Prova a vuoto di un alternatore

Serve per la determinazione della caratteristica di magnetizzazione e della f.e.m. a vuoto E0n corrispondente alla eccitazione nominale Ien.

Il circuito di misura consigliato è il seguente:

Tutti gli strumenti di misura impiegati devono essere di classe di precisione pari a 0,5 o migliore, così che si possano trascurare gli errori sistematici strumentali.

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, ad esempio magnetoelettrico.

La velocità dell'albero del generatore può essere misurata con un contagiri, meccanico od elettronico.

Il motore primo che deve trascinare il generatore è bene che sia 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. L'interruttore K posto in serie serve a determinare la certa condizione di eccitazione nulla.

La prova inizia con l'avviamento del motore primo (accoppiato coassialmente al generatore) e la regolazione della sua velocità al valore nominale della velocità del generatore [g/1']. Quindi si effettua la prima lettura del voltmetro con l'interruttore K aperto, condizione di eccitazione nulla. A causa del magnetismo residuo si avrà una indicazione non nulla del voltmetro e, quindi, una f.e.m. residua a vuoto pari a [V]. Quindi si chiuderà l'interruttore K e, intervenendo sul reostato di campo RC, si rileveranno diversi valori della f.e.m. a vuoto per diversi valori crescenti della corrente di eccitazione. Si andrà oltre la corrente nominale di eccitazione portando il nucleo in piena saturazione. Il tratto di caratteristica così rilevato è chiamato crescente.

Raggiunta la piena saturazione si darà inizio al rilievo del tratto di caratteristica chiamato decrescente, allo scopo si ridurrà progressivamente la corrente di eccitazione ed infine si riaprirà l'interruttore K.

A causa dell'isteresi del circuito magnetico (siamo nel caso di eccitazione in corrente continua) il tratto decrescente è sempre al di sopra del tratto crescente e, per tale motivo, si assumerà quale caratteristica di magnetizzazione E0 = f(Ie) dell'alternatore la linea intermedia tra i due tratti. Il diagramma che si ottiene è riportato negli appunti di teoria, assieme a varie considerazioni sulla caratteristica medesima.

In corrispondenza della eccitazione nominale Ien [A] si andrà a leggere la f.e.m. corrispondente E0n [V]. Quindi si valuterà la corretta, o meno, posizione del punto di lavoro nominale sulla caratteristica.

Osservazioni:

a) E' bene ricordare che per le macchine sincrone, a parità di eccitazione, la f.e.m. a vuoto è direttamente proporzionale alla velocità di rotazione, per cui se qualche rilevamento viene fatto ad una velocità diversa basta ricondurlo alla velocità nominale mediante una semplice proporzione.

b) E' importantissimo procedere separatamente al rilevamento dei tratti crescente e decrescente operando sempre con, rispettivamente, incrementi e decrementi della corrente di eccitazione. Infatti ogni cambiamento del segno della variazione della corrente di eccitazione comporta il passaggio da un tratto all'altro di un generico ciclo d'isteresi.

c) Di solito risulta difficile rilevare i punti che si trovano sul ginocchio del tratto crescente a causa dell'intenso richiamo di corrente di magnetizzazione appena si entra in detta zona. Questo fatto è particolarmente evidente se la regolazione della corrente di eccitazione viene fatta mediante la variazione della tensione applicata all'induttore (come avviene nel nostro laboratorio) piuttosto che attraverso il reostato di campo. Accade quindi di passare direttamente dalla zona lineare a quella di saturazione. Si può rimediare a questo inconveniente aumentando i punti nella zona del ginocchio quando si rileva il tratto decrescente.

Macchine sincrone
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