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Prova in cortocircuito di un trasformatore monofase per conoscere le caratteristiche di esso...

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I.T.T. ISTITUTO TECNICO TECNOLOGICO “E.MEDI” GALATONE DI LECCE ARTICOLAZIONE: ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA ED AUTOMAZIONE LABORATORIO DI ELETTROTECNICA A.S. 2017/2018

CLASSE 5 ° SEZ. E PROGETTO N °2: Prova in cortocircuito di un trasformatore monofase.

ALUNNO: Durante Mattia

DOCENTI Prof. Massimo MAGGIORE Prof. Luciano PERRONE

TITOLO: Prova in cortocircuito di un trasformatore monofase. 1) Principio di funzionamento: Il trasformatore si dice in cortocircuito se l'impedenza collegata ai suoi morsetti d'uscita è nulla. In tali condizioni è impensabile applicare al trasformatore la sua tensione nominale, infatti la corrente negli avvolgimenti, a causa della piccolissima impedenza interna (l'impedenza longitudinale del circuito equivalente semplificato), tenderebbe ad assumere un valore enormemente più grande del nominale distruggendo così gli avvolgimenti stessi. Per questo motivo, al trasformatore in cortocircuito si applica una tensione ridotta, più precisamente si applica la tensione di cortocircuito che è quella tensione per la quale la corrente negli avvolgimenti, col trasformatore cortocircuitato, assume il valore nominale. La tensione di cortocircuito inoltre è la tensione da applicare al trasformatore per far circolare le correnti nominali. Lo studio di funzionamento in cortocircuito viene semplificato usando i circuiti equivalenti con i parametri ridotti al primario o al secondario a seconda delle grandezze a cui si è interessati. La prova di cortocircuito non ha lo scopo di misurare le correnti di cortocircuito, dato che la prova la effettuiamo a tensione ridotta per evitare di danneggiare la macchina; ma ha lo scopo di misurare i parametri equivalenti del trasformatore. Le perdite nel ferro sono proporzionali al quadrato della tensione e dato che la prova avviene con una tensione ridotta (dal 3% fino a un massimo di 15% per i trasformatori di grande potenza) tali perdite si possono trascurare e si ritiene che la potenza misurata durante la prova di cortocircuito sia equivalente a quella persa nel rame in condizioni nominali (Pcc=Pcu= R1 x I2N). 2) Descrizione del circuito:

Per la misura della corrente nominale inseriamo un amperometro in serie all’avvolgimento primario del trasformatore. Per la misura della tensione sul primario e sul secondario abbiamo inserito un voltmetro in parallelo sia all’avvolgimento primario che secondario del trasformatore. Inoltre per misurare la potenza assorbita a vuoto nel primario abbiamo inserito un wattmetro collegando la parte voltmetrica in parallelo e la parte amperometrica in serie. Per far sì che si ha un cortocircuito abbiamo ponticellato i terminali dell’avvolgimento secondario.

3) Schema di montaggio:

4) Esecuzione della prova: Dopo aver collegato le parti del circuito come precedentemente descritto alimentiamo il circuito primario tramite un variatore di tensione. Cominciamo ad alimentare il circuito con una tensione di cortocircuito (5-10% della tensione nominale del trasformatore 230 V) e man mano l’aumentiamo fino a far circolare le correnti nominali. I valori letti dagli strumenti man mano che aumentiamo la tensione al primario gli abbiamo scritti nella tabella sottostante.

5) Tabella:

Attraverso la data di targa del trasformatore troviamo la potenza apparente nominale del trasformatore (nel nostro caso la SN= 1 KVA), la tensione nominale primaria (VN1=230 V), la tensione nominale secondaria (VN2=50 V). Con l’uso di queste informazioni ci ricaviamo le correnti nominali al primario e al secondario con la seguente formula : I 1N= S1/V1 ; I2N= S2/V2. Come riportato in tabella, abbiamo svolto 6 prove, di ognuna ci siamo trovati di ogni strumento le relative divisioni di fondo scala, la costante (K, data dal rapporto fra divisioni di fondo scala e la portata utilizzata) e il valore misurato (V 1,W,A) . Avendo nel voltmetro primario e secondario portata di 150, nel wattmetro 300 e nell’amperometro 2,5 ,ci siamo ricavati la costante di ogni strumento. Una volta trovate le costanti le moltiplichiamo alle divisioni di fondo scala ricavandoci il valore misurato degli strumenti. Successivamente calcoliamo il fattore di potenza di cortocircuito (cos fcc) dato dal rapporto della potenza di cortocircuito con il prodotto della tensione(di cortocircuito) con la corrente(nominale): cos f cc = P cc/V1cc x IN. Ci siamo, inoltre, calcolati l’impedenza di cortocircuito primaria attraverso la seguente formula : Z 1cc = V1cc / I1N . Infine ci calcoliamo i parametri equivalenti del trasformatore (Req’ , Xeq’). Possiamo ricavarli in diversi modi : attraverso l’utilizzo delle potenze : Req’= P cc /I1n2 , Xeq’= Q cc /I1n2 ; o mediante l’impedenza di cortocircuito primaria : Req’= Z1cc x cos fcc , Xeq’= Z1cc x sen fcc . Dal precedente grafico possiamo vedere l’andamento in cortocircuito della potenza, corrente, fattore di potenza. Notiamo che la potenza in cortocircuito al primario aumenta perché aumenta la tensione (in cortocircuito) e anche la corrente nominale. Il cos f invece visto che è indirettamente proporzionale alla tensione (V 1cc) e alla corrente (I1N) abbiamo nel grafico un andamento decrescente.

6) Conclusioni: La prova in cortocircuito è stata verificata, abbiamo calcolato i parametri equivalenti del trasformatore....