Macchine Elettriche
Esercitazione sulla macchina sincrona
isotropa
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
Determinazione sperimentale della reattanza sincrona di
un generatore sincrono isotropo secondo il modello di
Behn Heschemburg
Università di Pisa Dipartimento di
Dati di
targa della
macchina
Sistemi
Elettrici
e Automazione
Macchina Sincrona trifase
Collegamento a stella Vn = 380 V
N° poli = 4
ωn = 1500 rpn
Vecc = 50 V
Iecc = 4 A
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Luca Sani
In = 15.2 A
Pn = 10 kVA
fn = 50 Hz
DSEA Università di Pisa
26 maggio 2006
Corso di Macchine Elettriche
Ingegneria Elettrica II° Anno
Metodi utilizzati
La determinazione della reattanza sincrona (Xs) viene eseguita con
due metodi diversi:
a) Mediante la prova a vuoto e in corto circuito;
b) Con corrente di eccitazione nulla
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Sistemi Elettrici e Automazione
Modello di Behn-Eschemburg
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova a vuoto
Schema
V
M
G
M
3~
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Sistemi Elettrici e Automazione
T
A
Descrizione
I morsetti statorici sono aperti.
Si porta la macchina in rotazione alla velocità nominale (ωn) mediante
un motore primo.
Si aumenta progressivamente la corrente di eccitazione Iecc e si
misurano i corrispondenti valori della tensione concatenata Vo fra due
fasi statoriche (è f.e.m concatenata, dato il collegamento a stella).
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova a vuoto
Scelta degli strumenti
Oscilloscopio digitale
Università di Pisa Dipartimento di
Funzione
Canale
Scala
Sistemi Elettrici e Automazione
Voltmetro
Misura della Vo
CH1
1V=1V
Amperometro
Misura della Iecc
CH3
10 mV = 1 A
Torsiometro
Verifica della ωn
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova in corto circuito
Schema
A1
A2
A3
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Sistemi Elettrici e Automazione
T
A
Descrizione
Le fasi statoriche sono collegate in corto circuito.
Si porta la macchina in rotazione alla velocità nominale (ωn) mediante
un motore primo.
Si aumenta progressivamente la corrente di eccitazione Iecc e si
misurano i corrispondenti valori della corrente nelle tre fasi statoriche.
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Prova in corto circuito
Scelta degli strumenti
Oscilloscopio digitale
Università di Pisa Dipartimento di
della I
10 mV = 1 A
Amperometro A
Sistemi Misura
Elettrici
eCH1Automazione
Funzione
Canale
Scala
1
1cc
Amperometro A2
Misura della I2cc
CH2
10 mV = 1 A
Amperometro A3
Misura della I3cc
CH3
10 mV = 1 A
Amperometro
Misura della Iecc
CH4
10 mV = 1 A
Torsiometro
Verifica della ωn
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Misura della resistenza statorica
Per poter determinare la reattanza sincrona 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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Sistemi Elettrici e Automazione
Sia R la resistenza misurata.
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Essendo le fasi collegate a
stella si ha:
Ω
R12
R1 =
2
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Elaborazione dei risultati
Dalla prova a vuoto si ricava la curva Eof = f(Iecc),
Dove:
Eo =
Vo
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Dalla prova in corto circuito si ricava la curva I = f(I )
con: Sistemi Elettrici e Automazione
cc
ecc
Eo
I cc( Iecc ) =
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I1cc( Iecc ) + I 2 cc( Iecc ) + I 3cc( Iecc )
3
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Icc
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Elaborazione dei risultati
Per ogni valore della Iecc misurata nella prova a vuoto si ricava il
valore del modulo dell’impedenza sincrona
Z s( Iecc ) =
Eo( Iecc )
I cc( Iecc )
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Sistemi
e Automazione
La reattanza
sincronaElettrici
in funzione della
Eo
Iecc è:
X s( Iecc ) =
2
Z s( Iecc ) − Rs2
Icc
Xs
La Rs misurata è 338 mΩ
Iecc
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Paralello del sincrono
Schema
R
Rete
S
T
Variac
Il variac permette di
regolare la tensione
di rete
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Int. parallelo
M
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T
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G
M
3~
A
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Paralello del sincrono
Descrizione
In condizioni di parallelo in ogni fase i fasori della tensione indotta e
della tensione di rete sono sovrapposti.
⎧ Vs = E0
⎪
⎨ f s = f0
⎪ϕ = ϕ
0
⎩ s
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Si porta il sincrono in rotazione fino ad una velocità prossima, ma non
coincidente, con quella nominale (corrispondente alla frequenza di rete).
Si regola la corrente di eccitazione in modo che la tensione Vs (è la f.e.m
Eo) uguagli in modulo la tensione di linea Vl.
Quando gli andamenti temporali delle due tensioni sono sovrapposte (si
controllo con l’oscilloscopio) significa che si è raggiunta la condizione di
parallelo e si può chiudere l’interruttore di parallelo.
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Determinazione di Xs con eccitazione nulla
Schema
Rete
Descrizione
Si parte dal sincrono nella
condizione di parallelo.
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Si riduce progressivamente la
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I e di conseguenza anche la
Variac
V
A1
eec
A2
V ai capi delle fasi statoriche in
modo da limitare la corrente
statorica.
A3
T
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Determinazione di Xs con eccitazione nulla
Quando la corrente di eccitazione è nulla, significa che Eo = 0 V e di
conseguenza dalla lettura della tensione Vs e dalla corrente statorica Is
si ha:
Vs
3I s
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Zs =
La reattanza sincrona in funzione
della Is è:
Xs =
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2
Z s − Rs2
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Ingegneria Elettrica II° Anno
Determinazione di Xs con eccitazione nulla
Scelta degli strumenti
Oscilloscopio digitale
Università di Pisa Dipartimento di
della I
10 mV = 1 A
Amperometro A
Sistemi Misura
Elettrici
eCH1Automazione
Funzione
Canale
Scala
1
1s
Amperometro A2
Misura della I2s
CH2
10 mV = 1 A
Amperometro A3
Misura della I3s
CH3
10 mV = 1 A
Voltmetro
Misura della Vs
CH4
1V=1A
Torsiometro
Verifica della ωn
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