Misuratore di temperatura di avvolgimenti in funzionamento

Ohmmetro-termometro per avvolgimenti funzionanti
La precisa conoscenza della temperatura degli avvolgimenti elettrici durante il funzionamento, soprattutto
quando sono sottoposti a condizioni di carico variabile, ha grande importanza per chi li deve progettare e
verificare. La misura mediante sonde termometriche non sempre è agevole, come nel caso di avvolgimenti
rotanti, e può porre problemi dovuti alla necessità di isolamento della strumentazione e deve essere limitata
alle parti accessibili, e quindi esterne, dell’avvolgimento.
La temperatura dell’avvolgimento può anche essere dedotta dalla sua resistenza una volta che siano noti una
resistenza “iniziale”, in corrispondenza di una temperatura di riferimento, e il coefficiente di temperatura
della resistività del metallo che costituisce l’avvolgimento. Si intende qui la resistenza alla corrente continua
(frequenza zero), dato che, a causa delle forze elettromotrici presenti e delle componenti reattive
dell’impedenza, non avrebbe significato misurare tensione e corrente alternate, neppure se si potessero
separare e distinguere le componenti di tensione e corrente in fase tra loro.
E’ possibile predisporre sistemi di strumentazione che al momento opportuno staccano l’avvolgimento in
esame dalla sua alimentazione e dal carico e lo sottopongono a una piccola corrente continua per eseguire la
misura di resistenza. Allo stacco della potenza riscaldante la temperatura potrebbe però variare troppo
rapidamente e limitare la precisione e l’affidabilità dei risultati ottenuti; comunque i transitori di
disinserzione e reinserzione possono alterare le condizioni in cui si effettua la prova.
Un metodo di misura conveniente è quello di sovrapporre alla corrente alternata una piccola componente
continua, misurare senza interruzione la caduta di tensione continua che ne deriva e calcolare la resistenza
tenendo conto di un valore iniziale della resistenza misurato in corrispondenza di una temperatura iniziale
nota.
I problemi pratici che tale metodo di misura presenta, sono:
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Il modo di introdurre corrente e tensione continue e di limitarle per non alterare apprezzabilmente il
funzionamento dell’avvolgimento, in particolare per non polarizzare eccessivamente i circuiti
magnetici con cui esso interagisce.
La necessità di misurare piccole grandezze (tensione e corrente) continue sovrapposte a omologhe
grandezze alternate che possono essere molto più grandi: fino a vari ordini di grandezza superiori. I
filtri di segnale necessari a questo scopo devono rispondere a esigenze molto stringenti per fornire
misure precise senza penalizzare la velocità di risposta alle variazioni di temperatura.
L’isolamento galvanico completo, necessario per utilizzare la strumentazione in piena sicurezza, tra
il circuito di potenza in cui si esegue la misura e gli organi di comando, predisposizione, controllo,
misura e acquisizione dei risultati.
L’integrazione delle funzioni necessarie in un sistema di strumentazione versatile, di facile e comodo
impiego, che non richieda programmazione e che fornisca immediatamente risultati di buona
precisione e affidabilità.
L’ohmmetro-termometro per avvolgimenti mod. 6060 risolve tutti questi problemi con un ottimo rapporto tra
le prestazioni e il prezzo.
Con questo nuovo strumento si può misurare in tempo reale la resistenza alla corrente continua di un
avvolgimento mentre è alimentato dalla normale tensione alternata di funzionamento. La temperatura del filo
che costituisce l’avvolgimento è automaticamente dedotta dalla sua resistenza alla c.c. e presentata con
continuità in valore numerico e in forma grafica in funzione del tempo.
E’ così possibile valutare e visualizzare l’evolversi della temperatura dell’avvolgimento con il trascorrere del
tempo e al variare del carico applicato senza doverlo sconnettere interrompendo il funzionamento.
Lo strumento è utilizzabile sia per misure su “carichi”, come ad esempio il lato primario di trasformatori,
motori asincroni e sincroni, elettromagneti e relé a corrente alternata, altoparlanti, riscaldatori; sia per misure
su “generatori” quali alternatori e secondari di trasformatori.
Le tensioni alternate gestibili, fornite dall’esterno, vanno da 6 Veff a 400 Veff, le corrispondenti correnti
alternate circolanti possono essere comprese nel campo da 50 mAeff a 20 Aeff. Le frequenze da 50 Hz a più di
400 Hz.
La resistenza alla corrente continua dell’avvolgimento in prova è misurabile nel campo da zero a circa 500
ohm e la sua temperatura nel campo da zero a 250 °C.
Le tensioni e correnti continue utilizzate per la misura sono introdotte automaticamente e sono sempre
inferiori a 1 V e qualche decina di mA; scendono a pochi mA per carichi aventi resistenza alla corrente
continua prossima al massimo misurabile con sicurezza (circa 500 ohm).
I coefficiente di temperatura della resistività del metallo che costituisce l’avvolgimento può essere scelto tra
quelli standard del rame e dell’alluminio oppure introdotto manualmente in valore numerico.
Un display alfanumerico presenta i valori di resistenza, temperatura, tensione alternata applicata e corrente
alternata circolante. Sulla parte grafica del display è tracciata con continuità la resistenza o la temperatura in
funzione del tempo.
Il circuito di misura è protetto con un interruttore automatico magnetotermico ed è inoltre dotato di una
predisposizione ausiliaria del limite di protezione regolabile nel campo 1 Aeff … 20 Aeff.
Il funzionamento è completamente autonomo e, dopo la predisposizione iniziale e l’applicazione della
potenza (tensione e carico), lo strumento può continuare ad effettuare le misure senza intervento dell’
operatore fornendo i valori misurati attraverso un’interfaccia informatica a un calcolatore o altro strumento
di controllo.
E’ contenuto in uno chassis standard da 19” alto 3 unità modulari (circa 140 mm) per impiego da tavolo o
per inserzione in un rack da strumentazione.
Per l’uso si predispone il collegamento, attraverso lo strumento, dell’avvolgimento in prova al suo carico
(caso di un avvolgimento attivo) o ad un generatore (caso di un avvolgimento passivo). Prima di azionare i
contattori (interni) che collegano generatore e carico, si esegue la taratura iniziale: questa consiste nel
regolare manualmente l’indicazione della temperatura per farla coincidere con quella stimata o misurata
dell’avvolgimento a riposo. E’ anche possibile misurare la temperatura con una sonda termometrica
accessoria e introdurre in modo automatico il valore ottenuto.
Con un comando manuale si avvia quindi la prova collegando generatore e carico. Lo strumento fornisce
subito i valori di resistenza e temperatura che vengono aggiornati con cadenza di circa un secondo. La prova
può proseguire indefinitamente e durante il funzionamento è possibile alterare le grandezze elettriche e i
parametri del circuito in alternata (tensione applicata e carico). I circuiti interni regolano automaticamente le
grandezze in continua che servono a ottenere le misure.