pc alla I° DI RIFERIMENTO
  • PROVA IN CONTO MISURATORE DI 3 AVVOLGIMENTI