esercitazione 3

Corso di
CONVERSIONE STATICA DELL’ENERGIA ELETTRICA I
Esercitazione sperimentale n.3
Scopo dell’esercitazione: Collegamento in parallelo di due trasformatori.
Materiale utilizzato: Trasformatori, autotrasformatore, wattmetro, amperometri, voltmetri.
Prova 1: Parallelo di due trasformatori uguali a vuoto (misura della corrente di circolazione a
vuoto).
La prova consiste nel collegare sia gli avvolgimenti primari che secondari di due trasformatori
uguali (TR1 in tabella A) in parallelo (Fig.1) senza alimentare alcun carico.
V1 Primario
V2 Secondario
Fig.1 - Schema di collegamento di due trasformatori in parallelo a vuoto
Procedura: Mediante gli appositi cavetti da laboratorio si collegano in parallelo sia gli avvolgimenti
primari (Fig.3) che quelli secondari (Fig.2) dei due trasformatori.
A
S2
S1
E2
E1
S2
S1
E2
Fig.2 - Collegamenti tra le morsettiere dei secondari dei due trasformatori a vuoto
E1
0
220
0
220
Fig.3 - Collegamenti tra le morsettiere dei primari dei due trasformatori
Amperometro
TR1
TR2
Autotrasformatore
Analizzatore di rete
Fig.4 - Configurazione delle apparecchiature per la misura della corrente di circolazione a vuoto
Si porta la tensione sui primari al valore nominale pari a 220V e si misura la corrente di
circolazione a vuoto Ic0 data dall'espressione
''
E' − E20
Ic 0 = ' 20
(1)
Z2 eq + Z2'' eq
In questo caso, essendo le tensioni a vuoto sui due trasformatori uguali, la corrente di circolazione a
vuoto sarà molto piccola.
Prova 2: Parallelo di due trasformatori con dati di targa diversi a vuoto (misura della corrente di
circolazione a vuoto).
Si ripete la prova 1 utilizzando trasformatori di taglia diversa con la stessa tensione sul secondario
a vuoto.
Le caratteristiche dei due trasformatori sono riportate in Tabella A.
Tabella A: Caratteristiche dei due trasformatori
TR1
TR2
Vcc [V]
13
27,9
Icc [A]
2,8
0,136
Pcc [W]
37
3
E20 [V]
50
51
N1/N2
4,4
4.4
R2eq
0,18
6,7
X2eq
0,047
6,2
Dalla (1) si calcola la nuova corrente di circolazione a vuoto che, questa volta, data la differenza tra
le tensioni a vuoto e tra le impedenze caratteristiche dei due trasformatori assumerà un valore non
trascurabile (circa 0,1A).
Prova 3: Parallelo di due trasformatori uguali (TR1 nella tabella A) con carico (verifica delle
condizioni E'20=E''20 e V'cc=V''cc).
La prova consiste nel collegare sia gli avvolgimenti primari che secondari di due trasformatori in
parallelo (Fig.5) in modo da prelevare l'energia da un'unica linea e trasmetterla su un unico carico.
V1 Primario
I2'
V2 Secondario
I2''
I2
Carico
Fig.5 - Schema di collegamento di due trasformatori in parallelo con carico
Procedura: Mediante gli appositi cavetti da laboratorio si collegano in parallelo sia gli avvolgimenti
primari (Fig.3) che quelli secondari (Fig.6) dei due trasformatori.
Carico
A
S2
S1
E2
A
E1
S2
S1
E2
E1
Fig.6 - Collegamenti tra le morsettiere dei secondari dei due trasformatori con carico
Si effettua la prima prova utilizzando due trasformatori aventi la stessa tensione a vuoto sul
secondario e la stessa tensione di corto circuito. Il circuito equivalente dei due trasformatori in
parallelo è mostrato in figura 7.
'
''
E 20 = E 20
'
Condizioni operative
per la prima prova
''
V cc = V cc
I’2
I2
I’’2
Z’2eq
Z’’2eq
E’20
E’’20
Fig.7 – Circuito equivalente dei trasformatori in parallelo
In questo caso, essendo E’20= E’’20 e Z’2eq= Z’’2eq si ha che le due correnti I’2 e I’’2 sono entrambe
uguali a I2/2.
Carico
S2
S2
E1
E1
TR1
Autotrasformatore
TR2
Analizzatore di rete
Fig.8 - Configurazione delle apparecchiature per la prova sotto carico
Prova 4: Parallelo di due trasformatori di taglia diversa (TR1 e TR2 nella tabella A) con carico
(verifica delle condizioni E'20=E''20 e V'cc=V''cc).
Si ripete la prova precedente utilizzando due trasformatori aventi la stessa tensione a vuoto sul
secondario ma diversi valori della tensione di corto circuito.
In questo caso, le correnti non sono più ripartite in maniera equilibrata e possono essere calcolate
con le seguenti espressioni:
''
'
2
I = I c0 + I 2
Z 2 eq
'
'
''
2
I = − I c0 + I 2
''
Z 2eq + Z 2eq
Z 2 eq
'
''
Z 2 eq + Z 2eq
(2)
Prova 5: Visualizzazione delle forme d'onda delle correnti erogate da due trasformatori di taglia
diversa connessi in parallelo.
Si ripete la prova 4 utilizzando un oscilloscopio per visualizzare le due correnti erogate da ciascun
trasformatore.
V1 Primario
I2'
V2 Secondario
I2''
I2
Carico
Oscilloscopio
Fig.9 - Schema di misura delle correnti erogate da due trasformatori in parallelo