3.2 Prove supplementari
3.2.2 Prove elettriche
3.2.2.5 Misura del fattore di perdita (tan δ) ("Power Factor Tip-Up Test")
• API 4th edition: 4.3.4.3
• API 5th edition: 6.3.4.3
La misura del fattore di perdita corrisponde alla prova "Misura del fattore di perdita e della capacità sull'avvolgimento completo o sulla macchina (Pagina 85)".
L'esecuzione con esito positivo della prova è confermata in un certificato 3.1.
3.2.2.6 Magnetizzazione del nucleo toroidale ("Stator Core Test") Nozioni di base
• API 4th edition: 4.3.4.1
• API 5th edition: 6.3.4.1
Durante la prova di "Magnetizzazione del nucleo toroidale" si analizzano campioni di materiali chiusi, ad anello, gioghi o statori avvolti e non di macchine elettriche, in cui viene generato un campo magnetico in direzione tangenziale. Queste parti vengono di seguito definite "gioghi".
I punti difettosi sugli isolamenti dei pacchi lamellari causano correnti parassite che generano un eccessivo aumento della temperatura della lamiera, detti anche "hotspot". Gli hotspot (punti caldi) possono causare un malfunzionamento della bobina.
Durante la prova vengono registrate opzionalmente la curva caratteristica di magnetizzazione B = f(H) e le specifiche perdite nel ferro vFE = f(B). Magnetizzando il pacco lamellare dello statore si può controllare su piccola scala l'isolamento tra i lamierini. Vengono rilevati gli errori che causano un riscaldamento locale inammissibile del pacco lamellare dello statore.
. /
-f Frequenza di eccitazione w1 Numero di spire dell'eccitatrice U1 Tensione di eccitazione w2 Numero di spire misurate U2 Tensione misurata Pw Potenza attiva
I1 Corrente di eccitazione BJ Massima induzione del giogo
①
Wattmetro 7KB 4306 I valori I, U2, Pw, cos φ vengono visualizzati sul wattmetro.Figura 3-26 Esempio di configurazione della prova
Prove 3.2 Prove supplementari
Il test viene effettuato applicando un'induzione definita nel pacco lamellare fissando bobine simili a un avvolgimento del trasformatore.
Figura 3-27 Statore
Svolgimento della prova
1. I cavi per l'avvolgimento prestabilito dell'eccitatrice con il numero di spire w1 vengono posati sul tratto più corto attorno al pacco di lamierini. I cavi possono anche avvolgere la custodia.
Le spire vengono distribuite il più possibile uniformemente attorno alla circonferenza.
L'avvolgimento di misura con il numero di spire w2 viene posato opzionalmente in una scanalatura attorno al giogo del pacco di lamierini dello statore, nonché tra il pacco stesso e la piastra di pressione. L'avvolgimento viene posato sul dorso del pacco lamellare e
intrecciato sulla parte restante del conduttore.
2. La tensione sulle bobine di prove viene aumentata finché il nucleo toroidale non è
magnetizzato quasi all'induzione nominale. In questo modo il pacco di lamierini dello statore si scalda.
3. Durante il periodo di misura di 30 min si sorveglia continuamente l'andamento della temperatura con una videocamera termica.
Prove
3.2 Prove supplementari
4. I diagrammi termici dei punti caldi vengono registrati in diversi istanti per documentare l'andamento della temperatura.
Figura 3-28 Esempio di diagramma termico
5. Opzionalmente viene registrata una curva caratteristica di magnetizzazione per determinare le perdite specifiche nel ferro con una magnetizzazione in costante aumento del nucleo toroidale.
Risultato
È possibile individuare ed eventualmente analizzare le differenze rispetto ad altre macchine. La prova superata viene confermata in un certificato 3.1 o, in caso di ordinazione di un collaudo del cliente, in un certificato 3.2.
3.2.2.7 Prova della tensione impulsiva su bobine singole ("Special Surge Test of Coils") Nozioni di base
• API 4th edition: 4.3.4.2.1
• API 5th edition: 6.3.4.2.1
• IEC 60034-15
Viene dimostrata la resistenza alla tensione pulsante dell'isolamento principale, delle spire e degli strati su due bobine singole prodotte separatamente. Le bobine vengono prodotte negli stessi processi di produzione dai medesimi lotti di materiale dell'avvolgimento della macchina.
L'impregnazione ha luogo in modelli di cave le cui dimensioni corrispondono alle cave del pacco lamellare, e nello stesso processo di impregnazione dell'avvolgimento.
La prova della tensione impulsiva ha luogo in due circuiti di prova diversi:
• Prova dell'isolamento principale (= scanalatura e controllo del potenziale)
• Prova dell'isolamento delle spire o degli strati (= isolamento tra i conduttori)
Prove 3.2 Prove supplementari
*HQHUDWRUHGLPSXOVL ,VRODPHQWRGHOOHVSLUH
Figura 3-29 Schema di principio della prova di tensione impulsiva
Di norma vengono applicati i requisiti e i criteri secondo IEC 60034-15. Inoltre i requisiti che ne derivano, ad es. le specifiche del cliente, devono essere concordati individualmente.
Tabella 3-4 Criteri di prova secondo IEC 60034-15
Prova Ampiezza Tempo di salita Tempo di dimezza‐
mento dello strappo Numero di im‐
pulsi
I valori dipendono dall'impedenza delle bobine e del circuito di prova e si attestano solitamente tra 5 ... 10 µs.
Tabella 3-5 Criteri di prova secondo API 541 5th edition
Prova Ampiezza/
Tensione di prova
Tempo di salita Tempo di dimezza‐
mento dello strappo Numero di im‐
pulsi Misura di scarica par‐
ziale solo per le bobi‐
ne dotate di disposi‐
Svolgimento della prova
1. La tensione viene aumentata di circa il 50% dell'ampiezza della tensione di prova da applicare in incrementi di circa 3 kV fino alla tensione impulsiva massima richiesta. Per ogni livello di tensione vengono applicati tre picchi di tensione.
2. Con la tensione impulsiva massima vengono applicati come minimo i picchi di tensione indicati nella rispettiva tabella.
3. Per le prove secondo API 5th edition oppure secondo IEC 60034-15, durante il test
dell'isolamento principale finale la tensione di prova viene aumentata fino a raggiungere la resistenza dell'isolamento principale o la rigidità dielettrica della distanza in aria ("breakdown test").
Risultato
Con le tensioni impulsive massime richieste non deve verificarsi alcuna scarica disruptiva dell'isolamento principale o delle spire. Durante la prova ogni valore della tensione impulsiva viene messo a verbale. La forma della curva viene rappresentata visivamente per garantire il riconoscimento degli errori in caso di scostamenti nella forma della curva con tensione crescente.
La prova superata viene confermata in un certificato 3.1 o, in caso di ordinazione di un collaudo del cliente, in un certificato 3.2. Contiene i risultati della prova e la rappresentazione delle forme delle curve della tensione.
3.2.2.8 Misura di scariche parziali sull'avvolgimento/macchina ("Partial discharge test") Nozioni di base
• API 5th edition: 6.3.4.6
• La misurazione viene effettuata conformemente a IEC 60034-27-1
Con la misura delle scariche parziali è possibile rilevare le scariche elettriche in spazi vuoti o interstizi (inclusioni di gas) all'interno dell'isolamento o nelle interfacce, ad es. nelle superfici di isolamento. Contrariamente alla misura del fattore di perdita ad effetto integrante, la misura di scariche parziali ha un carattere differenziante. Permette di rilevare anche punti deboli dell'isolamento localmente limitati.
Vengono misurate le scariche di impulsi singoli apparenti q in un campo di frequenza a banda larga in funzione dell'intensità della tensione alternata applicata. Nei valori registrati sono significative, tra l'altro, la tensione di inizio scarica parziale, la carica di impulsi massima alla tensione di fase UN/√3 (tensione di esercizio dell'avvolgimento verso terra) e alla tensione nominale UN. Si possono inoltre misurare la distribuzione delle fasi, la frequenza e la polarità delle scariche. Questo fornisce ulteriori informazioni sull'origine e il significato delle scariche.
Prove 3.2 Prove supplementari
Sulla base di altre misurazioni di diagnostica e preferibilmente di analisi di tendenza, è possibile valutare lo stato dell'isolamento.
6LVWHPDGLPLVXUD
7(
,PSXOVRGL
FDOLEUD]LRQH
8QLW¢GL
DFFRSSLDPHQWR
&RQGHQVDWRUHGL
DFFRSSLDPHQWR )RQWHGLWHQVLRQH
$YYROJLPHQWR
Figura 3-30 Circuito di misura per la misura di scariche parziali
• Sistema di misura di scariche parziali a banda larga conforme ai requisiti secondo IEC 60270
• Sorgente di tensione regolabile
Esecuzione della misura
1. Le scariche parziali sono misurate con tensione di prova sia crescente sia decrescente tra 0 e UN, eventualmente fino a 1,2 UN.
2. Tutti gli eventi di scariche parziali vengono memorizzati con i dati relativi a fase, ora, ampiezza e polarità e analizzati con il software utilizzato.
3. Risultati essenziali:
– scariche massime di impulsi singoli apparenti in funzione della tensione (curve Q(U)) – modelli di scariche parziali (ampiezze relative alle fasi e frequenza delle scariche parziali) – Distribuzione della frequenza riferita all'ampiezza delle scariche parziali
4. La misura viene registrata, nel limite del possibile, per l'intero avvolgimento U+V+W.
Opzionalmente vengono registrate anche le fasi U, V, W
Se il punto stella è accessibile, vengono registrati anche i valori per X, Y, Z e X+Y+Z.
5. I valori delle scariche parziali vengono misurati e documentati.
Risultato Prove
3.2 Prove supplementari
L'esito positivo della prova è confermato in un certificato 3.1.
Prove 3.2 Prove supplementari
3.2.2.9 Registrazione della caratteristica del funzionamento a vuoto e separazione delle perdite
Nozioni di base
La caratteristica del funzionamento a vuoto serve a determinare le perdite nel ferro e le perdite per attrito del motore.
La caratteristica del funzionamento a vuoto viene registrata dopo la stabilizzazione delle perdite nel funzionamento a vuoto. Le perdite nel funzionamento a vuoto vengono considerate stabilizzate in base ai seguenti criteri:
• Se la potenza a vuoto registrata durante la misura sulla macchina fredda in due misure consecutive con un intervallo di 30 min. cambia al massimo del 3%.
• Se la prova a vuoto viene eseguita immediatamente dopo la prova di carico.
Svolgimento della prova
Misura della caratteristica del funzionamento a vuoto
1. Viene misurata la resistenza dell'avvolgimento del motore a freddo.
2. Le grandezze U0, I0, P0 vengono misurate a una frequenza costante per otto valori di tensione nel campo da 110 % a 30 % UN in ordine decrescente.
3. La caratteristica del funzionamento a vuoto viene creata applicando Pk e I0 su U0².
Le perdite costanti Pk sono perdite nel funzionamento a vuoto a cui sono sottratte le perdite dell'avvolgimento nel funzionamento a vuoto PS0 con resistenza dell'avvolgimento della macchina a freddo (R) e corrente di funzionamento a vuoto (I0).
Pk = P0 - PS0
Ps0 = 1,5 · I0² · R
Le perdite costanti sono una somma delle perdite per attrito e ventilazione Pfw e delle perdite del ferro Pfe.
Prove
3.2 Prove supplementari
Separazione delle perdite
1. Le perdite per attrito Pfw vengono calcolate in base alla caratteristica del funzionamento a vuoto tramite estrapolazione del grafico Pk relativo alla tensione 0 V.
881 t
,$ 3N: ,$ 3N:
Figura 3-31 Calcolo delle perdite per attrito in base alla caratteristica del funzionamento a vuoto 2. Le perdite del ferro Pfe = P0 – PS0 – Pfw nel punto nominale vengono determinate a partire dalla
caratteristica del funzionamento a vuoto alla tensione Ui ridotta di una quantità pari alla caduta di tensione ohmica nell'avvolgimento primario.
8 8y,y5yFRV˳,y5yVLQ˳
L
Risultato
I risultati della prova vengono confermati in un certificato 3.1 o, in caso di ordinazione di un collaudo del cliente, in un certificato 3.2.
Prove 3.2 Prove supplementari
3.2.2.10 Registrazione della caratteristica di cortocircuito e delle perdite per cortocircuito Nozioni di base
La registrazione della caratteristica di cortocircuito permette di controllare l'esecuzione e l'avvolgimento del rotore e la simmetria elettrica.
Svolgimento della prova
1. In caso di rotore bloccato meccanicamente, il motore viene alimentato con frequenza nominale e tensione variabile. La tensione (tensione di cortocircuito) viene variata fino a che non si impostano i valori predefiniti per le correnti statoriche.
2. Di norma vengono registrati tre punti di misura al 50 %, 100 % e 160 % della corrente nominale.
La tensione di cortocircuito viene messa a confronto con la direttiva di prova interna e la simmetria elettrica viene controllata in diverse fasi.
Con i risultati della caratteristica di cortocircuito si possono inoltre formulare indicazioni sulla coppia di spunto e sulla corrente di spunto.
Risultato
Nel protocollo delle misure vengono riportati i valori di misura in forma tabulare. La prova superata viene confermata in un certificato 3.1 o, in caso di ordinazione di un collaudo del cliente, in un certificato 3.2.
Vedere anche
Prova di cortocircuito (Pagina 36) Prove
3.2 Prove supplementari
3.2.2.11 Registrazione della caratteristica di carico Nozioni di base
La caratteristica di carico è necessaria per la determinazione delle perdite in funzione del carico.
Fornisce i dati caratteristici della macchina in vari stati di carico. A seconda della caratteristica di carico (schema di esercizio), si possono trarre conclusioni sui punti di lavoro nel funzionamento successivo.
Una caratteristica di carico significativa con motore a caldo viene registrata dopo il
riscaldamento di carico. Se la caratteristica di carico (opzione F18/F19) è stata ordinata senza ciclo di riscaldamento di carico (opzione F04/F05), viene registrata con motore a freddo.
Svolgimento della prova
La prova viene eseguita sul motore a caldo se è stato ordinato il ciclo di riscaldamento sotto carico (opzione F04/F05). Se non è stato ordinato alcun ciclo di riscaldamento di carico, la caratteristica di carico viene registrata a motore freddo.
La misura comincia con il punto di carico maggiore e termina con quello minore.
Per ogni punto di carico vengono registrate le grandezze U, I, P1, R, n, f, T.
1. La resistenza viene misurata prima della registrazione del primo punto di carico. Questa resistenza viene utilizzata per tutti i punti di carico.
2. La macchina viene caricata in un campo compreso tra 25 % e 150 % PN su sei punti di carico.
– Quattro punti di carico vengono registrati in modo uniformemente distribuito in un campo tra 25 % e 100 % PN.
– Due punti di carico vengono registrati a 110 % e a 125 % PN.
In base alla norma, la resistenza R viene misurata prima del punto di carico maggiore e dopo quello minore.
• Come resistenza per 100 % PN e punti di carico superiori si applica il valore registrato prima del punto di carico massimo.
• Come resistenza per i punti di carico inferiori a 100 % PN deve applicarsi il valore che è stato rilevato nella regolazione lineare del carico, utilizzando la resistenza prima del punto di carico maggiore e dopo il punto di carico inferiore con 25 % PN.
Di regola l'esecuzione della prova di carico è così rapida (< 5 min) che la ridotta variazione di temperatura verificatasi durante la registrazione della caratteristica di carico ha un'influenza secondaria sulla resistenza. Il motivo della ridotta variazione di temperatura è da attribuire alla elevata costante di tempo termica del motore. Questo interessa tutti i motori SIMOTICS HV e SIMOTICS TN.
Per tale motivo è possibile utilizzare, in deroga alla norma ma a vantaggio del cliente, la resistenza misurata prima del punto di carico maggiore per tutti i punti di carico.
Prove 3.2 Prove supplementari
Risultato
A partire dai valori di misura viene creata una caratteristica di carico con informazioni relative a cos φ, I e n. Il risultato viene confermato in un certificato 3.1 o, in caso di ordinazione di un collaudo del cliente, in un certificato 3.2.
Q JLULPLQ
Figura 3-32 Esempio caratteristica di carico
Vedere anche
Calcolo del rendimento a partire dalle singole perdite (Pagina 101) Prove
3.2 Prove supplementari
3.2.2.12 Registrazione della coppia di spunto e della corrente di spunto