Relazione Laboratorio Macchine Elettriche

CONNESSIONE DEGLI STRUMENTI

Per prima cosa colleghiamo il Variac ai terminali del primario del trasformatore ricordando che in

questa prova bisogna chiudere in corto circuito il secondario e alimentare il primario con una tensione

tale da far scorrere nei due avvolgimenti le correnti nominali quindi di fondamentale importanza la

presenza del Variac. Come seconda cosa dobbiamo collegare il voltmetro in parallelo ai terminali del

primario, prendendo il negativo della bobina voltmetrica e lo colleghiamo al morsetto negativo e infine

il positivo della stessa col positivo del trasformatore. Dovendo collegare pure l’amperometro in serie al

circuito per misurarne la corrente, creiamo un nodo con il positivo del Variac. In seguito connettiamo

il negativo dell’amoperometrica al terminale positivo del trasformatore.

Trattandosi della prova in corto circuito, bisogna mantenere il secondario in corto circuito, e quindi

installiamo sul secondario un amperometro. Nel caso particolare della prova che abbiamo svolto si è

l’amperometrica del secondo canale dell’analizzatore di potenza.

utilizzata Ricordiamo che

l’amperometro idealmente ha un’impedenza quasi nulla quindi rispettiamo le condizioni in cui va

svolta la prova.

SCHEMA ELETTRICO

Per eseguire questa prova andiamo per prima cosa ad agire sul Variac variando la tensione di

alimentazione dal valore zero al valore tale per cui sull’amperometro di secondario si legga la corrente

nominale che nel nostro caso risulta essere 3.3 A.

Quindi andiamo a stilare i dati misurati con I = 3.3°

2n

 V = 22 V

1cc

 I = 0.258 A

1cc

 P = 5 W

1cc

 Q =2.9 VAR

1cc

Andando ad effettuare altre misure, in particolare effettuiamo delle misurazione tra lo 0 e il 120 %

della corrente nominale, andiamo a valutare co me varia la tensione di corto circuito in funzione della

corrente al primario e come varia la potenza P sempre in funzione della corrente di cortocircuito al primario.

1cc

I [A] V [V] I [mA] P [W]

2cc 1cc 1cc 1cc

3.9 25.9 298 6.7

3.3 22 258 5

3 19 220 3.68

2.5 16 189 2.69

2 13 150 1.7

1.5 9.6 111 0.926

0 0 0 0

CALCOLO DEGLI ELEMENTI CIRCUITALI DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRASFORMATORE

Utilizziamo i dati della prova a vuoto che ci servono per poter trovare il valore R e il valore X . Facciamo

0 0

Il trasformatore sul quale

riferimento al circuito equivalente approssimato del primo ordine come in figura.

abbiamo effettuato la prova risulta essere un trasformatore di piccola taglia. Per tali trasformatori, poiché non

sono trascurabili a vuoto le perdite sugli avvolgimenti di primario, bisogna effettuare prima la prova in

cortocircuito per valutare gli elementi circuitali longitudinali per poi poter stabilire nella prova a vuoto la parte

di potenza che compete agli avvolgimenti di primario e la caduta di tensione su di questi.

Stabiliamo il rapporto di trasmissione che sarà :

Possiamo anche calcolare, dai valori della prova di corto circuito, R valutato alla temperatura ambiente.

1cc

Come previsto dalle norme, per un trasformatore di classe H, bisogna effettuare il riporto in temperatura a valori

di 115° C.

Quindi dovendo effettuare questo riporto di temperatura teniamo conto che la componente della resistenza di

corto circuito è legata alla perdite addizionali R dipende però in maniera inversamente proporzionale dalla

add1cc

temperatura, cioè diminuisce all’aumentare di essa. Per tener conto di questo fatto dobbiamo usare il cosiddetto

metodo di misurazione Voltamperometrico e misuriamo le resistenze in continua del trasformatore, ovvero

quella parte della resistenza di corto circuito che tiene conto delle perdite per effetto Joule. Avendo a

disposizione un multimetro possiamo direttamente misurare il valore della resistenza tra i due terminali

leggendo così in modo diretto il valore. I valori ottenuti sono :

Con questi valori ottenuti possiamo quindi calcolare la R :

dc1cc

Ora quindi possiamo andare a trovare la parte che tiene conto delle perdite addizionali :

Possiamo definire il coefficiente di riporto della temperatura K , e riportare cosi la R alla temperatura di

rip 1cc

riferimento :

Noi ora andiamo a considerare a questo punto, non potendo dividere la parte di resistenza di corto circuito

dovuta agli avvolgimenti di primario e agli avvolgimenti di secondario la R :

12

Ora troviamo la reattanza di corto circuito X tramite i valori misurati

1cc

Allo stesso modo della resistenza di corto circuito, per la reattanza di corto circuito non possiamo dividere la

reattanza degli avvolgimenti di primario e la reattanza degli avvolgimenti di secondario, ma ricordando le norme

andiamo a considerare pure in questo caso la X 12

Riportiamo la potenza e la tensione di corto circuito alla temperatura di riferimento

Avendo trovato i valori degli elementi circuitali longitudinali andiamo a determinare a questo punto quelli

trasversali.

Calcoliamo l’impedenza di primario Z , R , X

1 0 0

Abbiamo cosi trovato anche gli elementi circuitali longitudinali del circuito equivalente del primo ordine del

trasformatore in esame.

Relazione sulla prova di laboratorio di un

motore asincrono trifase

Rando Alessandro ( Matricola 437602)

Cenni introduttivi

Il motore asincrono è un motore elettrico in corrente alternata dove la velocità angolare del rotore è

inferiore alla velocità di rotazione del campo magnetico generato dagli avvolgimenti di statore, da cui

l'asincronismo (al contrario del motore sincrono, in cui la velocità del rotore è diretta funzione della

frequenza di generazione del campo statore).

Il motore si compone di una parte fissa detta statore e una parte mobile detta rotore. Lo statore è

formato da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare. Le scanalature interne al pacco di

lamierini statorici accolgono i conduttori (filo di rame smaltato) dell'avvolgimento trifase statorico

oppure bifase statorico (in caso di utilizzo di corrente alternata monofase). Il rotore è situato all'interno

dello statore ed è costituito da un pacco di lamierini aventi la forma di corona circolare, con un foro

interno per il passaggio dell'albero di rotazione, e scanalature esterne (cave rotoriche) per accogliere

l'avvolgimento rotorico. Tra statore e rotore è presente uno spessore d'aria o dielettrico

detto traferro di qualche decimo di millimetro per consentire la libera rotazione del rotore.

Introduzione alla Prova

DATI DI TARGA ( )

MACCHINA CONNESSA A STELLA

 Potenza nominale P= 0.75 KW

 Tensione nominale allo statore( tensione concatenata) V = 400 V

1n

 Corrente nominale allo statore I = 1.6 A

1n

 Frequenza nominale F = 50 Hz

n

 Classe A

Le prove sperimentali eseguite per il motore asincrono vengono effettuate con lo scopo di poter

calcolare il valore dei parametri del circuito equivalente. La prova a vuoto permette di determinare il

valore degli elementi circuitali connessi in parallelo e cioè la reattanza di magnetizzazione X e la

1m

resistenza equivalente delle perdite nel ferro R . La prova a rotore bloccato (scorrimento unitario)

0

permette di determinare il valore degli elementi circuitali connessi in serie riportati allo statore e cioè

le reattanze di dispersione X , X e le resistenze dei due avvolgimenti R e R .

1d 12 1 12

STRUMENTAZIONE

VARIAC : È la denominazione commerciale dell'autotrasformatore, è un particolare tipo

di trasformatore costituito da un unico avvolgimento dotato di prese intermedie. Rispetto al comune

trasformatore, l'avere un solo avvolgimento semplifica molto la costruzione, riduce di molto le perdite

ohmiche dovute alla resistenza dei conduttori ed elimina i problemi di isolamento fra avvolgimenti, ma

d'altro canto, al contrario del normale trasformatore, primario e secondario non sono galvanicamente

isolati. Abbiamo utilizzato tale strumento durante le prove sul trasformatore monofase per

interfacciarlo alla rete di alimentazione fissa a 230 V.

WATTMETRO : misura la potenza attiva.

VOLTMETRO : per misurare la tensione tra i terminali del trasformatore.

AMPEROMETRO: per misurare la corrente.

CONVERTITORE STATICO DI POTENZA : per interfacciare la macchina alla rete dovendo far

variare nella prova a rotore bloccato oltre che l’ampiezza della tensione anche la frequenza.

Utilizzando l’analizzatore di potenza come strumento per misurare tensioni, correnti, potenze e fattori

di potenza al posto di avere come strumentazione necessaria per effettuare la prova tre amperometri,

un voltmetro e tre wattmetri avremo semplicemente un canale per fase.

ESECUZIONE PROVA A ROTORE BLOCCATO

impedendo la rotazione dell’asse della macchina con opportuni fissaggi meccanici ed

Viene eseguita

alimentando lo statore ad una tensione molto inferiore al valore nominale e tale da far circolare la

corrente nominale. Equivale alla prova in corto circuito del trasformatore perché, per s=0,

l’equivalente elettrico del carico meccanico è nullo. A rotore bloccato e tensione nominale la macchina

assorbe una corrente molto superiore alla nominale (corrente di spunto). Tale corrente può essere

sostenuta solo per qualche decina di secondi. A rotore bloccato la frequenza delle grandezze di rotore è

uguale a quella delle grandezze di statore, mentre in condizioni di funzionamento nominali la

frequenza delle grandezze di rotore è di pochi Hz. Pertanto, è opportuno effettuare la prova a rotore

bloccato a frequenza ridotta, non superiore al 25% del valore nominale. Per poter variare la frequenza

oltre che l’ampiezza della tensione dobbiamo utilizzare dunque un convertitore elettronico che ha in

entrata delle tensioni continue e in uscita delle tensioni variabili in frequenza e in ampiezza. Per la

macchina considerata dai dati di targa si ricava che la corrente nominale per una connessione dei

terminali a stella con una frequenza nominale di 50 Hz risulta essere 1.6 A.

Dalle misurazione effettuato con I =1.6 A si ricava che

1n

V =101 V

1cc

P = 39.82 W

1cc

A = 160.67 VA

1cc

Q = 155.42 VAR

1cc

Cos φ = 0.25

1cc

f = 8.2 Hz

PROVA A ROTORE BLOCCATO CON VARIAC (frequenza di alimentazione 50 Hz)

Si è effettuata anche una seconda prova sul motore asincrono a rotore bloccato andando ad

interfacciare la macchina alla rete con l’uso del solo variac.

Ricaviamo quindi :

V = 41 V

1cc

P = 46.17 W

1cc

A = 67.71VA

1cc

Q = 49.30 VAR

1cc

Cos φ = 0.68

1cc

Dalle misurazioni effettuate per I = 0.951 A si ricava che

1

V = 26.25 V

1cc

P = 15.55 W

1cc

A = 24 VA

1cc

Q = 19.53 VAR

1cc

Cos φ = 0.62

1cc

ESECUZIONE PROVA A VUOTO

La prova a vuoto permette di determinare il valore degli element