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ALTERNATORE: PROVA A VUOTO

elettrotecnica


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ALTERNATORE: PROVA A VUOTO

Rozzini Matteo      5°A    215/05/2006      Relazione di elettrotecnica

ALTERNATORE:

PROVA A VUOTO

L'alternatore appartiene alla categoria delle macchine sincrone.

Questa macchina è un generatore e quindi per erogare corrente deve essere eccitata e messa in rotazione. L'eccitazione viene fornita in corrente continua mediante un variac che permette la variazione dell'eccitazione, ma serve anche un ponte di diodi che mi raddrizza la forma d'onda alternata sinusoidale.



La prova a vuoto sulla macchina sincrona ha due obbiettivi:

  • Determinare la caratteristica a vuoto o di magnetizzazione, cioè la curva della tensione a vuoto in funzione della corrente di eccitazione
  • Misurare le perdite nel ferro e quelle meccaniche da usare nella determinazione indiretta del rendimento.

Nella figura 636c26g sottostante è riportato lo schema utilizzato per le misurazioni:

 

Gli strumenti utilizzati sono:

·        Il voltmetro deve essere per corrente alternata e di resistenza interna la più alta possibile onde evitare che, durante la prova, la macchina eroghi una corrente apprezzabile.

·        L'amperometro deve essere per corrente continua.

·        Il motore primo che deve trascinare il generatore è un motore a corrente continua e ad eccitazione separata in quanto tale motore è finemente regolabile nei confronti della velocità. La sua potenza è sufficiente che sia quella necessaria a vincere le perdite a vuoto del generatore che, come visto in teoria, sono le (Pm + PFe0) ed ammontano allo (0,5 ÷ 4)% della potenza nominale.

·        La sorgente di eccitazione deve essere per corrente continua ed in grado di erogare una corrente almeno 1,5 volte quella nominale di eccitazione riportata sulla targa del generatore.

Spiegazione dell'esperienza:

La macchina, con le fasi statoriche aperte, deve essere messa in rotazione alla sua velocità nominale mediante un motore primo, generalmente questo è un motore a corrente continua (come nel nostro caso), la cui potenza può essere inferiore rispetto alla macchina in prova, dato che l'alternatore funziona a vuoto e perciò assorbe solo una minima potenza rispetto a quella nominale.

Partendo con la corrente di eccitazione uguale a zero e facendola aumentare si leggono i valori della tensione a vuoto, fino ad arrivare alla condizione di saturazione magnetica, in cui la tensione aumenta di poco anche se con elevati incrementi della corrente di eccitazione. Si riduce quindi la corrente di eccitazione fino a zero e si leggono di nuovo i valori di V0 e Ie. in questo modo si può tracciare sia la caratteristica ascendente che discendente. A parità di corrente i valori di tensione misurati sulla caratteristica discendente saranno leggermente superiori a quelli della caratteristica ascendente a causa del magnetismo residuo perciò come caratteristica a vuoto si assume quella intermedia fra le due.

Per la misura della potenza a vuoto è necessario determinare il valore della potenza meccanica che il motore primo fornisce all'alternatore funzionante a vuoto. Facendo funzionare l'alternatore con eccitazione indipendente, la potenza a vuoto è pari solo alla somma delle perdite nel ferro e meccaniche:

P0 = Pf + Pav

Le perdite nel ferro si possono ritenere proporzionali al quadrato della tensione, mentre quelle meccaniche sono costanti, dato che non varia la velocità durante la prova. La potenza è quindi data dalla relazione:

P0 = Pav + KV2

Per tutta la durata della prova è stato necessario controllare la velocità di rotazione del motore e se necessario ricorrere alla sua regolazione in modo da avere sempre una velocità pari a quella nominale di 1500 giri/min.

Nelle tabelle sottostanti sono stati rappresentati i valori ottenuti dalla lettura dagli strumenti durante la prova:

 

 

Curva di magnetizzazione:                                           Curva di smagnetizzazione:

 

Iecc (A)

Vo (V)

n (g/I')

/

Iecc (A)

Vo (V)

n (g/I')

0

1

2

3.1

4.1

5.1

6

7

8.1

9.1

9.6

6.2

57.5

106

150

186

214

234

252

268

280

284

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

9.6

9.1

8.1

7

6

5.1

4.1

3

2

1

0

284




280

270

254

238

220

192

154

114

63

4.6

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1500

 

Successivamente sono rappresentati i grafici relativi ai dati rilevati dalla prova:

 

 

Conclusioni:

 

Riportando i valori ottenuti sul piano cartesiano si ottengono i grafici della tensione V0 = f(Ie) cioè della caratteristica a vuoto o di magnetizzazione la curva vera di magnetizzazione sarebbe la curva media tra le due caratteristiche (ascendente e discendente).

ALTERNATORE:

PROVA DI CORTOCIRCUITO

L'alternatore appartiene alla categoria delle macchine sincrone.

Questa macchina è un generatore e quindi per erogare corrente deve essere eccitata e messa in rotazione. L'eccitazione viene fornita in corrente continua mediante un variac che permette la variazione dell'eccitazione, ma serve anche un ponte di diodi che mi raddrizza la forma d'onda alternata sinusoidale.

La prova in corto circuito sulla macchina sincrona ha due obbiettivi:

  • Determinare la caratteristica di corto circuito della macchina, ossia la curva della corrente erogata con le fasi statoriche chiuse in corto in funzione della corrente di eccitazione.
  • Misurare le perdite nell'avvolgimento indotto (nel rame), da usare nella determinazione indiretta del rendimento.

Nella figura 636c26g sottostante è riportato lo schema utilizzato per le misurazioni:

 

 

 

 

Gli strumenti utilizzati sono:

·        Il circuito di misura è sostanzialmente lo stesso della prova a vuoto, solo che va tolto il voltmetro in uscita e va inserito un amperometro per correnti alternate per misurare la corrente erogata dalle singole fasi dell'alternatore. Se tale corrente và oltre le portate degli amperometri disponibili in laboratorio, si dovranno inserire attraverso dei TA.

 

 

Spiegazione dell'esperienza:

Per il rilievo della caratteristica di cortocircuito si parte da una corrente di eccitazione uguale a zero e si legge il valore della corrente di cortocircuito dovuta al magnetismo residuo, poi si aumenta la corrente di eccitazione e si leggono, di volta in volta, i valori di corrente erogati dalla macchina, sino ad arrivare ad un valore di corrente erogata di poco superiore al valore nominale.

Lo schema generale di misura è riportata nella figura sopra. L'alternatore con le fasi statoriche chiuse in corto circuito, viene posto in rotazione alla sua velocità nominale mediante un motore primo, generalmente del tipo a corrente continua che può essere di potenza minore di quella dell'alternatore, dato che che nel funzionamento in corto la potenza assorbita dalla macchina è molto più piccola di quella nominale.                                                                                                                  Variando la corrente di eccitazione si misurano i valori corrispondenti della corrente di cortocircuito, fino ad arrivare a un valore della corrente statorica di poco superiore a quello nominale. Riportando sul piano cartesiano la corrente di corto in funzione di quella di eccitazione si ricava la caratteristica di cortocircuito che sarà una retta passante per l'origine, data la proporzionalità tra le due correnti.

Osservazione : la prova si può anche eseguire ad una velocità diversa dalla nominale, purché si rimanga entro limiti di velocità per i quali la resistenza degli avvolgimenti di indotto sia trascurabile rispetto alla reattanza sincrona.

Sappiamo che con questa prova è possibile la determinazione delle perdite nel rame misurando la potenza assorbita dall'alternatore. Supponendo di far funzionare la macchina con eccitazione con eccitazione indipendente, la potenza è pari alla somma tra le perdite meccaniche e quelle statoriche nel rame, essendo nulla la potenza resa e trascurabili le perdite nel ferro in quanto l'alternatore funziona con ridotti valori della corrente di eccitazione e del flusso magnetico.

Nella tabella sottostante sono stati rappresentati i valori ottenuti dalla lettura degli strumenti durante la prova:

 

Iecc

Icc

n

1

2

3

4

5

2

3.5

5

6.7

8.4

1500

1500

1500

1500

1500

 

 

Riportando i valori ottenuti sul piano cartesiano si ottiene il grafico della corrente di corto in funzione della corrente di eccitazione (caratteristica di cortocircuito della macchina sincrona) questa caratteristica ha un andamento pressoché rettilineo, conformemente alla teoria della macchina sincrona.

 

 

 

Successivamente è riportato il grafico relativo alla prova effettuata:

 

 


 

Conclusioni:

 

Abbiamo visto che le misure e i risultati che emergono dalla prova sono soddisfacenti e si avvicinano molto e sono confermati a quello che avevamo già appreso dalla spiegazione teorica.







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