Questa prova ha lo scopo di verificare la sovratemperatura massima
raggiunta in uno degli avvolgimenti statorici di un motore asincrono
trifase.
1) Si misura a freddo (cioè con la macchina a riposo da
lungo tempo così che la sua temperatura coincida con la
temperatura ambiente) la resistenza Ohmica R1 e la temperatura
T1 di una delle tre fasi statoriche. Per tale misura
si usa il metodo voltamperometrico col voltmetro a valle e si
corregge l'errore di autoconsumo. La corrente di prova deve essere
inferiore ad 1/10 di quella nominale dell'avvolgimento.
Dopo aver impostato la corrente di prova è bene aspettare
alcuni secondi prima della lettura degli strumenti affinché
si esaurisca il transitorio elettrico dovuto alla elevata induttanza
propria dell'avvolgimento.
2) Si alimenta la macchina alla sua tensione nominale e la si
carica (utilizzando un freno Pasqualini) fin tanto che assorba
la sua corrente nominale, quindi la si mantiene sotto carico per
un tempo sufficiente a farle raggiungere la condizione di equilibrio
termico (ovvero 4 o 5 volte la costante di tempo,
quindi 4 o 5 ore). Durante tale tempo, se necessario,
si varia la tensione di alimentazione affinché rimanga
quella nominale e l'azione del freno affinché la corrente
assorbita sia pure quella nominale. Nella parte finale della durata
di carico, si misura la temperatura ambiente finale Taf.
3) Si distacca la macchina dal carico e dalla alimentazione e,
entro 30 [sec], si inizia a rilevare la resistenza a caldo
dell'avvolgimento R2 usando gli stessi strumenti e la
stessa corrente della misura a freddo. Contemporaneamente si rilevano
il tempo t trascorso dal momento di distacco del carico
e la temperatura ambiente. Tali misure si ripetono più
volte, (almeno due). Si calcola quindi la tabella :
dove :
4) Si traccia il diagramma ln(DT)=f(t) interpolando con
una retta i punti sperimentali. Da tale diagramma si risale al
valore massimo della sovratemperatura raggiunta a regime dall'avvolgimento
un istante prima del distacco del carico DTmax ed al valore
della costante di tempo t .
5) Si può quindi scrivere l'espressione analitica della funzione esponenziale descrivente la curva di raffreddamento:
e disegnare la curva stessa.
6) Si procede quindi al confronto tra la temperatura massima raggiunta
(DTmax+Taf) e la temperatura limite ammessa dalle norme
CEI (DTlim+Taconv) traendone le dovute conclusioni. Anche
il valore rilevato della costante di tempo andrà confrontato
con quello atteso.
7) Nel caso in cui la temperatura massima raggiunta sia diversa da quella limite, supponendo che il riscaldamento sia causato principalmente dall'effetto Joule e che la potenza erogata sia proporzionale alla corrente negli avvolgimenti (cosa più lecita per i trasformatori che non per le macchine rotanti), si può determinare, con riferimento alla stessa temperatura ambiente finale Taf , la massima potenza erogabile in servizio continuo Psc con gli avvolgimenti che raggiungono la temperatura limite:
8) Sempre nei limiti sopra ricordati, è possibile calcolare
la potenza Psli erogabile in servizio a durata limitata
avendo prefissato un durata pari a tli [sec] (ovviamente
significativamente inferiore a quattro o cinque volte la costante
di tempo), con l'avvolgimento che raggiunge senza superarla la
temperatura limite:
9) Sempre nei limiti sopra ricordati, è possibile determinare
la durata di un servizio limitato nel tempo tsli con
potenza erogata prefissata Pli (ovviamente significativamente
maggiore di quella massima per il servizio continuo), con l'avvolgimento
che raggiunge senza superarla la temperatura limite:
10) Per una esecuzione rigorosa della prova sarebbe necessario interporre tra il disco del freno Pasqualini e l'albero del motore cui esso è coassiale una flangia di adeguato isolante termico. Infatti l'elevato riscaldamento del disco durante la prova produce per conduzione termica un ulteriore riscaldamento sia dell'albero che del rotore del motore ed infine, per convezione attraverso il traferro, un ulteriore riscaldamento dell'avvolgimento statorico in prova. Tali effetti diventano ancora più accentuati dopo il distacco del carico e l'arresto del motore poiché viene a mancare l'effetto refrigerante dovuto alla rotazione del disco e del rotore.
Nel nostro caso non procederemo all'interposizione della flangia isolante perché questa potrebbe rendere meno sicuro l'aggancio del disco all'albero e provocare, nel caso di un distacco improvviso del disco durante la rotazione, gravi danni.
Per minimizzare gli effetti negativi sulla precisione della misura dovuti a quanto sopra esposto, rileveremo la temperatura durante il raffreddamento per un tempo breve eseguendo, ad esempio, due sole misurazioni intervallate di circa soli sei o sette minuti.
Macchine asincrone
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