Macchine Elettriche Esercitazione sul motore asincrono trifase

Macchine Elettriche
Esercitazione sul motore asincrono trifase
Luca Sani
Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione
Università di Pisa
tel. 050 2217364
email [email protected]
Corso di Macchine Elettriche
Ingegneria Elettrica II° Anno
Oggetto della prova
Prova a vuoto e in corto circuito del motore asincrono
per la determinazione dei parametri del circuito
equivalente e la costruzione del diagramma circolare
Misura diretta della caratteristica meccanica
Università
di Pisa Dipartimento di
Dati di
targa della
macchina
Sistemi
Elettrici
e Automazione
Motore Asincrono trifase
Collegamento a stella Vn = 660-725 V
N° poli = 4
wn = 1470 rpn
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Luca Sani
In = 19,7 A
cosf = 0.87
DSEA Università di Pisa
Pn = 18.5 kW
fn = 50 Hz
28 aprile 2009
Corso di Macchine Elettriche
Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova a vuoto (rotore libero di ruotare)
Il rotore è libero di ruotare.
Si alimenta lo statore alla tensione nominale Vn
Si misurano la potenza attiva e reattiva assorbite, le correnti e le
tensioni concatenate statoriche.
Università di Pisa Dipartimento di
Sistemi Elettrici e Automazione
1
12
31
2
23
3
3
Luca Sani
DSEA Università di Pisa
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova a vuoto (rotore libero di ruotare)
Si considera il seguente circuito equivalente di fase
Rcc
Xcc
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Sistemi Elettrici e Automazione
Ro
Rcc(1-s)/s
Xm
Essendo il rotore libero si può assumere s≈0 e quindi il ramo a destra
è aperto.
La prova a vuoto permette di determinare la Ro e la Xm.
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DSEA Università di Pisa
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova a vuoto (rotore libero di ruotare)
Si assume come corrente di fase il valore medio delle tre letture
I o   I1  I 2  I3  / 3
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Sistemi Elettrici eP Automazione
Po  3Vn I o cos o  cos o 
Vn
Zo 
3I o
5
Ro 
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o
3Vn I o
Zo
cos o
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Xm 
Zo
sin o
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Prova in corto circuito (rotore bloccato)
Il rotore è bloccato.
Si alimenta lo statore alla tensione tale per cui nei circuiti statorici
circoli la In.
Si misurano la potenza attiva e reattiva assorbite, le correnti e le
tensioni concatenate statoriche.
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Sistemi Elettrici e Automazione
1
12
31
2
Rotore bloccato
23
3
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Prova in corto circuito (rotore bloccato)
Si considera il seguente circuito equivalente di fase
Rcc
Xcc
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Sistemi Elettrici e Automazione
Ro
Rcc(1-s)/s
Xm
Essendo il rotore bloccato si può assumere s=1 e quindi il ramo in
parallelo si può trascurare.
La prova in corto circuito permette di determinare la Rcc e la Xcc.
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Prova in corto circuito (rotore bloccato)
Pcc
Pcc  3Vcc I n cos cc  cos cc 
3Vcc I n
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Z cc
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Vcc

3I n
Rcc  Zcc cos cc
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X cc  Zcc sin cc
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Misura della resistenza statorica
Per poter suddividere le perdite joule in quelle statoriche e rotoriche
è necessario misurare la resistenza di fase statorica.
La prova, effettuata a motore fermo e scollegato, può essere
eseguita in modo molto semplice con un multimetro usato come
ohmetro.
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W
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Costruzione del diagramma circolare
Per costruire il diagramma circolare occorrono i seguenti parametri:
Io ,
I cc ,
cos o
I cc
cos cc
Università di Pisa Dipartimento di

Sistemi Elettrici e IAutomazione
cc
o
o
La Icc si ricava a partire dalla prova di corto circuito:
I cc
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Vn
 In
Vcc
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Costruzione del diagramma circolare
Per la scelta delle scale si ha:
Si fissa la scala delle correnti: [A]
La scala delle potenze è:
 P 
A/cm
3Vn  A
W/cm
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P
P



C  e Automazione
La scala
delle coppie
è:
Nm/cm
Sistemi
Elettrici
2 f
w
n
s
p
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Misura diretta della caratteristica meccanica
Si vuol misurare in modo diretto l’andamento della coppia
elettromagnetica in funzione della velocità angolare del rotore.
L’equazione meccanica della macchina è:
dwm
Cem  Cr  J
dt
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Per
determinare
la
coppia
elettromagnetica
(Cem)
in
condizioni di regime occorre
applicare all’albero una coppia
resistente (Cr) e attendere che si
sia stabilito il regime meccanico
(wm = cost).
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Cem
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Cr
Pi
wm
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Caratteristica meccanica
In queste condizioni vale la relazione:
Cem  Cr
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Quindi dalla misura della coppia Cr e della velocità wm si determina un
punto della caratteristica meccanica (Pi).
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Caratteristica meccanica
Per creare una coppia resistente all’albero del motore si accoppia questo
ultimo con una dinamo (D) il cui circuito di armatura è chiuso su un
carico resistivo (R). L’insieme D + R è visto dal motore come una Cr.
Variando l’eccitazione di D si varia la Cr.
R
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D
T
M
Iecc
A
Vecc
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Caratteristica meccanica
All’aumentare della Cr aumenta la corrente e quindi la c.d.t del
generatore.
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Si riduce la tensione al motore
Sistemi Elettrici e Automazione
Si riportano i valori di coppia misurata alla tensione di riferimento
 Vn 
C  Cmis 

V
 mis 
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Caratteristica meccanica
Allo stesso modo, durante la misura della caratteristica meccanica,
se la corrente supera quella nominale occorre diminuire la tensione.
Cem
Volendo misurare il punto A a w,
se la corrente è elevata, si riduce
la tensione (Vmis) e la coppia
resistente (C’r) e si misura il
punto B.
Università
di
Pisa
Dipartimento
di
V
Sistemi Elettrici
e Automazione
A C
Vn
mis
r
C’r
B
ω
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Il punto A si ottiene con la
relazione
 Vn 
C  Cmis 

V
 mis 
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Caratteristica meccanica
Con questa tecnica si può misurare solo il tratto stabile.
Cem
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Confrontare la caratteristica meccanica che si ottiene in modo diretto
con la curva che si ricava a partire dal diagramma circolare.
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