esercitazione 4

Corso di
CONVERSIONE STATICA DELL’ENERGIA ELETTRICA I
Esercitazione sperimentale n.4
Scopo dell’esercitazione: Trasformatore trifase.
Materiale utilizzato: Trasformatori, autotrasformatore, wattmetro, amperometri, voltmetri, carico
trifase.
Prova 1: Misura della corrente magnetizzante in un trasformatore trifase
La prova consiste nel visualizzare la corrente a vuoto assorbita da un trasformatore trifase variando
il collegamento tra gli avvolgimenti primari ovvero secondo le seguenti configuarzioni: stella senza
neutro, stella con neutro, triangolo.
Secondario
220
0
L1
220
0
L2
220
0
L3
N
Primario
Fig.1 - Esempio di collegamento a stella con neutro
Procedura: Si considerano tre trasformatori monofase uguali. Mediante gli appositi cavetti da
laboratorio si collegano gli avvolgimenti primari dei tre trasformatori in maniera tale da realizzare
la configurazione stella con neutro (Figg.1-2).
0
N
220
L1
0
220
L2
0
220
L3
Fig.2 - Collegamenti tra le morsettiere per la configurazione a stella con neutro
L3
L2
L1
Analizzatore di rete
Autotrasformatore
N
Ingresso: L1,L2,L3,N
Fig.3 - Configurazione delle apparecchiature per la misura della corrente a vuoto
Si porta la tensione concatenata al valore nominale pari a 380V e si visualizzano
contemporaneamente, mediante l'oscilloscopio, la corrente a vuoto sulle linee di ingresso e la
tensione a vuoto sul secondario.
Per questa configurazione si ottiene una tensione sinusoidale e una corrente molto deformata per il
contributo della terza armonica.
Si ripete la prova realizzando la configurazione stella senza neutro e triangolo (Figg.4-5-6).
L1
L2
(a)
L3
L1
L2
(b)
Fig.4 - Esempio di collegamento a stella senza neutro (a), triangolo (b)
L3
0
220
0
L1
220
0
220
L2
L3
Fig.5 - Collegamenti tra le morsettiere per la configurazione a stella senza neutro
0
380
0
380
L2
L1
0
380
L3
Fig.6 - Collegamenti tra le morsettiere per la configurazione a triangolo
Per la configurazione stella senza neutro si ottiene una corrente a vuoto leggermente deformata per
la presenza della quinta armonica e una tensione sul secondario deformata da una terza armonica.
Nel caso a triangolo si ha una corrente a vuoto con una quinta armonica e una tensione sul
secondario sinusoidale.
Prova 2: Verifica dello spostamento angolare in un trasformatore trifase
La prova consiste nel misurare lo sfasamento tra una tensione stellata del primario con la
corrispondente tensione stellata del secondario al variare della configurazione (gruppo).
Procedura: Si considerano tre trasformatori monofase uguali. Mediante gli appositi cavetti da
laboratorio si collegano gli avvolgimenti primari e secondari in modo da realizzare le
configurazioni (gruppi) mostrate nelle figure 7-8-9-10.
Per ognuna di tali configurazione si visualizzano, mediante l'oscilloscopio e opportuni sensori di
tensione, le stellate al primario e al secondario in maniera tale da poterne misurare lo sfasamento.
Si ricorda che l'oscilloscopio permette di misurare sfasamenti temporali; per ottenere lo sfasamento
in gradi si applica la seguente espressione:
∆ gradi =
360[ gradi]
⋅ ∆ tempo [ ms]
20[ ms]
220
Lampad
N
L
E1=220V
(a)
E2=48V
0
0
220
220
380
(b)
380
E1
E1
0
E1
S2
380
S2
S2
V'12
S2
S2
E1
E1
Primari
0
0
E1
0
Fig.7 - Gruppo zero: (a) Stella-stella, (b) Triangolo-Triangolo
220
E1
E1=220V
E2=48V
(a)
0
0
S2
0
220
220
380
(b)
380
S2
S2
E1
380
E1
E1
E1
E1
S2
S2
V''12
V'12
0
0
0
S2
Fig.8 - Gruppo sei: : (a) Stella-stella, (b) Triangolo-Triangolo
220
S2
(a)
V'12
S2
E1
E1
V''12
0
0
S2
0
E1
220
220
380
(b)
380
S2
380
V'12
V''12
E1
0
0
0
E1
E1
S2
S2
Fig.9 - Gruppo cinque: (a) Stella-Triangolo, (b) Triangolo- Stella
220
(a)
E1
E1
E1
S2
S2
V''12
V'12
0
0
S2
0
220
220
E1
380
(b)
380
380
V'12
V''12
S2
0
0
0
S2
S2
E1
Fig.10 - Gruppo undici: (a) Stella-Triangolo, (b) Triangolo- Stella
E1
Prova 3: Verifica del comportamento di un trasformatore trifase in presenza di carichi squilibrati.
La prova consiste nel verificare lo spostamento del centro stella per le diverse configurazioni:
−
−
−
−
stella-stella
stella-triangolo
triangolo-stella
triangolo-triangolo
Procedura: Si considerano tre trasformatori monofase uguali. Mediante gli appositi cavetti da
laboratorio si collegano gli avvolgimenti primari e secondari in modo da realizzare i quattro
possibili collegamenti appena citati e mostrati nelle figure 12-13-14-15.
Per ottenere lo squilibrio si utilizza un carico costituito da 12 lampadine da 100W e 48V suddivise
in gruppi da 4. Per ciascun gruppo è possibile variare il numero delle lampadine attive mediante
degli interruttori (figura 11 a-b).
Lampade
Interruttori per la
variazione del carico
Boccole di
ingersso
N
N
L1
N
L3
(a)
(b)
Fig.11 - Carico trifase variabile: (a) schema elettrico, (b) Lay-out
380
L'1
0
S2
0
E1
0
L''1
E1
E1
L''2
L'2
380
N'
L'3
380
S2
S2
N''
L''3
Fig.12 - Collegamento stella con neutro-stella con neutro
380
L'1
0
S2
0
E1
0
L''1
E1
E1
L'2
L''2
380
S2
S2
380
N''
L''3
L'3
Fig.13 - Collegamento stella senza neutro-stella con neutro
380
0
0
E1
L'2
S2
0
E1
S2
L'1
380
E1
S2
380
L'3
Fig.14 - Collegamento stella senza neutro-triangolo
L'1
L'2
S2
L''1
L'3
380
380
380
E1
E1
E1
L''2
0
0
0
S2
S2
N''
L''3
Fig.15 - Collegamento triangolo-stella con neutro