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. - Pn = 4 kW; Un = 400 V; In = 7,2 A; fn = 50 Hz; nn = 3000 obr./min.;
silnik prądu stałego - Pn = 15 kW; Un = 220 V; In = 57,2 A; Iw = 0,714 A; nn = 2850 obr./min.; fn = 50 Hz;
1. POMIAR REZYSTANCJI UZWOJEŃ PRĄDNICY.
RfU = 1,38 Ω;
RfV = 1,395 Ω;
RfW = 1,39 Ω;
RIK = 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 |
U02 |
I2 |
Ps |
ΔPs |
ΔPos |
ΔPo |
[A] |
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[V2] |
[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; ΔPm = 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 Iwr , który jest miarą oddziaływania twornika przy prądzie znamionowym:
Iwr =
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 (Iw) odczytano wartośc prądu wzbudzenia przy biegu jałowym Iw0 = 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 ΔPobcn = 432,4W;
- prąd wzbudzenia przy zwarciu prądnicy Iwz = 2,23A.
W ćwiczeniu dokonano synchronizacji prądnicy z siecią (w układzie „na ciemno”) oraz zbadano charakterystyki obciążenia (dla cosϕ = 0ind oraz cosϕ = 0poj), które przedstawione są na załączonym wykresie.
Na podstawie wszystkich pomiarów wyznaczono trójkąt Potiera (ΔACD na załączonym wykresie) i obliczono reaktancję rozproszenia (Xr = 8,65Ω) oraz odczytano wartość prądu Iwr (długość odcinka AD na skali Iw), który jest miarą oddziaływania twornika przy prądzie znamionowym.