Il diagramma circolare viene normalmente dedotto dalle seguenti prove fatte sul MAT:

1) misura della resistenza equivalente a stella di una fase statorica R₁ , tale valore deve ovviamente essere riferito alla temperatura convenzionale di riferimento (che dipende dalla classe di isolamento della macchina);

2) prova a vuoto dalla quale di ricava la corrente assorbita I₁₀ ed il relativo fattore di potenza cosjo;

3) prova a rotore bloccato (prova di cortocircuito) dalla quale si ricava la corrente di avviamento I_AV ed il relativo fattore di potenza cosjcc (valori riferiti alla temperatura convenzionale di riferimento).

Gli sfasamenti in ritardo jo e jcc delle correnti rispetto alla tensione permettono di individuare le direzioni delle correnti e e, attraverso i moduli delle correnti stesse, i punti Po e Pc. Sapendo che il centro del diagramma circolare ha la stessa ordinata del punto Po e che il segmento Po__Pc è una corda della circonferenza, basterà tracciare l'asse di tale corda per ottenere il centro C come intersezione dell'asse con la semiretta orizzontale mandata da Po. Centrando in C con raggio C__Po si traccia infine il diagramma circolare.

Pur essendo il diagramma circolare un diagramma di correnti, esso può essere utilizzato per determinare tutte le grandezze che caratterizzano il funzionamento del MAT. Allo scopo è necessario individuare le seguenti tre rette di riferimento:

retta delle potenze assorbite : è la semiascissa positiva del diagramma;

retta delle potenze meccaniche erogate : è la semiretta mandata dal punto Po e passante per Pc;

retta delle coppie (o delle potenze trasmesse) : è la semiretta mandata dal punto Po e passante per P¥ . Tale semiretta si può tracciare dopo aver determinato il punto Ec che separa il segmento Pc__Bc in due parti Pc__Ec , Ec__Bc. Il segmento Pc__Bc rappresenta le perdite complessive nel rame all'avviamento, il segmento Pc__Ec rappresenta le perdite nel rame di rotore all'avviamento, il segmento Ec__Bc rappresenta le perdite nel rame di statore all'avviamento. Queste ultime si possono calcolare con la relazione Pjscc = 3·R₁·I_AV² [W] e riportare, attraverso un'opportuna scala delle potenze, come segmento Ec__Bc.

I fattori di scala con i quali leggere il diagramma circolare sono i seguenti:

Considerati un generico punto P sul diagramma circolare e gli adeguati fattori di scala, si ha la seguente corrispondenza tra segmenti e caratteristiche del motore:

O__P corrente assorbita;

fattore di potenza;

Po__P corrente di reazione;

P__A potenza elettrica assorbita;

B__A perdite costanti;

E__B perdite nel rame di statore;

D__E perdite nel rame di rotore;

P__D potenza meccanica erogata;

P__E potenza trasmessa e coppia;

rendimento;

scorrimento.

Si osservi che per il fattore di potenza, il rendimento e lo scorrimento di possono anche costruire adeguate scale graduate, riducendo così a semplici costruzioni grafiche le operazioni necessarie per conoscere tali caratteristiche.

Tutte queste caratteristiche possono essere infine riassunte in funzione della corrente assorbita dal motore, dando così luogo ai seguenti diagrammi:

Si osserva come, in un motore correttamente dimensionato, la corrente di funzionamento nominale I_1N si collochi in modo tale da realizzare condizioni prossime a quelle di massimo rendimento e massimo fattore di potenza, oltre a permettere un più che considerevole sovraccarico di coppia. Risultano ovvi i motivi di tale scelta.

Nel trarre le caratteristiche di funzionamento dal diagramma circolare si sono effettuate le seguenti approssimazioni:

a) si è considerata la macchina funzionante a flusso per polo costante, oltre che a tensione e frequenza costanti.

b) si è assunto nullo lo scorrimento in corrispondenza del funzionamento a vuoto, in realtà così non è essendo presente la coppia frenante dovuta alle perdite meccaniche che obbliga il motore a sviluppare un'adeguata (seppure piccola) coppia motrice.

c) il punto Po è determinato dalla I₁₀ e dal cosjo, ma entrambe queste grandezze sono relative ad una condizione di scorrimento non nullo ed alla presenza di perdite (seppure piccole) nel rame della macchina. In effetti il punto Po così determinato risulta spostato più in alto rispetto al punto di funzionamento ideale a vuoto.

d) al variare dello scorrimento sicuramente variano sia le perdite nel ferro di rotore P_FeR che le perdite meccaniche Pm , più precisamente le P_FeR aumentano mentre le Pm diminuiscono all'aumentare dello scorrimento. Nel diagramma circolare, invece, si assume costante la somma (P_FeS + P_FeR + Pm) riassunta dal segmento B__A. Tale approssimazione risulta accettabile considerando la variazione di segno opposto per le perdite suddette.

e) la costruzione è basata sull'ipotesi di valutare le perdite nel rame di statore trascurando la corrente a vuoto rispetto alla corrente di reazione.

f) la potenza trasmessa viene valutata sul diagramma senza il contributo delle perdite meccaniche (conglobate nelle perdite costanti e quindi nel segmento B__A). Questo fatto influisce poco sulla coppia calcolata sul diagramma stesso, infatti tale coppia risulta essere intermedia tra quella generata e quella erogata definite precedentemente.

In base a semplici considerazioni sul diagramma, risulta facile individuare per quali punti si ha il massimo per il f.d.p., per il rendimento, per la potenza assorbita, per la potenza erogata, per la coppia.

Esistono delle costruzioni corrette del diagramma circolare (tutte tendenti ad innalzare leggermente il centro C) che rimediano parzialmente agli errori dovuti alle approssimazioni sopra ricordate. Tuttavia, considerando il procedimento sperimentale dal quale trae origine il diagramma stesso, tali correzioni possono essere ritenute inutili e quindi omesse.

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