ITMI20111194A1 - DEVICE AND METHOD TO PERFORM THERMAL RESISTANCE TESTS ON AT LEAST ONE STATHY BAR OF AN ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“DISPOSITIVO E METODO PER ESEGUIRE TEST DI RESISTENZA TERMICA SU ALMENO UNA BARRA STATORICA DI UNA MACCHINA ELETTRICA†`` DEVICE AND METHOD FOR PERFORMING THERMAL RESISTANCE TESTS ON AT LEAST ONE STATOR BAR OF AN ELECTRIC MACHINE⠀
La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo e ad un metodo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica. The present invention relates to a device and a method for performing thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine.
Le barre statoriche delle macchine elettriche sono soggette a variazioni di temperatura cicliche comprese tra 40°C e 130°C. Essendo sostanzialmente composte da un fascio di conduttori di rame isolati da una guaina esterna avente un coefficiente di dilatazione termica diverso dal rame, le barre statoriche sono spesso soggette a sforzi di taglio in corrispondenza dell’interfaccia isolante-rame che possono determinare danneggiamenti irreversibili ed un peggioramento evidente delle prestazioni dielettriche. The stator bars of electric machines are subject to cyclic temperature variations between 40 ° C and 130 ° C. Being substantially composed of a bundle of copper conductors insulated by an external sheath having a coefficient of thermal expansion different from copper, the stator bars are often subject to shear stresses at the insulating-copper interface which can cause irreversible damage and an evident deterioration of the dielectric performance.
Negli ultimi anni, le normative in materia di sicurezza energetica hanno imposto, oltre ai classici requisiti di resistenza elettrica (voltage endurance), dei requisiti di resistenza termica (thermal endurance) per le barre statoriche. In recent years, energy safety regulations have imposed, in addition to the classic electrical resistance requirements (voltage endurance), thermal endurance requirements for stator bars.
È nata quindi l’esigenza di disporre di dispositivi in grado di sottoporre le barre statoriche a cicli di fatica termica e di monitorarne il comportamento e qualificarne le prestazioni. Therefore, the need arose to have devices capable of subjecting the stator bars to thermal fatigue cycles and to monitor their behavior and qualify their performance.
In particolare, la normativa richiede che le barre statoriche siano sottoposte ad un numero predefinito di cicli termici (500), definiti da una fase di riscaldamento e da una fase di raffreddamento. In particular, the standard requires that the stator bars be subjected to a predefined number of thermal cycles (500), defined by a heating phase and a cooling phase.
Il documento CN 101718661 descrive un dispositivo per eseguire tali test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica. Document CN 101718661 describes a device for performing such thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine.
Tale dispositivo comprende un alimentatore di corrente alternata, almeno due barre statoriche collegate all’alimentatore di corrente in modo tale che la corrente generata circoli nella barre statoriche per riscaldarle ed almeno un dispositivo di controllo configurato per controllare l’alimentatore di corrente alternata. This device comprises an alternating current power supply, at least two stator bars connected to the power supply in such a way that the generated current circulates in the stator bars to heat them and at least one control device configured to control the alternating current power supply.
Tale dispositivo, tuttavia, necessita, in alcune circostanze, di un sistema di coibentazione per evitare dispersioni di calore e per raggiungere, all’interno delle barre, le temperature desiderate con le potenze di alimentazione disponibili. Ciò comporta l’insorgenza di complicazioni costruttive ed un incremento dei costi di realizzazione del dispositivo. However, this device requires, in some circumstances, an insulation system to avoid heat dispersion and to reach, inside the bars, the desired temperatures with the power available. This entails the onset of constructive complications and an increase in the costs of making the device.
Oltretutto, il sistema di coibentazione dovrà essere dimensionato in base agli ingombri delle barre statoriche da testare. Di conseguenza, la presenza del sistema di coibentazione limita l’applicabilità del dispositivo a barre statoriche di macchine elettriche di taglia diversa e con barre aventi ingombri molto differenti tra loro. Furthermore, the insulation system must be sized according to the dimensions of the stator bars to be tested. Consequently, the presence of the insulation system limits the applicability of the stator bar device of electric machines of different sizes and with bars having very different dimensions.
È uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un dispositivo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica che sia semplificato rispetto ai dispositivi di tipo noto e per il quale non sia necessario un sistema di coibentazione. It is an object of the present invention to provide a device for performing thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine which is simplified with respect to known devices and for which an insulation system is not required.
In particolare, Ã ̈ uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un dispositivo per eseguire test di resistenza termica in grado di testare barre statoriche di macchine elettriche di tutte le taglie. In particular, it is an object of the present invention to provide a device for carrying out thermal resistance tests capable of testing stator bars of electrical machines of all sizes.
In accordo con tali scopi la presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica comprendente: In accordance with these purposes, the present invention relates to a device for performing thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine comprising:
- un alimentatore configurato per generare una corrente; - a power supply configured to generate a current;
- almeno una prima barra statorica collegata all’alimentatore in modo tale che la corrente generata circoli nella prima barra statorica; - at least one first stator bar connected to the power supply in such a way that the generated current circulates in the first stator bar;
- un dispositivo di controllo configurato per controllare l’alimentatore; - a control device configured to control the power supply;
il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che l’alimentatore à ̈ configurato per generare una corrente continua. the device being characterized by the fact that the power supply is configured to generate a direct current.
È un ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica che sia semplificato rispetto ai metodi di tipo noto e che non richieda l’uso di un sistema di coibentazione. A further object of the present invention is to provide a method for performing thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine which is simplified with respect to known methods and which does not require the use of an insulation system.
In accordo con tali scopi, la presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica comprendente la fase di generare una corrente per alimentare almeno una prima barra statorica collegata all’alimentatore; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di generare una corrente continua. In accordance with these purposes, the present invention relates to a method for carrying out thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine comprising the step of generating a current to supply at least one first stator bar connected to the power supply; the method being characterized in that it generates a direct current.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear clear from the following description of a non-limiting example of its implementation, with reference to the figures of the annexed drawings, in which:
– la figura 1 à ̈ una rappresentazione schematica di un dispositivo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica secondo la presente invenzione; - figure 1 is a schematic representation of a device for performing thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine according to the present invention;
– la figura 2 à ̈ una vista schematica in sezione di una barra statorica sottoposta a test col dispositivo di figura 1; - figure 2 is a schematic sectional view of a stator bar subjected to test with the device of figure 1;
– la figura 3 à ̈ una rappresentazione schematica a blocchi di un dettaglio del dispositivo di figura 1; - figure 3 is a schematic block representation of a detail of the device of figure 1;
– la figura 4 illustra schematicamente un diagramma dell’andamento di un possibile ciclo termico in accordo alle normative vigenti. - figure 4 schematically illustrates a diagram of the trend of a possible thermal cycle in accordance with the regulations in force.
In figura 1 Ã ̈ indicato con il numero di riferimento 1 un dispositivo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica 2 di una macchina elettrica (non illustrata nelle figure allegate). In Figure 1, the reference number 1 indicates a device for carrying out thermal resistance tests on at least one stator bar 2 of an electric machine (not illustrated in the attached figures).
Il dispositivo 1 comprende un circuito 3, un dispositivo di controllo 4, un gruppo di rilevatori di temperatura 5 e mezzi di raffreddamento 6. The device 1 comprises a circuit 3, a control device 4, a group of temperature detectors 5 and cooling means 6.
Il circuito 3 comprende un alimentatore 7, atto a generare una corrente continua iDC, almeno una barra statorica 2 disposta in modo tale da essere attraversata dalla corrente iDC, ed un rilevatore di corrente 8, configurato per rilevare la corrente effettiva iEFFche circola nel circuito 3 e alimentarla al dispositivo di controllo 4. The circuit 3 comprises a power supply 7, adapted to generate a direct current iDC, at least one stator bar 2 arranged in such a way as to be crossed by the current iDC, and a current detector 8, configured to detect the effective current iEFF circulating in the circuit 3 and power it to the control device 4.
La corrente iDCche attraversa la barra statorica 2 determina un aumento della temperatura della barra stesse per effetto Joule. Pertanto, attraverso il controllo della corrente iDCgenerata dall’alimentatore 7, à ̈ possibile regolare la temperatura della barra statorica 2. The current iDC which crosses the stator bar 2 causes an increase in the temperature of the bar itself due to the Joule effect. Therefore, by controlling the iDC current generated by the power supply 7, it is possible to regulate the temperature of the stator bar 2.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, le barre statoriche 2 sono quattro: una barra statorica 2a pilota, una barra statorica 2b, una barra statorica 2c e una barra statorica 2d. In the non-limiting example described and illustrated here, the stator bars 2 are four: a stator bar 2a pilot, a stator bar 2b, a stator bar 2c and a stator bar 2d.
Resta inteso che il numero delle barre statoriche 2 sottoposte a test possa variare da due (una barra pilota e una barra da testare) a N in funzione della capacità del dispositivo 1 e del tipo di barre statoriche da testare. Preferibilmente il numero di barre statoriche 2 à ̈ pari per evitare collegamenti lunghi e complessi tra le barre statoriche e l’alimentatore 7. It is understood that the number of stator bars 2 subjected to test can vary from two (a pilot bar and a bar to be tested) to N depending on the capacity of the device 1 and the type of stator bars to be tested. Preferably the number of stator bars 2 is equal to avoid long and complex connections between the stator bars and the power supply 7.
Con riferimento alla figura 2, ciascuna barra statorica 2a, 2b, 2c, 2d à ̈ definita sostanzialmente da un’anima conduttiva 9 interna (schematicamente rappresentata in figura 2 per ragione di semplicità ), preferibilmente definita da due colonne di piattine in rame (non visibili), e da un rivestimento isolante 10 esterno (schematicamente rappresentato in figura 2 per ragioni di semplicità ). With reference to Figure 2, each stator bar 2a, 2b, 2c, 2d is substantially defined by an internal conductive core 9 (schematically represented in Figure 2 for the sake of simplicity), preferably defined by two columns of copper strips ( not visible), and by an external insulating coating 10 (schematically represented in Figure 2 for reasons of simplicity).
Con riferimento alla figura 1, la barra statorica 2a pilota, la barra statorica 2b, la barra statorica 2c e la barra statorica 2d sono disposte in serie, in modo tale che ciascuna barra statorica 2a, 2b, 2c, 2d sia attraversata dalla corrente iDC. With reference to Figure 1, the stator bar 2a pilots, the stator bar 2b, the stator bar 2c and the stator bar 2d are arranged in series, so that each stator bar 2a, 2b, 2c, 2d is crossed by the current iDC .
In questo modo tutte le barre statoriche 2a, 2b, 2c, 2d disposte in serie avranno la stessa temperatura essendo attraversate dalla stessa corrente iDC. In this way, all the stator bars 2a, 2b, 2c, 2d arranged in series will have the same temperature being crossed by the same current iDC.
Nel dettaglio, le barre statoriche 2a, 2b, 2c, 2d sono collegate tra loro mediante degli elementi di connessione 11 elettrica. In detail, the stator bars 2a, 2b, 2c, 2d are connected to each other by means of electrical connection elements 11.
L’alimentatore 7 à ̈ collegato alla rete elettrica 12 e comprende un raddrizzatore 13, configurato per convertire la corrente alternata iACproveniente dalla rete elettrica 12 in corrente continua iDC, un rilevatore di tensione 14a configurato per rilevare la tensione V ai capi dell’alimentatore 7 ed un rilevatore di corrente 14b configurato per rilevare la corrente iDCgenerata dall’alimentatore 7. The power supply 7 is connected to the electrical network 12 and comprises a rectifier 13, configured to convert the alternating current iAC coming from the electrical network 12 into direct current iDC, a voltage detector 14a configured to detect the voltage V across the power supply 7 and a current detector 14b configured to detect the iDC current generated by the power supply 7.
Preferibilmente, il raddrizzatore 13 à ̈ pilotato da un segnale di controllo UCcalcolato dal dispositivo di controllo 4, come vedremo in dettaglio più avanti. Preferably, the rectifier 13 is driven by a control signal UC calculated by the control device 4, as we will see in detail further on.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il raddrizzatore 13 comprende un trasformatore (non illustrato per semplicità ) ed un ponte a tiristori. In the non-limiting example described and illustrated here, the rectifier 13 comprises a transformer (not illustrated for simplicity) and a thyristor bridge.
Il trasformatore ha il compito di fornire un livello di tensione adeguato al ponte di tiristori. The transformer has the task of providing an adequate voltage level to the thyristor bridge.
Il livello di tensione che deve fornire il trasformatore viene impostato in fase di inizio prova in funzione dell’impedenza delle barre statoriche 2 che si intendono testare. Se l’impedenza à ̈ bassa, ad esempio nel caso di barre statoriche 2 piccole, il valore di tensione impostato sul trasformatore à ̈ basso, mentre per barre statoriche 2 più grandi viene impostato un livello di tensione più elevato. The voltage level to be supplied by the transformer is set during the test start phase according to the impedance of the stator bars 2 to be tested. If the impedance is low, for example in the case of small stator bars 2, the voltage value set on the transformer is low, while for larger stator bars 2 a higher voltage level is set.
Il ponte a tiristori à ̈, invece, pilotato dal segnale di controllo UCcalcolato dal dispositivo di controllo 4, come vedremo in dettaglio più avanti. The thyristor bridge is, on the other hand, driven by the control signal UC calculated by the control device 4, as we will see in detail further on.
Il gruppo di rilevatori di temperatura 5 comprende un primo rilevatore di temperatura 15, atto a rilevare la temperatura interna TINTdell’anima conduttiva 9 (figura 2) della barra statorica 2a pilota, due rilevatori di temperatura 16, atti a rilevare la temperatura esterna TCONNdi due connettori 11 e un rilevatore di temperatura 17 configurato per rilevare la temperatura esterna TEXTdel rivestimento isolante 10. The group of temperature detectors 5 comprises a first temperature detector 15, suitable for detecting the internal temperature TINT of the conductive core 9 (figure 2) of the second pilot stator bar, two temperature detectors 16, suitable for detecting the external temperature TCONNdi two connectors 11 and a temperature detector 17 configured to detect the external temperature TEXT of the insulating coating 10.
In particolare, la temperatura interna TINTviene rilevata esclusivamente sulla sola barra statorica 2a pilota, per evitare di forare le barre statoriche 2b, 2c e 2d che dovranno, preferibilmente, essere sottoposte anche a test di resistenza elettrica. Come già sottolineato precedentemente, la temperatura interna TINTdella barra statorica 2a pilota à ̈ sostanzialmente uguale alla temperatura interna delle barre statoriche 2b, 2c, 2d disposte in serie alla barra statorica 2a pilota. In particular, the internal temperature TINT is measured exclusively on the stator bar 2a pilot only, to avoid drilling the stator bars 2b, 2c and 2d which must preferably also be subjected to electrical resistance tests. As previously pointed out, the internal temperature TINT of the stator bar 2a is substantially equal to the internal temperature of the stator bars 2b, 2c, 2d arranged in series with the stator bar 2a.
Il rivestimento isolante 10 (figura 2) della barra statorica 2a pilota viene, infatti, forato per consentire al primo rilevatore 15 di entrare in contatto diretto con l’anima conduttrice 9 e rilevarne la temperatura interna TINT. The insulating coating 10 (Figure 2) of the stator bar 2a is, in fact, perforated to allow the first detector 15 to come into direct contact with the conductive core 9 and detect its internal temperature TINT.
La barra statorica 2a pilota non sarà quindi riutilizzabile per ulteriori accertamenti (ad esempio test di resistenza elettrica), ma viene utilizzata esclusivamente all’interno del dispositivo 1 per monitorare l’andamento della temperatura interna TINTdelle barre statoriche 2b, 2c, 2d. The 2a pilot stator bar will therefore not be reusable for further investigations (for example electrical resistance tests), but is used exclusively inside the device 1 to monitor the trend of the internal temperature TINT of the stator bars 2b, 2c, 2d.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, i rilevatori di temperatura 16 rilevano la temperatura TCONNdei connettori 11 collegati alla barra statorica 2a pilota. In the non-limiting example described and illustrated here, the temperature detectors 16 detect the TCONN temperature of the connectors 11 connected to the stator bar 2a.
Preferibilmente, i rilevatori 15, 16 e 17 sono termocoppie. Preferably, the detectors 15, 16 and 17 are thermocouples.
Il dato di temperatura interna TINT, il dato di temperatura di connessione TCONNed il dato di temperatura esterna TEXTrilevati vengono alimentati al dispositivo di controllo 4. The internal temperature data TINT, the connection temperature data TCONN and the external temperature data TEX Tretected are fed to the control device 4.
Con riferimento alla figura 3, il dispositivo di controllo 4 comprende un modulo di regolazione corrente 20, un modulo di monitoraggio 21 ed un modulo di regolazione raffreddamento 22. With reference to Figure 3, the control device 4 comprises a current regulation module 20, a monitoring module 21 and a cooling regulation module 22.
Il modulo di regolazione corrente 20 Ã ̈ configurato per generare un segnale di controllo UCin grado di regolare la corrente iDCche deve circolare nel circuito 3. The current regulation module 20 is configured to generate a control signal UC capable of regulating the current iDC which must circulate in circuit 3.
In particolare, il modulo di regolazione corrente 20 comanda il raddrizzatore 13 per modulare l’ampiezza della corrente iDCin modo tale da rispettare i valori di temperatura di riferimento T* e i tempi di riferimento t*. In particular, the current regulation module 20 controls the rectifier 13 to modulate the amplitude of the current iDC in such a way as to respect the reference temperature values T * and the reference times t *.
Qui e nel seguito con tempi di riferimento t* si intendono i tempi di riferimento per raggiungere i valori di riferimento di temperatura T*. Here and in the following, reference times t * mean the reference times for reaching the reference temperature values T *.
I valori di temperatura di riferimento T* e i tempi di riferimento t* sono definiti dalle normative e vanno rispettati sia durante la fase di salita di temperatura che durante la fase di discesa di temperatura, come illustrato nel diagramma di figura 4, il quale rappresenta l’andamento di un possibile ciclo termico. The reference temperature values T * and the reference times t * are defined by the regulations and must be respected both during the temperature increase phase and during the temperature decrease phase, as illustrated in the diagram in figure 4, which represents the € ™ trend of a possible thermal cycle.
In dettaglio, il modulo di regolazione corrente 20 riceve il valore di temperatura interna TINTrilevato dal primo rilevatore 15 e lo confronta con il valore di temperatura di riferimento T* calcolando un errore di temperatura eT=TINT-T*. In detail, the current regulation module 20 receives the internal temperature value TINT detected by the first detector 15 and compares it with the reference temperature value T * by calculating a temperature error eT = TINT-T *.
Al contempo il modulo di regolazione corrente 20 calcola il tempo rimanente etnecessario per raggiungere la temperatura di riferimento T* come differenza tra il tempo di riferimento t* e l’istante attuale (et=t*-t), supponendo il tempo di inizio prova pari a zero. At the same time, the current regulation module 20 calculates the remaining time et necessary to reach the reference temperature T * as the difference between the reference time t * and the current instant (et = t * -t), assuming the start time zero proof.
Sulla base dell’errore di temperatura eT, del tempo rimanente ete sulla base della corrente rilevata iEFF, il modulo di regolazione corrente 20 calcola il segnale di controllo UCper comandare il ponte a tiristori del raddrizzatore 13 in modo tale che l’alimentatore 7 generi una corrente iDCche soddisfi i valori di riferimento di temperatura T* e tempo t*. On the basis of the temperature error eT, of the remaining time ete on the basis of the detected current iEFF, the current regulation module 20 calculates the control signal UC to control the thyristor bridge of the rectifier 13 so that the power supply 7 generates a current iDC which satisfies the reference values of temperature T * and time t *.
Il modulo di regolazione corrente 20, così configurato, regola la corrente continua iDCindipendentemente dalle condizioni di temperatura ambiente, dal valore di conducibilità termica del rivestimento isolante 10 e dai coefficienti di scambio convettivo tra la superficie del rivestimento isolante 10 e l’ambiente esterno. The current regulation module 20, thus configured, regulates the direct current iDC regardless of the ambient temperature conditions, the thermal conductivity value of the insulating coating 10 and the convective exchange coefficients between the surface of the insulating coating 10 and the external environment .
Il raggiungimento dell’obiettivo (temperatura di riferimento T* nel tempo di riferimento t* previsto) à ̈, quindi, svincolato dalla temperatura ambiente e dallo spessore del rivestimento isolante 10. The achievement of the target (reference temperature T * in the expected reference time t *) is therefore independent of the ambient temperature and the thickness of the insulating coating 10.
Il modulo di monitoraggio 21 Ã ̈ sostanzialmente configurato per monitorare parametri e generare un blocco del dispositivo 1 quando alcuni dei parametri monitorati superano i livelli di sicurezza. The monitoring module 21 is basically configured to monitor parameters and generate a block of device 1 when some of the monitored parameters exceed the safety levels.
In particolare, il modulo di monitoraggio 21 monitora il numero di cicli NC, la temperatura interna TINT,la tensione V ai capi dell’alimentatore 7, la corrente iDCgenerata dall’alimentatore 7 e la temperatura di connessione TCONNdei connettori 11. In particular, the monitoring module 21 monitors the number of NC cycles, the internal temperature TINT, the voltage V across the power supply 7, the iDC current generated by the power supply 7 and the connection temperature TCONN of the connectors 11.
Quando il numero di cicli NCÃ ̈ pari al numero di cicli previsti dalla norma (circa 500), il modulo di monitoraggio genera un segnale di arresto STOP del dispositivo 1. When the number of NC cycles is equal to the number of cycles required by the standard (approximately 500), the monitoring module generates a STOP signal from device 1.
Quando la temperatura interna TINTsupera un valore di soglia, il modulo di monitoraggio 21 genera un segnale di arresto STOP del dispositivo 1. When the internal temperature TINT exceeds a threshold value, the monitoring module 21 generates a STOP signal of device 1.
Il valore di soglia della temperatura interna TINTÃ ̈, preferibilmente, di 170°C circa. The threshold value of the internal temperature TINT is preferably approximately 170 ° C.
La tensione V ai capi dell’alimentatore 7, la corrente iDCgenerata dall’alimentatore 7 e la temperatura di connessione TCONNdei connettori 11 vengono registrate dal modulo di monitoraggio 21 per consentire l’individuazione di eventuali anomalie di funzionamento. The voltage V at the ends of the power supply 7, the iDC current generated by the power supply 7 and the connection temperature TCONN of the connectors 11 are recorded by the monitoring module 21 to allow the identification of any operating anomalies.
Il modulo di regolazione raffreddamento 22 Ã ̈ configurato per selettivamente attivare i mezzi di raffreddamento 6 al fine di rispettare i valori di temperatura di riferimento T* e i tempi di riferimento t* definiti dalle normative sia in fase di salita di temperatura che in fase di discesa di temperatura. The cooling regulation module 22 is configured to selectively activate the cooling means 6 in order to respect the reference temperature values T * and the reference times t * defined by the regulations both in the temperature rise and in the descent phase. of temperature.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, i mezzi di raffreddamento 6 comprendono tre ventilatori 28 (vedi figura 1), disposti in prossimità delle barre statoriche 2 per agevolarne il raffreddamento quando necessario. In the non-limiting example described and illustrated here, the cooling means 6 comprise three fans 28 (see Figure 1), arranged in proximity to the stator bars 2 to facilitate their cooling when necessary.
Il numero di ventilatori 28 dipende dalle dimensioni delle barre statoriche 2; più le barre statoriche 2 sono grandi maggiore dovrà essere il numero di ventilatori 28 per garantire un raffreddamento uniforme. The number of fans 28 depends on the size of the stator bars 2; the larger the stator bars 2 are, the greater the number of fans 28 must be to ensure uniform cooling.
Il modulo di regolazione raffreddamento 22 à ̈ configurato per attivare uno o più ventilatori 28 qualora la regolazione della corrente iDCmediante il dispositivo di controllo 4 non sia sufficiente per rispettare le condizioni di temperatura di riferimento T* nei tempi di riferimento t*. The cooling regulation module 22 is configured to activate one or more fans 28 if the regulation of the current iDC by means of the control device 4 is not sufficient to respect the reference temperature conditions T * in the reference times t *.
Preferibilmente, tutti i ventilatori 28 sono azionati contemporaneamente per garantire un raffreddamento uniforme. Preferably, all fans 28 are operated simultaneously to ensure uniform cooling.
In uso, l’alimentatore 7 viene attivato per far circolare una corrente continua iDCnelle barre statoriche 2a, 2b, 2c e 2d. In use, the power supply 7 is activated to circulate a direct current iDC in the stator bars 2a, 2b, 2c and 2d.
La corrente continua iDCviene modulata dal dispositivo di controllo 4 in modo tale da replicare l’andamento di temperatura ciclico previsto dalle normative e illustrato nel diagramma di figura 4. The direct current iDC is modulated by the control device 4 in such a way as to replicate the cyclic temperature trend required by the standards and illustrated in the diagram in figure 4.
Il diagramma temperatura-tempo può assumere andamento lineare o esponenziale a seconda del tipo di controllo. The temperature-time diagram can be linear or exponential depending on the type of control.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la fase di discesa di temperatura à ̈ ottenuta impostando a zero la corrente continua iDCgenerata dall’alimentatore 7. In questo modo si ottiene un andamento esponenziale decrescente della temperatura delle barre statoriche 2. In the non-limiting example described and illustrated here, the temperature drop phase is obtained by setting the direct current iDC generated by the power supply 7 to zero. In this way, an exponential decreasing trend of the temperature of the stator bars 2 is obtained.
In alcuni casi, tuttavia, la fase di discesa della temperatura viene controllata tramite l’attivazione dei mezzi di raffreddamento 6. Tale controllo viene attivato principalmente durante i mesi caldi, in cui la temperatura dell’ambiente circostante il dispositivo 1 à ̈ alta, oppure durante i test di barre statoriche aventi elevata inerzia termica. Per le barre statoriche aventi bassa inerzia termica à ̈ necessario accoppiare l’iniezione di corrente continua iDCall’utilizzo dei ventilatori 28 per seguire l’andamento desiderato della temperatura in funzione del tempo. In some cases, however, the temperature drop phase is controlled by activating the cooling means 6. This control is activated mainly during the hot months, when the temperature of the environment surrounding the device 1 is high , or during the tests of stator bars having high thermal inertia. For stator bars with low thermal inertia it is necessary to couple the injection of direct current iDC to the use of the fans 28 to follow the desired trend of the temperature as a function of time.
Vantaggiosamente, il metodo e il dispositivo secondo la presente invenzione prevedono di alimentare il circuito 3 con corrente continua iDCinvece che con corrente alternata come descritto nel documento CN 101718661 dell’arte nota. Advantageously, the method and the device according to the present invention provide for supplying the circuit 3 with direct current iDC instead of alternating current as described in document CN 101718661 of the known art.
Il vantaggio di lavorare in corrente continua risiede nel fatto che la potenza da fornire alle barre statoriche 2 ha solo una componente attiva. The advantage of working in direct current lies in the fact that the power to be supplied to the stator bars 2 has only one active component.
L’impedenza ZAdi ciascuna barra statorica alimentata con corrente alternata à ̈, infatti, pari a ZA= R<2>+ ( w L )<2>, mentre l’impedenza ZCdi ciascuna barra statorica alimentata con corrente continua à ̈ pari a ZC= R essendo ω=0 in corrente continua. The impedance ZAdi of each stator bar fed with alternating current is, in fact, equal to ZA = R <2> + (w L) <2>, while the impedance ZC of each stator bar fed with direct current is equal a ZC = R being Ï ‰ = 0 in direct current.
La potenza in corrente alternata sarà quindi costituita da una componente attiva (responsabile dell’incremento di temperatura delle barre statoriche per effetto Joule ed utile per il dispositivo 1) e da una componente reattiva la quale, ai fini della prova di resistenza termica, non apporta alcun effetto utile. The AC power will therefore consist of an active component (responsible for the temperature increase of the stator bars due to the Joule effect and useful for device 1) and a reactive component which, for the purposes of the thermal resistance test, does not brings no useful effect.
È quindi particolarmente vantaggioso operare in corrente continua perché in questo modo à ̈ possibile ridurre le potenze in gioco a parità di effetto utile desiderato o di avere prestazioni migliori a parità di potenza assorbita. It is therefore particularly advantageous to operate in direct current because in this way it is possible to reduce the powers involved with the same desired useful effect or to have better performance with the same absorbed power.
Ad esempio, in regime di corrente continua vengono erogati 7000 A con 70 kVA di potenza, mentre in regime di corrente alternata con 125 kVA di potenza vengono erogati solamente 2600A. For example, in direct current regime 7000 A with 70 kVA of power are supplied, while in alternate current regime with 125 kVA of power only 2600A are supplied.
Grazie ai vantaggi sopra descritti, il dispositivo 1 secondo la presente invenzione può essere impiegato per testare anche barre di macchine elettriche di taglia grande senza la necessità di disporre di sistemi di coibentazione. Thanks to the advantages described above, the device 1 according to the present invention can also be used to test bars of large electric machines without the need for insulation systems.
Risulta infine evidente che al dispositivo e al metodo per eseguire test di resistenza termica su almeno una barra statorica di una macchina elettrica qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate. Finally, it is evident that modifications and variations can be made to the device and method for carrying out thermal resistance tests on at least one stator bar of an electric machine described here without departing from the scope of the attached claims.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001194A ITMI20111194A1 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | DEVICE AND METHOD TO PERFORM THERMAL RESISTANCE TESTS ON AT LEAST ONE STATHY BAR OF AN ELECTRIC MACHINE |
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| ITMI20111194A1 true ITMI20111194A1 (en) | 2012-12-30 |
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ID=44511208
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| IT001194A ITMI20111194A1 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | DEVICE AND METHOD TO PERFORM THERMAL RESISTANCE TESTS ON AT LEAST ONE STATHY BAR OF AN ELECTRIC MACHINE |
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