LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH

Imię i Nazwisko Jacek Maliszewski Paweł Pławski Paweł Mazurek Grzegorz Młynek				Grupa ED. 6.1
Data wyk. ćwicz. 24.03.1997 r.	Numer ćwiczenia 6	Temat ćwiczenia:	Badanie prądnicy synchronicznej.		Ocena

Celem ćwiczenia było praktyczne poznanie zasadniczych właściwości prądnicy synchronicznej z biegunami wydatnymi oraz poznanie sposobów synchronizacji i regulacji obciążenia prądnicy przy jej współpracy z siecią.

Schemat połączeń:

Dane znamionowe:

prądnica synchr. - P_n = 4 kW; U_n = 400 V; I_n = 7,2 A; f_n = 50 Hz; n_n = 3000 obr./min.;

silnik prądu stałego - P_n = 15 kW; U_n = 220 V; I_n = 57,2 A; I_w = 0,714 A; n_n = 2850 obr./min.; f_n = 50 Hz;

1. POMIAR REZYSTANCJI UZWOJEŃ PRĄDNICY.

R_fU = 1,38 Ω;

R_fV = 1,395 Ω;

R_fW = 1,39 Ω;

R_IK = 5,72 Ω.

2. PRÓBA BIEGU JAŁOWEGO.

Połączenia uzwojeń prądnicy:

Pomiar strat mechanicznych prądnicy.

Iw	I1	U2	I2	ΔPos	Rts	ΔUp	Ps	P2	ΔPm
[A]	[A]	[V]	[A]	[W]	[Ω]	[V]	[W]	[W]	[W]
0	0,715	226	3,2	717	0,242	1	725,88	729,2	3,32

;

;

Wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego i pomiary strat w żelazie.

I₁ = 0,715A; U₂ = 228V.

IW	UUV	UVW	UWU	U0	U0^2	I2	Ps	ΔPs	ΔPos	ΔPo
[A]	[V]	[V]	[V]	[A]	[V^2]	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]
0,38	100	100	100	100	10000	3,2	729,6	725,9	717	3,7
0,68	160	160	160	160	25600	3,7	843,6	727,7		115,9
0,88	200	200	200	200	40000	3,95	900,6	728,6		172
1,05	230	230	230	230	52900	4,1	934,8	729,2		205,6
1,18	250	250	250	250	62500	4,2	957,6	729,6		228
1,32	275	275	275	275	75625	4,25	969	729,7		239,3
1,50	300	300	300	300	90000	4,3	980,4	729,9		250,5
1,65	325	325	325	325	105625	4,45	1014,6	730,5		284,1
1,92	350	350	350	350	122500	4,65	1060,2	731,3		328,9
2,20	375	375	375	375	140625	4,8	1094,4	731,9		362,5
2,52	400	400	400	400	160000	4,95	1128,6	732,5		396,1
3,02	425	425	425	425
3,48	450	450	450	450
4,11	475	475	475	475
4,54	500	500	500	500
5,99	525	525	525	525
7,45	550	550	550	550
5,99	525	525	525	525
4,82	510	510	510	510
3,84	465	465	465	465
3,22	435	435	435	435
2,78	415	415	415	415
2,35	390	390	390	390
1,95	350	350	350	350
1,75	340	340	340	340
1,56	310	310	310	310
1,40	285	285	285	285
1,24	270	270	270	270
1,09	235	235	235	235
0,93	210	210	210	210
0,79	180	180	180	180
0,62	155	155	155	155
0,30	95	95	95	95

;

;

3. PRÓBA ZWARCIA POMIAROWEGO.

Połączenia uzwojeń prądnicy:

I₁ = 0,715 A; U₂ = 206 V; ΔP_m = 3,4 W.

Iw	I4	I5	I6	Iz	I2	Ps	ΔPos	ΔPs	ΔPp	ΔPobc	ΔPu	ΔPd
[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]
2,6	8,2	8,0	8,1	8,0	6,2	1277,2	717	737,9	539,3	535,9	314,5	221,4
2,4	7,6	7,4	7,6	7,53	5,9	1215,7		737	478,7	475,3	240,6	234,7
2,19	7,0	6,8	7,03	6,94	5,6	1159,3		736,1	423,2	419,8	204,7	215,1
2,05	6,6	6,55	6,6	6,58	5,35	1100		735,2	364,8	361,4	184,2	177,2
1,85	6,0	5,9	6,0	5,97	5,05	1039,8		734,3	305,5	302,1	152	150,1
1,63	5,4	5,35	5,45	5,4	4,8	980,5		733,4	247,1	243,7	124,7	119
1,46	4,8	4,8	4,95	4,85	4,6	942,4		732,5	209,9	206,5	113,1	93,4
1,22	4,2	4,2	4,25	4,22	4,35	885,3		731,6	153,7	150,3	76,7	73,6
1,07	3,6	3,7	3,7	3,67	4,15	854,6		730,7	123,9	120,5	58,3	62,2
0,90	3,2	3,25	3,25	3,23	4	825,1		729,5	95,6	92,2	45,4	46,8
0,73	2,6	2,55	2,6	2,58	3,9	803,4		728,4	75	71,6	29,3	42,3
0,55	2,0	2,0	2,1	2,03	3,8	764,7		728	36,7	33,3	18,4	14,9

;

;;

;

;

.

4. SYNCHRONIZACJA PRĄDNICY Z SIECIĄ I CHARAKTERYSTYKI OBCIĄŻENIA.

Schemat połączeń uzwojeń prądnicy:

a) obciążenie indukcyjne:

IW	I4	I5	I6	U0	U1 = U2	P1	P2	P	cosϕ
[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[W]	[W]	[W]	-
8	7	7	7	0	450	1950	-1950	0	0
5,3	7	7	7	0	370	1400	-1400	0	0
4,3	7	7	7	0	312	1150	-1150	0	0
3,6	7	7	7	0	250	900	-900	0	0
2,8	7	7	7	0	140	470	-470	0	0
2,6	7	7	7	0	100	300	-300	0	0
2,35	7	7	7	0	0	100	-100	0	0

;

b) obciążenie pojemnościowe:

IW	I4	I5	I6	U0	U1 = U2	P1	P2	P	cosϕ
[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[W]	[W]	[W]	-
0	7	7	7	0	420	1400	-1400	0	0
0,1	7	7	7	0	430	1500	-1500	0	0
0,2	7	7	7	0	440	1550	-1550	0	0
0,3	7	7	7	0	450	1550	-1550	0	0
0,4	7	7	7	0	460	1550	-1550	0	0

;

Z wyznaczonego trójkąta Potiera (na załączonym wykresie) znajdujemy reaktancję rozproszenia:

Wartość prądu I_wr , który jest miarą oddziaływania twornika przy prądzie znamionowym:

I_wr =

5. UWAGI I WNIOSKI.

Prądnica synchroniczna jest przykładem maszyny prądu przemiennego, w której obroty mają wartość stałą, zależną od częstotliwości f i par biegunów p. Przy uruchamianiu prądnicy silnikem (np. prądu stałego) doprowadza się jej prędkość obrotową do wartości odpowiadającej częstotliwości 50 Hz, a dopiero po uzyskaniu odpowiedniej prędkości obrotowej, doprowadza się napięcie do uzwojenia wzbudzenia. Prądnica może pracować samotnie (dołączone są tylko odbiorniki energii elektrycznej) lub współpracować z siecią (włączona do sieci energetycznej). Prądnica synchroniczna może oddawać moc czynną oraz oddawać lub pobierać moc bierną. Moc czynną oddawaną przez prądnicę reguluje się poprzez zmianę momentu napędowego. Moc bierną zmienia się przez zmianę prądu wzbudzenia maszyny synchronicznej. Przy prze-wzbudzeniu prądnica oddaje moc bierną indukcyjną (pobiera moc bierną pojemnościową), zaś przy niedowzbudzeniu pobiera moc bierną indukcyjną.

Przy biegu jałowym (brak wzbudzenia prądnicy) obliczone straty mechaniczne (straty mocy w silniku napędowym) wynoszą 3,32W, zaś odczytane z wykresu strat jałowych - 3,4W. Nieznaczna różnica może wynikać z błędów przy niewielkim wychyleniu wskazówek mierników. Z charakterystyki U₀ = f (I_w) odczytano wartośc prądu wzbudzenia przy biegu jałowym I_w0 = 2,4A.

Przy próbie zwarcia dokonano pomiarów w celu wyznaczenia strat obciążeniowych prądnicy. Zależność tych strat od prądu obciążenia przedstawiona jest w postaci załączonego wykresu. Przedstawiona jest tam również zależność prądu obciążenia od prądu wzbudzenia prądnicy. Z tych dwu charakterystyk odczytano następujące wielkości:

- znamionowe straty obciążeniowe ΔP_obcn = 432,4W;

- prąd wzbudzenia przy zwarciu prądnicy I_wz = 2,23A.

W ćwiczeniu dokonano synchronizacji prądnicy z siecią (w układzie „na ciemno”) oraz zbadano charakterystyki obciążenia (dla cosϕ = 0_ind oraz cosϕ = 0_poj), które przedstawione są na załączonym wykresie.

Na podstawie wszystkich pomiarów wyznaczono trójkąt Potiera (ΔACD na załączonym wykresie) i obliczono reaktancję rozproszenia (X_r = 8,65Ω) oraz odczytano wartość prądu I_wr (długość odcinka AD na skali I_w), który jest miarą oddziaływania twornika przy prądzie znamionowym.

---