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PROVA SU TRASFORMATORE TRIFASE E DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI EQUIVALENTI

elettrotecnica


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LABORATORIO DI

MISURE   ELETTRICHE



OGGETTO: PROVA SU TRASFORMATORE TRIFASE E

DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI EQUIVALENTI.









TRASFORMATORE TRIFASE



1°) SCOPO DELLA MISURA: Prova indiretta su un trasformatore trifase.


Caratteristiche elettriche del trasformatore in esame:


Trasformatore trifase :


Potenza nominale: 10 KVA


Tensione nominale del lato di A.T.: V1n = 380 V (D) / 657 V (Y)


Tensione nominale del lato di b.t.: V2n = 220 V (y) / 127 V (D




PRESCRIZIONI :


1.) Prova a vuoto.

1.1 ) Determinazione delle perdite, della corrente e del fattore di potenza a vuoto in corrispondenza della tensione nominale.

2.) Prova di corto circuito.

2.1 ) Determinazione delle perdite, della tensione e del fattore di potenza di corto circuito in corrispondenza della corrente nominale.

3.) Determinazione degli elementi del circuito equivalente relativi al lato b.t. (y).






PRESCRIZIONE N°1)




SCOPO DELLA MISURA:


- Determinazione della I0 , cos j , P0 -




1) Metodo di misura impiegato:


Metodo dei tre wattmetri con voltmetriche derivate su centro stella artificiale con collegamento elettrico al morsetto neutro del variac.

Per l'esecuzione della prova a vuoto si sono inseriti i rami voltmetrici degli strumenti a monte rispetto a quelli amperometrici.



2) Schema di principio:







3) Esecuzione della prova:


Sono stati inseriti gli strumenti, come indicato nello schema di principio, secondo le modalità previste.

Si è poi alimentato il trasformatore in prova agendo sulla manopola di regolazione del variac e si è aumentata la tensione fino al raggiungimento della tensione nominale della macchina in esame.

Nella tabella seguente sono stati riportati i valori rilevati durante la prova.

Utilizzando i valori riportati in tale tabella si sono poi calcolati i parametri richiesti dalla prescrizione.


4) Elaborazione dati:


Durante la prova si sono rilevati i seguenti valori in corrispondenza della tensione nominale della macchina:



Valori della corrente a vuoto assorbita dal trasformatore


Valori della tensione di fase del trasformatore

Valori delle potenze assorbite dal trasformatore su ogni singola fase


I01 = 1.8 A


E1 = 126.4 V


P01 = 75.88 W


I02 = 1.12 A


E2 = 126.4 V


P02 = 11.88 W


I03 = 1.88 A


E3 = 126.4 V


P03 = 11.55 W


Da tali dati si sono estrapolati i seguenti valori:



Valore medio della corrente assorbita dal trasformatore


I0 = (I01+I02+I03)/3


Valore medio della tensione di fase del trasformatore


E = (E1+E2+E3)/3


Valori della potenza totale assorbita dal trasformatore


P0 = P01+P02+P03


Valore del cosj





cosj = P0/( V I0)


I0 = 1.6 A


E = 126.4 V


(Tensione concatenata

V = 3 E = 218.9 V)


P0 = 99.31 W


cosj


j


Si è evitato di riportare i dati misurati al valore di tensione nominale (Vn = 220 V) a causa della trascurabile differenza tra la tensione rilevata e il valore di targa della macchina.

Tale imprecisione è del tutto trascurabile in quanto provoca un errore relativo percentuale pari a circa il 0.5 rispetto al valore nominale.




5) Osservazioni finali:


Come si è accennato nel paragrafo esecuzione della prova la misura viene effettuata tramite l'ausilio di un variac in quanto la prova deve essere effettuata con tensione perfettamente sinusoidale; è perciò importante evitare reostati in serie per la regolazione in quanto questi deformerebbero la tensione ai capi del trasformatore. Infatti la corrente magnetizzante risulta deformata dalla presenza di onde armoniche di 3o e 5o grado sovrapposte alla fondamentale.







PRESCRIZIONE N° 2)





SCOPO DELLA MISURA:


Prova di corto circuito




1) Metodo di misura impiegato :


Metodo dei tre wattmetri con voltmetriche derivate su centro stella artificiale con collegamento elettrico al morsetto neutro del variac.

Per l'esecuzione della prova in corto circuito si sono inseriti i rami voltmetrici degli strumenti a valle rispetto a quelli amperometrici.




Schema di principio :







3) ESECUZIONE DELLA PROVA :


3.1) Teoria della misura :


La prova di corto circuito dei trasformatori si effettua chiudendo uno dei due avvolgimenti in c.to c.to ed alimentando l'altro con una tensione regolabile a partire da zero fino a far circolare negli avvolgimenti stessi le rispettive correnti nominali; la tensione che si richiede a tal fine può essere dell'ordine del 4 10 % della tensione nominale dell'avvolgimento su cui si effettua l'alimentazione e costituisce la tensione di corto circuito del trasformatore.

Data la piccola tensione applicata nel funzionamento di c.to c.to. , la corrente magnetizzante , il flusso nel nucleo e le perdite corrispondenti sono trascurabili: l'intera potenza assorbita corrisponde perciò alle sole perdite nel rame dei due avvolgimenti , dei quali si può in tal modo determinare la resistenza equivalente complessiva ; d'altra parte essendo necessariamente nulla la tensione ai morsetti secondari chiusi in c.to c.to., l'intera tensione applicata ai morsetti primari corrisponde alle sole cadute di tensione interne dei due avvolgimenti ; in base alla tensione di c.to c.to. si può così calcolare l'impedenza equivalente del trasformatore , che permette a sua volta di determinare la variazione di tensione che si verifica nel passaggio da vuoto a carico del trasformatore stesso.

In linea di principio la prova di c.to c.to. può eseguirsi alimentando il trasformatore indifferentemente dall'uno o dall'altro dei due lati di A.T. e b.t.; all'atto pratico la scelta è dettata unicamente da ragioni di comodità , in relazione all'ordine di grandezza della tensione regolabile che occorre realizzare per eseguire l'alimentazione .

In ogni caso la prova deve essere eseguita alla frequenza nominale di esercizio.


3.2) Esecuzione pratica della misura :


Inseriti gli strumenti secondo lo schema di principio , si alimenta il trasformatore dal lato di alta tensione ( V1n = 657 V ) , con i morsetti secondari cortocircuitati.

A causa della portata amperometrica del wattmetro non si è potuta rilevare la misura in corrispondenza della corrente nominale primaria ( I1n = 15.2 A ) ma ci si è dovuti accontentare ad una rilevazione in corrispondenza di un valore minore di corrente.




4) Elaborazioni dati:


Durante la prova si sono rilevati i seguenti valori in corrispondenza di una corrente pari a circa il 60 della corrente nominale a causa dei motivi sopra riportati.




Valori della corrente assorbita dal trasformatore


Valori della tensione di fase del trasformatore

Valori delle potenze assorbite dal trasformatore su ogni singola fase


I1 = 9.66 A


E1 = 2.41 V


P1 = 22.6 W


I2 = 10.2 A


E2 = 3.00 V


P2 = 28.6 W


I3 = 10.6 A


E3 = 3.28 V


P3 = 34.1 W




Da tali dati si sono estrapolati i seguenti valori:



Valore medio della corrente assorbita dal trasformatore





I = (I1+I2+I3)/3


Valore medio della tensione di fase del trasformatore



E'cc = (E1+E2+E3)/3


Valori della potenza totale assorbita dal trasformatore




P'cc = P1+P2+P3


I = 10.15 A


E'cc = 2.90 V


(Tensione concatenata

V'cc = 3 E'cc = 5.02 V)


P'cc = 85.3W




5) Osservazioni finali :


Riportando i valori sopra ottenuti al valore di corrente nominale del trasformatore si ricavano i seguenti parametri di corto circuito:



Valore della corrente nominale del trasformatore


I1n = An/( V1n)


Valore della tensione di c.to c.to del trasformatore


Vcc = V'cc(I1n/I)


Valori della potenza di c.to c.to del trasformatore


Pcc = P'cc(I1n/I)2


Valore del cosjcc







cosjcc = Pcc/( Vcc I)


I1n = 15.2 A


Vcc = 7.52 V


Pcc = 184.6 W


cosjcc


jcc








PRESCRIZIONE N°3)



SCOPO DELLA MISURA:


Determinazione degli elementi del circuito equivalente relativi al lato b.t. (y).



1) Schema di principio :


Per semplicità lo schema di principio equivalente è riferito ad un solo avvolgimento del trasformatore.










2) Elaborazione dati :


Dai dati ricavati dalle misure precedenti si sono ottenuti i seguenti parametri caratteristici del trasformatore:


Iny = InD KT = InD V nD / Vny = 15.2 3 = 26.3 A


Vccy = VccD 1 / KT = VccD Vny / V nD 3 = 4.34 V


Rccy = Pcc /3 1 / (Iny)2 = 184.6 / 3 W


Xccy = Rccy tgjcc W


Ro (Vny)2 / Po = 3 W


Xo = (Vny)2 / Qo = 3 (Vny)2 / (Po tgjo) = Ro / tgjo W




3) Osservazioni finali :


Riassumendo i dati ottenuti con le prove di collaudo sopra descritte si è rilevato che il trasformatore in questione ha i seguenti parametri di targa:

Potenza nominale: 10 KVA


Tensione nominale del lato di A.T.: V1n = 380 V (D) / 657 V (Y)


Tensione nominale del lato di b.t.: V2n = 220 V (y) / 127 V (D


Potenza di c.to c.to: Pcc = 184.6 W


Tensione di c.to c.to del lato di b.t.: Vccy = 4.34 V


F. d. P. di c.to c.to: cosjcc


Potenza a vuoto: P0 = 99.31 W


Corrente a vuoto: I0 = 1.6 A


F. d. P. a vuoto: cosj


In particolare i parametri elettrici relativi al lato b.t. (y) valgono:


Resistenza equivalente di c.to c.to: Rccy = 0.089 W


Impedenza equivalente di c.to c.to: Xccy = 0.089 W


Resistenza equivalente a vuoto: Ro = 1447.9 W


Impedenza equivalente a vuoto: Xo= 240.3 W








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