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 M o d u l o  5

Macchina asincrona

Il motore asincrono trifase

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Si discutono, nel seguito, alcune approssimazioni che sono insite nel metodo di collaudo della macchina, quando si faccia riferimento al diagramma circolare appena discusso.

· Il punto di funzionamento a vuoto, riportato nel diagramma circolare, corrisponde a uno scorrimento prossimo allo zero, ma non nullo. Il funzionamento a vuoto ideale (s=0) può avvenire, ad esempio, compensando le perdite meccaniche mediante un motore ausiliario, coassiale con la macchina in questione, che ruoti alla velocità di sincronismo: in tal caso la perdita a vuoto si ridurrebbe e il punto P_o si sposterebbe un po’ verso il basso.

· Le perdite meccaniche e le perdite nel ferro si ritengono sempre costanti, in tutto il funzionamento della macchina. Nella realtà le perdite meccaniche crescono al crescere della velocità, mentre le perdite nel ferro sono pressoché costanti solo nel ferro di statore. Quelle di rotore sono trascurabili fintanto che la frequenza delle correnti di rotore si mantiene ridotta (pochi hertz da carico a vuoto). Ad esempio, quando il motore è allo spunto, sono nulle le perdite meccaniche (il rotore è fermo), mentre quelle nel ferro di rotore sono elevate, essendo f₂=f₁.

Nonostante tutto la potenza totale a vuoto viene sempre considerata costante.

· Lo schema elettrico che si considera per lo studio del diagramma è quello equivalente semplificato, riportato allo statore (fig.2, in basso, del §14).

Nello schema la resistenza statorica R₁ risulta percorsa dalla corrente di reazione e non si considera la presenza della corrente a vuoto I_o, niente affatto trascurabile nel motore, a causa della presenza del traferro.

A questo proposito, nelle perdite a vuoto, dedotte dalla prova a vuoto del motore, si può non detrarre la P_cuo nel rame di statore e riportare direttamente P_o=p_m+P_Fe+P_cuo sul diagramma circolare.

L’approssimazione in oggetto si ripete per qualunque altra condizione di carico, poiché la c.d.t. è attribuita alla Z₁·I₁’, anziché alla Z₁·I₁.

· Se si esamina la condizione di carico relativa al punto P, si può osservare che per ottenere la retta delle coppie, o delle potenze sincrone, si eseguono le operazioni

Il risultato eccede per la presenza delle perdite meccaniche p_m, che non andrebbero ancora dedotte.

Analogamente, partendo dal punto P e scendendo fino a incontrare la retta delle potenze sincrone, si esegue l’operazione

e qui mancano le perdite meccaniche p_m .

La successione corretta sarebbe data, rispettivamente, dalle espressioni

 

Le approssimazioni menzionate vengono attenuate correggendo la costruzione del cerchio di Heyland mediante il procedimento grafico suggerito da Ossanna.

Per la determinazione del centro corretto del cerchio occorre modificare leggermente il procedimento seguito fino ad ora.

Dall’estremo del vettore corrente a vuoto I_o si traccia, verticalmente, una semiretta che taglia la corrente I_cc nel punto Z . Dalla metà del segmento così ottenuto (P_oZ)/2 si traccia la semiretta orizzontale che va a incontrare l’asse della corda P_oP_cc nel centro corretto C’ (fig.1).

Tutte le rette di riferimento si tracciano con il solito criterio, che è quello già seguito per la costruzione del diagramma circolare non corretto. In particolare non deve essere spostata la semiretta uscente da P_o e parallela alle ascisse. L’ordinata come LA, dovuta alle perdite totali a vuoto, deve conserva il valore costante per qualunque condizione di funzionamento (anche se, come si sa, è questa una delle approssimazioni del metodo).

Con questa correzione del centro del cerchio si ottengono risultati più vicini a quelli reali, specie per potenze inferiori alla decina di kilowatt.

Per la valutazione del rendimento e dello scorrimento, quando si citava il tracciamento della tangente al cerchio in P_o, occorre qui ricordare che, in seguito alla correzione del centro, la tangente t non è più verticale, dovendo ora essere perpendicolare al nuovo diametro che parte da P_o e passa per C’.