Prova su M.A.T. con dinamo freno Schema di principio della misura

Prova su M.A.T. con dinamo freno
Schema di principio della misura:
Legenda
A
V
W
Vr
M
F
R
amperometro
voltmetro
wattmetri in Aron
motore asincrono 3F usato come trasformatore a rapporto variabile
motore asincrono in prova
freno elettromagnetico
reostato
Schema adottato:
Legenda
Vr
M
F
R
T
n
motore asincrono 3F usato come trasformatore a rapporto variabile
motore asincrono in prova
freno elettromagnetico
reostato
misuratore di coppia
stroboscopio
Scopo: effettuazione della prova al freno elettromagnetico (che permette di osservare il
comportamento del motore nelle reali condizioni di carico e il tracciamento delle caratteristiche di
funzionamento del motore asincrono trifase)
Cenni teorici: La prova con dinamo freno permette di osservare il comportamento del motore
asincrono trifase in diverse condizioni di carico (prova diretta) , che vengono ottenuto variando la
tensione di eccitazione della dinamo il cui albero è fissato a quello del m.a.t.. tale variazione di
tensione comporta una diversa coppia sviluppata dall’albero della dinamo, che a sua volta si traduce
in un diverso carico applicato all’albero del m.a.t.. La prova consiste nella rilevazione (in diverse
situazioni di carico) della velocità dell’albero del m.a.t., della tensione di linea e della corrente
assorbita dal m.a.t, della coppia resistente applicata all’albero per mezzo della dinamo e del fattore di
potenza. Grazie a queste rilevazioni è possibile tra l’altro ricavare il rendimento della macchina.
In tale prova lo statore della dinamo è reso oscillante rispetto ai supporti dell’asse di rotazione. La
macchina in prova trascina in rotazione il rotore della dinamo e lo statore di quest’ultima viene
sbilanciato dalla coppia elettromagnetica di reazione: l’equilibrio viene ripristinato da una bilancia
dinamometrica dotata di quadrante a lettura diretta; Per potenze elevate si impiegano i freni idraulici
che sfruttano l’attrito dei moti vorticosi o di laminazione di un fluido. In questo caso il freno ha una
girante calettata all’albero del motore in prova e contenuta in una carcassa oscillante piena di acqua o
olio; trascinando in rotazione la girante gli attriti sviluppati dal fluido sollecitano la carcassa ad
inclinarsi per cui si ristabilisce l’equilibrio mediante un contrappeso di valore noto.
Scelta delle apparecchiature:
Mat
Rosati
Tipo: MA60
N°66897
Pn: 44kW
N1: 1500g/min
Un: 380V~ Y 220V~ D
Fn: 50Hz
Dinamo
Rosati
Mod: DD40.4.F
N° 701534
Pn: 10kW
N1:3000g/min
Un: 220V═
In: 38A
Dinamometro
Rosati
Brev: 632220
T: 10kgm
Div: 20g
Banco di alimentazione
De Lorenzo
Mod: DL1059
Uac: 380V Iac: 3~15A
Udc: 220V
Analizzatore di rete trifase
EL Control Energy NET s.p.a.
Mod: Vip system 3
N° 15329
Stroboscopio
StroboTak
Mod: 1531
Batteria di resistenze variabili
Ing. Bellotti
Mod: 6
N° 60660
Esecuzione della prova: Alimentati il MAT e la dinamo si procede regolando la tensione di
eccitazione della dinamo mediante variazione del valore di resistenza della batteria; tale variazione
comporta una diversa coppia sviluppata all’asse della dinamo, che si traduce in un carico di coppia
variabile all’asse del MAT; con la prima regolazione si va ad applicare una coppia all’asse del MAT
che è quella nominale; così facendo nelle misure successive la macchina lavorerà alla temperatura di
regime (macchina calda) e non sarà necessario riportare le grandezze elettriche rilevate ala
temperatura di regime; rilevata la coppia (tramite lettura diretta dell’indice del dinamometro) si
rilevano le grandezze elettriche (tensioni e correnti, grazie all’analizzatore di rete) per poi passare alla
rilevazione della velocità (utilizzando lo stroboscopio); Il principio di funzionamento di tale
strumento si basa sull'osservazione, in condizioni di scarsa illuminazione, dell’albero del m.a.t. in
movimento costante, illuminato da brevissimi lampi di luce. Su tale albero è stato applicato un indice
adesivo utilizzato come riferimento. La frequenza dei lampi prodotti dallo strumento è variabile
mediante un potenziometro, e quando essa è sincronizzata con il numero di giri dell’albero si
osserverà l’indice posto su questo fermo. La velocità dell’albero sarà ricavabile dalla lettura del
valore impostato sullo stroboscopio
I risultati della prova riportati nella seguente tabella:
N
condizione
1
2
3
4
Pieno carico
¾ carico
½ carico
vuoto
dove:
U
I
Cosφ
P
n
T
=
=
=
=
=
=
U
V
373.8
375.9
379.0
380.4
I
A
9.652
7.226
4.791
4.496
cosφ
0.807
0.744
0.403
0.171
P
W
5046
3500
1266
507
n
Giri/min
1435
1455
1480
1495
T
g*m
3000
2100
680
180
tensione di alimentazione
corrente assorbita
f.d.p. del motore
potenza attiva totale assorbita
numero di giri dell’asse
coppia resa all’albero
Da tali dati è possibile ricavare la potenza all’asse del m.a.t. mediante la relazione:
Pm = (2*π*n/60)*T
Dove n è il numero di giri dell’asse e T la coppia all’albero. Dividendo questo termine per la potenza
assorbita si ottiene il rendimento della macchina; si ha quindi:
N
condizione
1
2
3
4
Pieno carico
¾ carico
½ carico
vuoto
Pm
W
4422.5
3138.9
1033,8
276.4
η
0.876
0.896
0.816
0.545
Per ottenere la Pm si è dovuto trasformare la coppia espressa in g*m in N*m; per fare ciò si ha diviso
la T per 1000 e poi moltiplicato il risultato per 9.81.
Conclusioni ed osservazioni: I dati raccolti e i risultati dei calcoli eseguiti sono stati riportati nel
seguente grafico, che mostra l’andamento di tutto le grandezze di interesse del m.a.t. in funzione
della potenza assorbita:
Note: al fine di migliorare la leggibilità le grandezze non sono in scala
La prova effettuata ricalca quello che è il funzionamento teorico della macchina: il fattore di potenza a
vuoto è molto basso e cresce all’aumentare del carico (e quindi della potenza assorbita); anche il
rendimento non rimane costante e raggiunge il punto di massimo in presenza di una coppia resistente
pari a ¾ quella nominale. La variazione di tensione durante la prova è inferiore all’1.8%, quindi si può
ritenere che la macchina lavori a flusso costante.