itis savignano s/r - Digilander

ITIS SAVIGNANO S/R
LABORATORIO
NUCCI ANDREA
DI SISTEMI
4ª-B
E AUTOMAZIONE
DATA
INDUSTRIALE
10/10/2001
TITOLO: Funzionamento di un trasformatore
OGGETTO: Rilievo sperimentale della caratteristica esterna e del rendimento di un trasformatore
SCOPO: Verificare il rendimento di un trasformatore in base al carico
DESCRIZIONE DEI MATERIALI E DEGLI STRUMENTI:
 2 REOSTATI SAMAR MOD. 60-600 11  7.5 A;
 1 REOSTATO PARAVIA 100  2.4 A;
 4 SUPER MULTIMETRI DG 100 UNAOHM;
 2 WATTMETRI SAMAR TIPO SL 150 ED elettrodinamico (150 divisioni,COS =0.2);
 1 TRASFORMATORE INDUSTRIALE 220 V 30 +30 V 5 A;
 VARI CAVETTI DI COLLEGAMENTO.
PREPARAZIONE DELL’ESPERIENZA:
In questa esperienza ho preparato un circuito seguendo lo schema sotto ho collegato il trasformatore
nel circuito dove ho anche inserito i voltmetri in parallelo e gli amperometri in serie e i 2 wattmetri
con una resistenza variabile o reostato il tutto con dei cavi di collegamento che andavano inseriti
nelle entrate e nelle uscite degli strumenti di misura e del trsaformatore che serviva per variare il
carico durante lo svolgimento della prova; tutto il circuito era collegato alla linea elettrica quindi
andava con una corrente alternata
DESCRIZIONE DELLA PROVA: in questa esperienza avevo come scopo la verifica del
rendimento di un trasformatore in base al carico, quindi ho sfruttato il circuito che avevo costruito
in precedenza, una volta sistemato tutte le scale sui multimetri ho alimentato il circuito con un
corrente alternata, poi successivamente ho ricavato i dati che ho riportato nelle tabella
dai
multimetri digitali e dai wattmetri, ogni volta che cambiavo il numero di divisioni della resistenza
del reostato leggevo i dati visualizzati sugli strumenti e li inserivo in tabella successivamente ho
calcolato la P1, P2 sperimentale è la % o rendimento percentuale.
RICHIAMI TEORICI:
Reostato: una resistenza variabile costituita da un filo avvolto attorno ad un sostegno, un cursore
mobile scorre lungo la resistenza avvolta lungo il sostegno cilindrico, facendo scorrere questo
ITI SAVIGNANO RELAZIONE N.1 FUNZIONAMENTO DI UN TRASFORMATORE
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cursore si aumenta o si diminuisce la resistenza, per questo viene inserito nei circuiti quando si ha
bisogno di variare la resistenza.
Multimetro Analogico: questo strumento serve per effettuare varie tipologie di misura ,
(tensioni, temperature, resistenze, intensità di corrente): le misure vengono rilevate attraverso un
schermo dove vi è posizionato un indice che ruota sulle scale a seconda della misura da effettuare.
Corrente alternata: Se un conduttore viene spostato all'interno di un campo magnetico,
alternando il moto fra due opposte direzioni, si genera una corrente elettrica oscillante detta
corrente alternata. La corrente alternata, universalmente impiegata per usi domestici e industriali,
presenta numerosi vantaggi rispetto alla corrente continua. Attraverso l’uso di un trasformatore,
una corrente alternata può essere utilizzata per generare una tensione di qualunque valore: infatti,
quando essa attraversa una bobina (circuito primario) si genera un campo elettrico variabile,
grazie al quale si induce una corrente alternata in una seconda bobina (circuito secondario).
Regolando opportunamente il numero di spire nei due circuiti, è possibile prelevare ai capi del
circuito secondario una tensione maggiore di quella fornita al primario.
L'azione del trasformatore rende possibile la trasmissione di corrente su lunghe distanze, nei
grossi impianti di distribuzione elettrica: si preferisce far viaggiare la potenza in forma di bassa
corrente ad alta tensione, perché ciò permette di minimizzare le perdite di potenza (dissipata in
calore) lungo la linea di distribuzione.
Trasformatore viene usato generalmente per elevare o abbassare la tensione disponibile. E'
frequente l'uso di questo componente per ottenere dai normali 220 volt, tensioni molto più basse,
variabili tra 1,5 e 12 volt.
Il trasformatore basa il suo funzionamento sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica. Infatti il
circuito di ingresso (primario) e quello di uscita a tensione più bassa (secondario) non sono in
contatto fisico, ma il primo agisce sul secondo solo tramite il flusso magnetico che genera quando è
attraversato dalla corrente
I due circuiti sono avvolti in spire (avvolgimenti), di numero opportuno, su uno stesso nucleo di
materiale ferromagnetico. Questo materiale ha la capacità di facilitare il passaggio del flusso
magnetico dal circuito primario a quello secondario (alta permeabilità magnetica), incanalandolo al
proprio interno.
Con Vi è indicata la tensione di ingresso e con V2 quella di uscita.Indicando con N1 e N2
rispettivamente il numero di spire del circuito primario e del circuito secondario, con K = N1/N2 il
loro rapporto (rapporto di trasformazione), la relazione matematica che lega la tensione di uscita a
quella di ingresso è:
V2 = Vi/K
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Si ha induzione elettromagnetica solo se il flusso magnetico che investe il circuito secondario è
variabile. Nell'uso quotidiano ciò è soddisfatto perchè i 220 volt che applichiamo al circuito
primario sono alternati e quindi variabili. Di conseguenza anche il flusso magnetico generato è
variabile.
Se, invece, applicassimo al circuito primario una tensione continua (cioè non variabile) non
otterremmo alcuna tensione in uscita dal trasformatore.
Se non ci fosse il nucleo magnetico, il flusso sarebbe minore (l'aria ha una minore permeabilità
magnetica) e solo una parte raggiungerebbe il circuito secondario, poichè disperso in più direzioni.
Voltmetro: è lo strumento che misura la forza che spinge le cariche in un circuito cioè la f.e.m.,
forza elettromotrice o la tensione o differenza di potenziale, la quale si misura in volt (V). E’
importante sapere che esso viene inserito nel circuito mediante un collegamento in parallelo.
Amperometro:è lo strumento che misura l'intensità della corrente elettrica ( cioè la quantità di
cariche che passa in un punto del circuito nel tempo), la quale si misura in ampere (A). E’
importante sapere che esso viene inserito nel circuito mediante un collegamento in serie.
Rendimento: è il rapporto tra la Pu e la Pe è maggiore quanto minore è la quantità di energia
dissipata sotto forma di calore per effetto JOULE per ISTERESI MAGNETICA e CORRENTI
PARASSITE, il rendimento buono è quando è > 90% questo grazie all’uso di particolari leghe di
acciaio che facilitano l'accoppiamento dei campi magnetici indotti tra primario e il secondario.
Wattmetro: è lo strumento che misura la potenza attiva in un circuito è costituito da tre portate
amperometrica voltmetrica e wattmetrica possono essere di due tipi
 tipo tradizionale elettromeccanico,
 tipo elettrodinamico.
L'inserzione di un wattmetro in un sistema monofase avviene con quattro morsetti, due
amperometrici e due voltmetrici. Ai morsetti amperometrici c’è il sistema amperometrico fisso, ai
morsetti voltmetrici c’è l'equipaggio voltmetrico mobile, inoltre per ciascuna delle due coppie il
morsetto d'ingresso è opportunamente contrassegnato.Il wattmetro deve sempre essere inserito con
un amperometro e un voltmetro, questo per assicurarsi di rispettare le portate voltmetriche e
amperometriche.
Oltre all'errore strumentale ed all'errore di fase, dipendenti dalla classe di precisione e dall'errore
d'angolo, un'altra importante causa di errore nelle misure di potenza è costituita dall' auto consumo
delle bobine del wattmetro e degli altri strumenti inseriti.
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Pag.3
A1
A2
W1
W2
V2
V1
R
SCHEMI e TABELLE con i RISULTATI:
CIRCUITO PRIMARIO
V1
I1
X1
1
CIRCUITO SECONDARIO
P1
P1
(sperimentale)
(teorica)
[V]
[A]
[W/div] [div]
[W]
220
2,10
4
132
528
220
1,82
4
114
220
1,54
4
220
1,27
220
V2 I2
[V]
462
2
P2
P2
(sperimentale)
(teorica)
[A] [W/div] [div]
[W]
%
[]
7
4
101
404
406
76,51
456 400,4 59,2
6
4
89
356
355,2
78,07
96
384 338,8 60,2
5
4
75
300
301
78,12
4
78
312 279,4 61,2
4
4
61
244
244,8
78,20
1,00
4
61
244
62,2
3
4
47
188
186,6
78,21
220
0,71
2
85
170 156,2
63
2
2
63
126
126
74,11
220
0,45
2
51
102
64,3
1
2
33
66
64,3
64,70
220
0,21
2
13
26
46,2 65,5
0
2
0
0
0
0
220
99
58
X2
RISULTATI
CALCOLI:
SPERIMENTALE
P1=x1*1=
P1= 4 * 132
=528
P1= 4 * 114 =456
P1= 4 * 96
=384
P1= 4 * 78
=312
P1= 4 * 61
=244
P1= 2 * 85
=170
P1= 2 * 51
=102
P1= 2 * 13
=26
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P2=x2*2=
P2= 4 * 101 =404
P2= 4 * 89 =356
P2= 4 * 75 =300
P2= 4 * 61 =244
P2= 4 * 47 =188
P2= 2 * 63 =126
P2= 2 * 33
=66
P2= 2 * 0
=0
TEORICI:
P1=V1*I1= P2=V2*I2
RENDIMENTO:
% 
P2
* 100
P1
GRAFICI:
caratteristica esterna e del rendimento di un
trasformatore
66
V2
64
62
60
58
0
2
4
I2
6
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8
Pag.5
rendimento%
Andamento del rendimento% in base a I2
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
2
CONCLUSIONI: In questa prova ho verificato
4
I2
6
8
sperimentalmente il rendimento del nostro
trasformatore, per fare questo ho dovuto calcolarmi il % e confrontarlo con i dati teorici, che
dicono che un trasformatore ha un buon rendimento se è sopra il 90% mentre dai dati ricavati dai
calcoli sul nostro trasformatore il % è molto più basso, questo può essere influenzato da diversi
fattori che mi provocavano delle perdite: per EFFETTO JOULE ovvero mi si dissipava del calore
poiché P=V*I2 quindi dovevo avere un I bassa e un voltaggio alto; per ISTERESI MAGENTICA
ovvero mi si riscalda il blocco ferroso del trasformatore per evitare, queste perdite devo cercare di
ridurre l’area del grafico con la scelta di materiali ferromagnetici con una  e B alta: CORRENTI
PARASSITE si eliminano costruendo il trasformatore con dei lamierini sottili divisi da materiale
isolante per ottenere una resistenza più alta.
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