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Prova a vuoto su trasformatore trifase
Schema dell'inserzione:
Legenda
A
V
W13, W23
MATG
TRAFO
S1
ampermetro
voltmetro
wattmetri
motore asincrono trifase utilizzato come variac
trasformatore utilizzato
tasto per inserzione temporanea del voltmetro
Scopo: Effettuazione della prova a vuoto su un trasformatore trifase e calcolo dei parametri
trasversali del circuito equivalente.
Cenni teorici: la prova a vuoto su un trasformatore (in questo caso trifase) consente il calcolo del
rapporto di trasformazione a vuoto della macchina oltre che la corrente a vuoto I0, il cosφ0 e la
potenza a vuoto P0 che rappresenta le perdite a vuoto del trasformatore (quindi le perdite per
isteresi e correnti parassite). Da tale prova ricaveremo le letture di 3 amperometri, che ci
indicheranno le correnti a vuoto nelle rispettive fasi, 2 wattmetri in Aron, con cui potremo calcolare
la potenza persa a vuoto, e 2 voltmetri di controllo grazie ai quali potremo anche calcolare con
buona approssimazione il rapporto di trasformazione a vuoto (il I° voltmetro è a monte di tutta la
strumentazione e quindi vi sarà l’errore indotto dai wattmetri e dagli amperometri; inoltre con
questo trasformatore è immediatamente possibile leggere il rapporto di trasformazione a vuoto in
quanto questo viene impostato su un’apposita morsettiera). Essendo la macchina in esame con
nucleo a mantello avremo che la colonna centrale sarà percorsa da un flusso maggiore e quindi la
corrente nella colonna suddetta sarà diversa da quella che si svilupperà nelle altre due colonne; si
considera quindi una corrente a vuoto convenzionale I0 data dalla media aritmetica delle tre singole
correnti nelle tre fasi.
Il cosφ0 sarà dato quindi da: cosφ0 = P0/(√3U1I0). Il trasformatore verrà alimentato dal lato bassa
tensione; ciò per ottenere delle correnti al primario più elevate rispetto a quelle che si avrebbero
alimentando il trasformatore dal lato bassa tensione.
Scelta delle apparecchiature: le apparecchiature impiegate sono le seguenti (elettrodinamiche e di
classe 0.2)
A: Samar
mod: SL200ED
N° 832295
R: 0,917Ω a 2,5A 0,402Ω a 5A
A: Samar
mod: SL200ED
N° 900512
R: 0,945Ω a 2,5A 0,414Ω a 5A
L: 0.41mH a 2.5A 0.105mH a 5A
A: Samar
mod: SL200ED
N° 900311
R: 0,945Ω a 2,5A 0,414Ω a 5A
L: 0.41mH a 2.5A 0.105mH a 5A
W12: Samar
mod: SL200ED
N° 832302
cosφ: 0.2
R: 0.912Ω a 2.5A 0.236 Ω a 5A
W32: Norma
mod: 502014
N° 1762411
R: 35mΩ a 5A 10mΩ a 10A
L: 3,5μH a 5A 10mH a 10A
V1: Norma
mod: 500029
N°1765265
R: 1625Ω a 65V
6500Ω a 130V
13000Ω a 260V
26000Ω a 520V
V1: Norma
mod: 500029
N°1765257
R: 1625Ω a 65V
6500Ω a 130V
13000Ω a 260V
26000Ω a 520V
Esecuzione della prova: Si procede con il cablaggio del circuito, partendo dal circuito
amperometrico e procedendo poi con l'inserzione delle bobine voltmetriche dei wattmetri e dei
voltmetro. Si selezionano le portate degli strumenti più consone. La prova inizia con una tensione di
molto inferiore al valore nominale della tensione primaria del trasformatore, tensione che verrà
aumentata gradualmente fino al 120% della nominale. La tensione viene regolata agendo sulla
manovella del motore asincrono trifase utilizzato in questo caso come trasformatore a rapporto
variabile. Si procede così alla rilevazione delle grandezze variando la tensione di volta in volta con
un passo di circa 10V. Raggiunto il 120% della tensione primaria nominale si ripete la prova
facendo scendere la tensione fino al valore iniziale. Tale stratagemma permetterà successivamente
di ridurre l’errore dovuto all’isteresi degli strumenti. I dati raccolti durante la prova sono raccolti
nell’appendice 1.
Conclusioni ed osservazioni: La prova a vuoto ha permesso di calcolare i parametri trasversali del
trasformatore che sono:
R0 = 607.47Ω
X0 = 80.879Ω
Il seguente grafico esprime perdite, correte e fattore di potenza vuoto in funzione della tensione;
sono state aggiunte 3 linee di tendenza che meglio visualizzano l’andamento che dovrebbero avere
le grandezze.