Rilievo della curva a vuoto e determinazione del rendimento

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 A VUOTO E DETERMINAZIONE DEL RENDIMENTO
DI UNA MACCHINA A CORRENTE CONTINUA
MISURE E COLLAUDO DI MACCHINE ED IMPIANTI ELETTRICI
Prova a vuoto di una macchina a corrente continua
Dati di targa della macchina a corrente continua con eccitazione indipendente in prova
potenza nominale
corrente nominale armatura
tensione nominale armatura
corrente nominale eccitazione
tensione nominale eccitazione
velocità nominale
ditta costruttrice
tipo
resistenza di armatura alla a=25,7°C
resistenza di eccitazione alla a=25,7°C
7,83 kW
22,5 A
400 V
0,7 A
340 V
2850 giri/min
Stipaf Elettromeccanica
L1B90M N°19187
Ra= 0,99 
Recc=390 .
1
Strumenti e apparecchiature adoperate
Interruttore da quadro (T1)
Misuratore ottico di velocità
Tipo
Portata
Ditta costruttrice
Precisione:
TM -3011
5- 99.999 rpm
Anders
(0,05% di lettura + 1)
N°2 Multimetri (misura della tensione e della corrente continua)
Tipo
True RMS
Modello
34401A
Ditta costruttrice
Helwett Packard
Portate tensione
100 mV, 1 – 10 – 100 - 1000 V in c.c
Portate corrente
10 - 100 mA, 1 – 3 A in c.c
Precisione a 1 anno
(0,0045 %di lettura + 0,001% della portata) [tensione DC 100 
1000 V]
(0,1 %di lettura + 0,02% della portata) [corrente DC 1  3 A]
Alimentatore in corrente continua
Tensione di uscita
Corrente massima
Modello
Ditta costruttrice
Vn = 0600V
6A
500 KL 2,4/6
Elind
Amperometro analogico (corrente di eccitazione)
Tipo
magnetolettrico
Portata
7,5 – 1,5 – 0,3 A
Fondo scala
150 div
Classe
0,5
Convertitore ca/cc trifase quattro quadranti
Tensione di alimentazione
380  415 V
Frequenza di alimentazione
45  65 Hz
Corrente di alimentazione
33 A
Tensione di uscita
-400  400 V
Corrente di uscita
40 A
Tensione di uscita eccitazione
0  375 V
Corrente di uscita eccitazione
12 A
Ditta costruttrice
Elettronica Santerno
Tipo
CRM90.40
Generatore di forma d’onda PHILIPS PM 5138
Termometro
Tipo
Campo di temperatura
Modello
Numero di serie
Ditta costruttrice
digitale
-20  +60 °C
HM34
562840
VAISALA
Precisione a 20°C
0,3°C
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SCOPO DELLA PROVA
 Determinare le perdite della macchina in condizioni di funzionamento da motore a vuoto con
eccitazione indipendente, quando essa ruota alla velocità nominale con corrente di eccitazione
nominale
 Determinare il rendimento
RISULTATI DI MISURA
Prova a vuoto
Velocità del motore: n=
Iecc [A]
V [V]
Ia [A]
Temperatura ambiente a=
Determinazione delle perdite nel ferro e meccaniche
La potenza assorbita a vuoto P0, data dal prodotto della tensione di alimentazione V per la corrente di
armatura I è esprimibile come:
P0= PCu + Pfe,add,v + Pm + Padd + Pspaz
Dove:

le PCU riferite alla temperatura di prova θ a sono:
'
PCU  R a  KT  I a  
dove:
resistenza di armatura: Ra= 0,99  misurata, alla a=25,7°C, con un metodo voltamperometrico a
corta derivazione;
2
coefficiente di riporto : KT=
235  θ'a
235  θa
3

le perdite addizionali add sono:
add =0,5% P0 =

le perdite nelle due spazzole valgono:
Pspaz = s
Vspazz
s


 Vspazz  Ia =
:caduta di tensione su una spazzola che si ritiene pari ad 0,8 V.
:numero di spazzole pari a 2.
Pfe,add,v sono le perdite nel ferro e quelle addizionali a vuoto.
Pm sono le perdite meccaniche.
Decurtando la potenza assorbita delle perdite nel rame, addizionali e delle spazzole si ottiene la
somma delle perdite nel ferro e di quelle meccaniche:
P0  PCu - Pspaz - add = Pfe,add,v + Pm
Si traccia quindi un diagramma che riporta la P0  PCu - Pspaz - add in funzione della corrente di
eccitazione. Estrapolando la curva così ottenuta, fino ad intersecare l’asse delle ordinate,
s’individuano le perdite meccaniche:
Pm=
Si ricava quindi il valore delle perdite nel ferro relative alla corrente di eccitazione nominale:
Pfe= (P0  PCu - Pspaz - add)  Pm=
Determinazione del rendimento
Si calcola il rendimento della dinamo con il metodo indiretto per le condizioni di funzionamento
nominali, tramite la seguente relazione:
% = Error! 100
Pu
P
è la potenza nominale.
è la somma di tutte le perdite.
Le perdite nel ferro per corrente di eccitazione nominale e quelle meccaniche sono state ricavate nella
prova a vuoto.
Le perdite nel rame dell’avvolgimento d’indotto valgono:
Pcu i 75°C = Ri 75°C  (In)2 =
Le perdite nel rame dell’avvolgimento di eccitazione valgono:
4
Pecc 75°C = Recc 75°C  (Iecc n)2 =
dove Ri 75°C è la resistenza dell’avvolgimento d’indotto alla temperatura di riferimento e Recc 75°C è la
resistenza dell’avvolgimento di eccitazione alla temperatura di riferimento.
Le resistenze sono state misurate, con un metodo voltamperometrico a corta derivazione, alla
temperatura ambiente di a= 25,7 °C. La resistenza dell’indotto è pari a Ra = 0,99  mentre quella del
circuito di eccitazione è pari a Recc=390 .
Il coefficiente di riporto delle resistenze alla temperatura di riferimento r= 75 °C:
KT =
235   r
235  75
=
= 1,189
235   a 235  25,7
Si riportano le resistenze misurate alla temperatura di riferimento:
Ra 75°C = Ra  KT =
Recc 75°C = Recc  KT =
Le perdite nelle spazzole valgono:
Pspazz = s  Vspazz  In =
Vspazz
s
:caduta di tensione su una spazzola che si ritiene pari ad 0,8 V.
:numero di spazzole pari a 2.
Le perdite addizionali valgono:
Padd = 0,5% Pu =
Calcolo della somma delle perdite:
P = Pfe,add,v + Pm + Pi 75°C + Pecc 75°C + Pspazz + Padd =
Calcolo del rendimento:
% = Error! 100 =
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