PALERMO, CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRICA Facoltà di Ingegneria Università degli Studi Viale delle Scienze - Parco d'Orleans 90128 PALERMO ESERCITAZIONE DI MISURE E COLLAUDO DI MACCHINE ED IMPIANTI ELETTRICI PROVA A VUOTO, IN CORTO CIRCUITO E VALUTAZIONE DEL RENDIMENTO DI UN MOTORO ASINCRONO TRIFASE MISURE E COLLAUDO DI MACCHINE ED IMPIANTI ELETTRICI Prova a vuoto di un motore asincrono (controllo convertitore ca/cc in corrente) Prova a rotore bloccato (controllo convertitore ca/cc in velocità, riferimento zero) Prova a carico di un motore asincrono (controllo convertitore ca/cc in corrente) Dati di targa del motore asincrono trifase in prova potenza nominale frequenza nominale tensione nominale corrente nominale numero di coppie polari velocità nominale ditta costruttrice resistenza di statore a 23°C 5,5 kW 50 Hz 380 V (Y) 13 A 1 2870 giri/min Siemens Rstat=0,87 1 Strumenti e apparecchiature adoperate Interruttore da quadro (T1) Autotrasformatore trifase Potenza nominale Tensione nominale Tensione in uscita Frequenza nominale 30 kVA 380V 0 ÷ 380V 45÷60 Hz Analizzatore di potenza Portate amperometriche Portate voltmetriche Modello Numero di serie Ditta costruttrice Precisione a 1 anno a 23°C: Tensione e corrente Potenza attiva 0,1-0,2-0,5-1-2- 5 -10-20-50 A 65-130-260-520-650 V D5155 t7090311 Norma (0,1% di lettura + 0,1% della portata) cos =1 (0,1% della portata) cos =0,1 (0,5% della portata) Cronometro Generatore di forma d’onda PHILIPS PM 5138 Stroboscopio Tipo Tensione d’alimentazione Frequenza d’alimentazione Ditta costruttrice Strobotac 1531-A 210250V 5060Hz GeneralRadioCompany Macchina a corrente continua con eccitazione indipendente potenza nominale corrente nominale armatura tensione nominale armatura corrente nominale eccitazione tensione nominale eccitazione velocità nominale ditta costruttrice tipo 7,83 kW 22,5 A 400 V 0,7 A 340 V 2850 giri/min Stipaf Elettromeccanica L1B90M N°19187 Convertitore ca/cc trifase quattro quadranti Tensione di alimentazione Frequenza di alimentazione Corrente di alimentazione Tensione di uscita Corrente di uscita 380 415 V 45 65 Hz 33 A -400 400 V 40 A 2 0 375 V 12 A Elettronica Santerno CRM90.40 Tensione di uscita eccitazione Corrente di uscita eccitazione Ditta costruttrice Tipo Termometro Tipo Campo di temperatura Modello Numero di serie Ditta costruttrice Precisione a 20°C digitale -20 +60 °C HM34 562840 VAISALA 0,3°C Alimentatore in corrente continua Tensione di uscita Corrente massima Modello Ditta costruttrice Vn = 0600V 6A 500 KL 2,4/6 Elind Amperometro analogico (corrente di eccitazione) Tipo magnetolettrico Portata 7,5 – 1,5 – 0,3 A Fondo scala 150 div Classe 0,5 SCOPO DELLE PROVE Prova a vuoto : Determinare la corrente e la potenza assorbita a vuoto per calcolare sia le perdite nel ferro e meccaniche che i parametri dello schema equivalente a . Prova in corto circuito : Determinare la potenza assorbita in corto circuito per calcolare i parametri dello schema equivalente a . Valutazione del rendimento: Determinare in modo indiretto il rendimento della macchina per diverse condizioni di carico. 3 RISULTATI DI MISURA PROVA VUOTO I0s=0 [A] Vc [V] I0s0 [A] P0 s=0 [W] P0 s0 [W] Temperatura ambiente a= Calcolo delle perdite nel ferro e di quelle meccaniche Le perdite nel ferro e addizionali a vuoto Pfe,add,v si calcolano dalla prova a vuoto a scorrimento zero: Pfe,add,v = P0 s=0 - Pjstat s=0 dove le perdite per effetto Joule statoriche si calcolano come: PJstats=0=3I0s=02Rstata con Rstata resistenza dell’avvolgimento statorico alla temperatura della prova. La Rstat è stata misurata precedentemente con un metodo volt-amperometrico alla temperatura di 23°C ed è pari a: Rstat=0,87 La Rstata si ottiene riportando la Rstat alla temperatura di prova. 2 V V . Si riportano su un grafico la I0 in funzione di e le P0s=0 e Pfe,add,v in funzione di Vn Vn Interpolando si ricavano gli andamenti delle I0s=0, P0s=0 e Pfe,add, e quindi il valore della corrente a vuoto e delle perdite in corrispondenza della tensione nominale. Le perdite meccaniche Pm si ricavano: Pm= P0 s0 - Pjstat s0- Pfe,add,v – Pmecc,cc Dove Pmecc,cc sono le perdite meccaniche della macchina a corrente continua che saranno valutate successivamente: Pmecc,cc = Calcolo dei parametri trasversali 4 Calcolo della potenza apparente e reattiva: A 0 3 Vn I 0s0n Q 0 A 02 P02 Calcolo dei parametri trasversali R0 e X dello schema equivalente a gamma : R0 = Vn2 = Pfe, add,v Vn2 X = = Q0 PROVA IN CORTO CIRCUITO V(V) (stellata) I(A) P(W) Calcolo dei parametri longitudinali Il valore della resistenza risulta: R cc P 3 I2 Tale valore deve essere riportato alla temperatura di riferimento r 75 C . La potenza reattiva richiesta dal motore è fornita dalla relazione: Q 3VI 2 P2 Il fattore di potenza è espresso dalla relazione: Q cos cos arctg P 5 Il valore della reattanza risulta invece: X cc Q 3 I2 . VALUTAZIONE DEL RENDIMENTO Condizioni di carico I [A] Vc [V] Pi [W] N [giri] t [s] I II III IV V VI VII Valutazione delle perdite Le perdite nel rame statorico valgono rispettivamente: PCustat75°=3KTRstat I 2 con KT = 235 r = 235 a Le perdite nel rame rotorico, riferite alla temperatura di prova si calcolano dalla espressione seguente: Pcurota s Psr Dove s è lo scorrimento relativamente ad ogni condizione di carico calcolato come: s sn c nc 60 f ed snc è la velocità di scorrimento del p motore che si ricava con il metodo stroboscopico, utilizzando la seguente espressione: dove nc è la velocità di sincronismo,che è pari a n c 6 sn c N 60 pt dove N è il numero di giri della tacca di riferimento segnata sul disco, T è il tempo espresso in secondi impiegato dalla tacca stessa per compiere il numero di giri N e p è il numero di coppie polari del motore asincrono. Con Psr si indica la potenza trasmessa dallo statore al rotore che si calcola attraverso la relazione: Psr Pi 3 Rstata I 2 ΔPfe,add,v con Rstata resistenza dell’avvolgimento statorico alla temperatura della prova. La Rstat è stata misurata precedentemente con un metodo volt-amperometrico alla temperatura di 23°C ed è pari a: Rstat=0,87 La Rstata si ottiene riportando la Rstat alla temperatura di prova. Le perdite nel ferro sono quelle relative alla tensione di ogni singola prova. Le perdite nel rame rotorico riportate alla temperatura di riferimento rif 75C tramite la costante di riporto termica KT sono: Pcurot75 K T Pcurota Le perdite addizionali a carico, relativamente ad ogni condizione di carico, si assumono pari allo 0,5% della potenza assorbita dal motore. Le perdite meccaniche e quelle nel ferro sono state ricavate nella prova a vuoto. Il rendimento,relativamente ad ogni condizione di carico, è espresso dalla seguente relazione: η Pi - Pcu,st75 Pcu,rot75 Pmecc Pfe, add,v Padd Pi 7