POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW

ELEKTRYCZNYCH

Instrukcje do zajęć laboratoryjnych dla studentów

WYDZIAŁU ELEKTRYCZNEGO

studiów zaocznych

z przedmiotu:

MASZYNY ELEKTRYCZNE

ĆWICZENIE 5ME_Z

BADANIE MASZYNY SYNCHRONICZNEJ

Opracował

dr inż. Adam Sołbut

BIAŁYSTOK 2004-11-15

Instrukcja jest własnością Katedry Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych.

Do użytku wewnętrznego katedry.

Powielanie i rozpowszechnianie zabronione

Opracowanie graficzne: inż. Aleksandra Matulewicz

2

Ogólne zasady bezpieczeństwa

‰

Przed przystąpieniem do zajęć należy zapoznać się z instrukcją
dydaktyczną do stanowiska laboratoryjnego.

‰

Dokonać oględzin urządzeń i przyrządów używanych w ćwiczeniu, a o
zauważonych nieprawidłowościach bezzwłocznie powiadomić
prowadzącego.

‰

Zabrania się samodzielnego załączania stanowiska bez zgody
prowadzącego.

‰

Zmian nastaw parametrów lub konfiguracji, możliwych przy użyciu
dostępnych manipulatorów (potencjometrów, przełączników), należy
dokonywać po przeanalizowaniu skutków takich działań.

‰

Zmian konfiguracji obwodów elektrycznych, możliwych jedynie poprzez
zmiany połączeń przewodów, należy dokonywać za zgodą prowadzącego po
uprzednim wyłączeniu zasilania stanowiska.

‰

Po załączeniu stanowiska wykonywanie przełączeń (np. wymiana
przyrządu) w

układzie znajdującym się pod napięciem jest

niedozwolone.

‰

W w/w stanowisku dostępne są części czynne obwodu elektrycznego o
napięciu przekraczającym napięcie bezpieczne, dlatego przed uruchomieniem
należy zachować odpowiednie oddalenie od tych części czynnych w celu
uniknięcia porażenia prądem elektrycznym.

‰

Stosowanie sposobów sterowania, ustawień lub procedur innych niż opisane
w instrukcji może spowodować nieprzewidziane zachowanie obiektu
sterowanego a nawet uszkodzenie stanowiska.

‰

Nie należy podłączać urządzeń nie przeznaczonych do współpracy z tym
stanowiskiem laboratoryjnym.

‰

Przekroczenie dopuszczalnych parametrów prądów, napięć sygnałów
sterujących może doprowadzić do przegrzania się niektórych podzespołów,
pożaru lub porażenia prądem.

‰

W przypadku pojawienia się symptomów nieprawidłowego działania (np.
swąd spalenizny) natychmiast należy wyłączyć stanowisko i odłączyć
przewód zasilający.

‰

Demontaż osłon stanowiska oraz wszelkie naprawy i czynności serwisowe,
oprócz opisanych w instrukcji, powinny być wykonywane przez
wykwalifikowany personel po wyłączeniu stanowiska.

‰

Należy stosować tylko bezpieczniki o parametrach nominalnych podanych w
instrukcji lub na obudowie urządzenia.

‰

Urządzenie powinno być czyszczone przy użyciu suchej i miękkiej szmatki.
Nie należy stosować do tych celów rozpuszczalników.

‰

Podczas korzystania z aparatury laboratoryjnej (oscyloskopy, generatory,
zasilacze itp.) należy przestrzegać ogólnych zasad bezpieczeństwa tj.:

- Do zasilania przyrządu należy stosować tylko kable zalecane do danego

wyrobu.

3

- Nie należy podłączać lub odłączać sond i przewodów pomiarowych, gdy

są one dołączone do źródła napięcia.

- Przyrząd powinien być połączony z uziemieniem przez przewód

ochronny w kablu zasilającym. Aby uniknąć porażenia przewód ten
powinien być podłączony do przewodu ochronnego sieci.

- Przewód uziemiający sondy należy podłączać tylko do uziemienia

ochronnego. Nie należy podłączać go do punktów o wyższym
potencjale.

- Aby uniknąć porażenia prądem podczas używania sondy, należy

trzymać palce nad pierścieniem zabezpieczającym. Nie wolno dotykać
metalowych części grotu, gdy sonda jest podłączona do źródła napięcia

- Nie dotykać końcówek przewodów łączeniowych w trakcie

wykonywania pomiarów

4

I. CEL ĆWICZENIA

Celem

wykonania

badań jest doświadczalne wyznaczenie wybranych

parametrów maszyny synchronicznej

II. WIADOMOŚCI NIEZBĘDNE DO REALIZACJI ĆWICZENIA

- Zasada działania i rodzaje maszyn synchronicznych.

- Metody pomiaru mocy w układach 3-fazowych.

- Parametry schematu zastępczego maszyny.

- Wykres wskazowy maszyny synchronicznej.

- Moment elektromagnetyczny maszyny z wirnikiem cylindrycznym

i biegunami wydatnymi.

- Charakterystyki maszyny i ich definicje.

III. OPIS STANOWISKA

Do budowy laboratoryjnej maszyny synchronicznej wykorzystano

maszynę prądu stałego. Wirnik maszyny przezwojono uzyskując uzwojenie

3 fazowe wyprowadzone na zainstalowane na wale maszyny pierścienie

ślizgowe. Powstała w ten sposób nietypowa maszyna synchroniczna, w której

twornik znajduje się na wirniku a wzbudzenie na stojanie o następujących

parametrach znamionowych:

P

n

=3.3kW, U

n

=380V, I

n

=5A, cos

ϕ

n

=0.8, n

n

=1500 obr/min

Oznaczenia:

K-L – uzwojenie wzbudzenia

U,V,W - twornik

Do regulacji prędkości obrotowej zastosowano silnik napędowy prądu

stałego o następujących parametrach:

P

n

=4.4kW, U

n

=220V, I

n

=20A, n

n

=1450 obr/min

wzbudzenie obce 220V,

n

n

=1450 obr/min

Oznaczenia:

A-H - twornik i bieguny komutacyjne C-D – uzwojenie wzbudzenia

5

IV. UWAGI DOTYCZĄCE WYKONYWANIA BADAŃ

Pr - prostownik; AT - autotransformator; RI - regulator indukcyjny;

MS - maszyna synchroniczna, UR – układ zasilania twornika silnika prądu

stałego (SPS)

A

A

A

A

V

V

W

W

MS

At

Pr

RI

W

Rys.1. Proponowany układ połączeń do badań maszyny synchronicznej

pracującej na sieć sztywną

Rys.2. Sposób podłączenia urządzenia do pomiaru mocy w układzie Arona

6

z możliwością przełączania cewki napięciowej pod napięciem

A

A

A

V

V

V

V

SPS

MS

RI

W

At

Pr

UR

L1

L2
L3

Rys.3. Proponowany układ połączeń do próby małego poślizgu

Rys.4. Proponowany układ połączeń do wyznaczenia charakterystyki

biegu jałowego maszyny synchronicznej

7

V. PRZYKŁADOWY PROGRAM BADAŃ

a) Wyznaczyć charakterystykę biegu jałowego maszyny

b) Wyznaczyć charakterystyki zwarcia 3-fazowego

c) Wyznaczyć stosunek zwarcia.

d) Wyznaczyć reaktancje synchroniczne: podłużną Xd i poprzeczną Xq

metodą małego poślizgu.

e) Przeprowadzić synchronizację maszyny z siecią

f) Wyznaczyć krzywą V dla zadanej mocy

g) Wyznaczyć charakterystykę regulacyjną dla zadanego cos

ϕ

h) Wyznaczyć charakterystykę zewnętrzną dla zadanego cos

ϕ.

VII. LITERATURA

1. Latek W.: Badania maszyn elektrycznych w przemyśle. WNT, W-wa 1979.

2. Bula K.: Maszyny Elektryczne II. Laboratorium, Wyd. Politechniki

Rzeszowskiej, Rzeszów 1995

3. Manitius Z.: Laboratorium Maszyn Elektrycznych, Skrypt Politechniki

Gdańskiej nr.609, Gdańsk 1990

4. Bajorek Z.: Teoria Maszyn Elektrycznych. Laboratorium, cz.I, Instrukcje do

ćwiczeń, Wyd. Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1980

8