15.1 Prova di cortocircuito istantaneo

PALERMO,
CORSO DI LAUREA
IN INGEGNERIA ELETTRICA
Facoltà di Ingegneria
Università degli Studi
Viale delle Scienze - Parco d'Orleans
90128 PALERMO
ESERCITAZIONE DI MISURE E COLLAUDO DI MACCHINE ED IMPIANTI ELETTRICI
PROVA DI CORTO CIRCUITO TRIFASE ISTANTANEO
SCHEMA DEL CIRCUITO DI MISURA
Lo schema del circuito di alimentazione per l’esecuzione della prova di corto circuito istantaneo trifase è
rappresentato in figura.
Schema del circuito di alimentazione
In rosso sono evidenziate le parti di circuito in tensione. Lo schema relativo alla strumentazione di
misura adoperata (evidenziata), è raffigurato in figura.
1
Schema del circuito di misura
SCOPO DELLA PROVA
1. Questa prova consente la determinazione dei valori di reattanza subtransitoria e transitoria in fase
ed in quadratura mediante rilievo oscillografico della corrente di corto circuito.
ESCUZIONE DELLA PROVA E RISULTATI DI MISURA
Il motore a corrente continua M 1 funge da motore primo per l’alternatore GS 3.
Come visto nelle precedenti prove, si procede regolando il reostato di campo di M 1 per portarlo alla
velocità di sincronismo di 1500 giri/min con il giunto A inserito.
La velocità è rilevata mediante il tachimetro laser.
Per problemi di realizzabilità pratica della prova, si effettua la registrazione oscillografica solo della
corrente della fase S.
A questo punto si eccita la macchina GS 3 in modo tale da avere ai morsetti una tensione a vuoto U(0)
pari a circa 66 V in valore efficace (94 V di picco), cioè un valore compreso nei limiti stabiliti dalla
norma (0.1-0.4 UN).
Chiudendo il contattore Tcc, si registra la forma d’onda della corrente di armatura.
Si ottengono in tal modo gli oscillogrammi di seguito riportati.
2
Oscillogramma della corrente di armatura (parte iniziale a rapida variazione)
Oscillogramma della corrente di armatura comprendente la parte permanente
Con riferimento agli oscillogrammi si ha:
3
Costante strumentale dell’oscilloscopio: K osc  20
mV
div
Rapporto di trasformazione nominale sonda: K s 
1V
V
 0,05
20 mV
mV
Corrente misurata: I mis 
K osc * K s

Rs
20 * 0,05
V
div  1 A
1
div
Corrente effettiva: I  K A * I mis  30 * 1  30
A
div
Dunque la costante da considerare per la lettura dei valori di corrente è:
KAosc = 30 A/div
Gli andamenti riportati nell’oscillogramma mostrano l’andamento della corrente di cto cto. Si
evidenzia in particolare la suddivisione in tre fasi successive caratterizzate da costanti di tempo
differenti.
Si ha inizialmente infatti una corrente in cui si rileva l’influenza del componente unidirezionale, di un
esponenziale dovuto alle correnti circolanti negli avvolgimenti smorzatori e di un secondo
esponenziale dovuto alle correnti negli avvolgimenti di eccitazione.
Dopo un tempo legato alla costante di tempo subtransitoria si ha l’estinzione della corrente negli
avvolgimenti smorzatori e si può così notare la presenza di un unico esponenziale rimasto.
La corrente negli avvolgimenti d’eccitazione si estinguerà in tempi più lunghi (valori di resistenza più
bassi) e dall’analisi del tempo di estinzione di questa corrente si individua la costane di tempo
transitoria.
A regime avremo infine la sola componente sinusoidale (anche il componente unidirezionale si è
estinto).
Per ricavare numericamente le costanti di tempo si procede per costruzione grafica.
Si effettua la semisomma dei picchi della corrente di cto cto ottenendo così il componente
unidirezionale che viene sottratto alla corrente stessa. Per la curva ottenuta si effettua la
semidifferenza dei picchi ottenendo così l’inviluppo medio che viene riportato su di un diagramma
semilogaritmico.
L’inviluppo è caratterizzato da un tratto quadratico (due esponenziali in scala semilogaritmica) e un
tratto rettilineo (un esponenziale in scala semilogaritmica).
Prolungando sull’ordinata il tratto rettilineo (ottenendo così il valore della corrente transitoria iniziale
I’(0)) e individuando il punto in cui si ha una diminuzione della corrente di 0,368 del valore di I’(0) si
ricava la costante di tempo transitoria.
Togliendo questa retta all’inviluppo si ottiene l’andamento rettilineo della fase subtransitoria.
Ripetendo il procedimento si ricava la costante subtransitoria.
Dal valore della corrente si può risalire al valore assunto dalle reattanze sub-transitoria e transitoria
con le formule :
4
X '
V (0)
3I ()  I ' (0)

X ''
V (0)
3I ()  I ' (0)  I ' ' (o)

Dove :
X’ è la reattanza transitoria .
X’’ è la reattanza sub-transitoria.
I() è la corrente a regime.
I’(0) corrente transitoria iniziale
I’’(0) corrente sub-transitoria iniziale
V(0) tensione efficace
5