Laboratorium Maszyn Elektrycznych
Nazwisko i Imię:					Grupa: Edi. 5.1
Data wykonania ćwiczenia 19.10.1999		Ćwiczenie nr: 6	Temat Zadania: Badanie prądnicy synchronicznej
ZALICZENIE		Ocena	Data		Podpis

1. Dane znamionowe maszyn.

prądnica synchroniczna silmik prądu stałego

typ GBOD22B nr 202/2 typ PCMB54B nr 568481

P_n = 4 kW P_n = 11 kW

U_n = 400 V U_n = 220 V

n_n = 3000 ^obr/_min n_n = 2350 ^obr/_min

I_n = 7,2 A I_n = 57,2 A

R_fu = 1,38  I_f = 0,714 A

R_fv = 1,395 

R_fv = 1,39 

2. Pomiar strat mechanicznych prądnicy.

2.1 Układ połączeń.

2.2 Tabele pomiarowe.

Wyznaczenie strat mechanicznych prądnicy.

Iw	I1	U2	I2	ΔPos	Rik	ΔUp	Ps	P2	ΔPm
[A]	[A]	[V]	[A]	[W]	[Ω]	[V]	[W]	[W]	[W]
0	0,59	220	3,1	655	0,25	1	662,26	682,0	19,74

Ps = Δ P_os +I₂²ΣR_ik+2I₂ΔU_p = 653,5 [W] +(3,1 [A])²*0,24 [Ω]+2*3,1[A]*1[V] = 662,26 [W]

P₂ = U₂I₂ = 220 [V]*3,1[A] = 682 [W]

ΔP_m = P₂ - P_s = 682 [W]- 662,26[W] = 19,74 [W]

Wyznaczanie charakterystyki biegu jałowego i pomiary strat w żelazie prądnicy.

IW	UUV	UVW	UWU	U0	U0^2	I2	Ps	ΔPs	ΔPos	ΔPo
[A]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V^2]	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]
0.5	120	120	120	120.0	14400	3.10	682	662.60	654	19.38
1.0	225	225	225	225.0	50625	3.15	693	662.75		30.22
1.5	300	300	300	300.0	90000	3.17	697	662.85		34.54
2.0	360	360	360	360.0	129600	3.20	704	662.96		41.04
2.5	397	395	395	395.6	156499	3.25	715	663.14		51.86
3.0	422	420	420	420.6	176400	3.30	726	663.32		62.67
3.5	450	442	442	444.6	197136	3.35	737	663.50		73.49
4.0	470	465	465	466.6	217156	3.40	748	663.69		84.31
4.5	482	480	480	480.6	230400	3.43	754	663.86		90.79
5.0	495	492	492	493.0	243049	3.47	763	663.95		99.45
5.5	510	507	507	508.0	258064	3.50	770	664.06		105.93
6.0	520	515	515	516.6	266256	3.53	776	664.17		112.43
6.5	530	525	525	526.6	276676	3.58	787	664.36		123.24
7.0	537	535	535	535.6	286225	3.60	792	664.44		127.56
6.5	535	530	530	531.6	281961
6.0	527	522	520	523.0	273529
5.5	515	510	510	511.6	261121
5.0	502	497	497	498.6	248004
4.5	490	487	487	488.0	238144
4.0	477	475	475	475.6	225625
3.5	460	455	455	456.6	207936
3.0	435	430	430	431.6	185761
2.5	410	407	407	408.0	166464
2.0	370	367	367	368.0	135424
1.5	315	312	312	313.0	97969
1.0	240	237	237	238.0	56644
0.5	130	130	130	130	16900
Ps = U2I2 = 220 [V]*3.6 [A] = 792 [W] ΔPs=ΔPos+I2^2ΣRik+2I2ΔUp=654[W]+(3,6[A])^2*0,244[Ω]+2*3,6[A]*1[V]=667,44 ΔPo = Ps - ΔPs = 127,56 [W]

Rys. 1 Charakterystyka biegu jałowego prądnicy synchronicznej U_o = f(I_w)

Rys. 2 Charakterystyka strat jałowych prądnicy synchronicznej.

3. Próba zwarcia pomiarowego.

3.1 Układ połączeń.

3.2 Tabela pomiarowa.

I₁ = 0,59 [A]; U₂ = 220 [V]; ΔP_m = 19,74 [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]
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	3,2	704		662,81	41,19	21,45	0	21,45
0,6	2,0	2,2	2,2	2,1	3,3	726		662,81	63,19	43,45	19,52	23,93
1,0	3,2	3,4	3,4	3,3	3,4	748		658,26	89,74	70,00	47,06	22,94
1,3	4,0	4,2	4,3	4,2	3,5	770		659,69	110,31	90,57	72,05	18,52
1,7	5,2	5,3	5,4	5,3	3,7	814		658,31	155,69	135,95	119,47	16,48
2,0	6,2	6,2	6,4	6,3	3,9	858	654	656,04	201,96	182,22	166,34	15,88
2,3	7,0	7,0	7,1	7,0	4,1	902		655,79	246,21	226,47	209,01	17,45
2,6	8,0	8,0	8,2	8,1	4,4	968		653,33	314,67	294,93	274,23	20,70
2,8	8,6	8,6	8,7	8,6	4,6	1012		644,63	367,37	347,63	313,75	33,88
2,6	8,0	8,0	8,2	8,1	4,4	968		643,83	324,17	304,43	274,23	30,20
2,2	6,8	6,8	7,0	6,9	4,0	880		631,29	248,71	228,97	199,33	29,64
1,8	5,6	5,7	5,9	5,7	3,7	814		626,81	187,19	167,45	139,53	27,92
1,3	4,1	4,3	4,4	4,2	3,4	748		629,09	118,90	99,16	77,93	21,24
0,9	3,2	3,3	3,4	3,3	3,3	726		641,41	84,69	64,95	47,06	17,89
0,7	2,3	2,4	2,5	2,4	3,2	704		641,41	62,69	42,95	25,29	17,66

I_z = = 2,1 [A]

P_s = U₂I₂ = 220 [V]*3,3 [A] = 726 [W]

P_s = P_os + _^R_th +2I₂U_p = 654[W] + (3,3[A])²*0,245[ +2*3,3[A]*1[V] =662,81 [W]

P_p = P_s - P_s = 726[W] - 662,81[W] = 63,19 [W]

P_obc = P_p - P_m = 63,19[W] - 19,74[W] =43,45[W]

P_u = 3*(I_z²R_1f + U_pI_z) = 3*[(2,1[A])²*1,39[ + 0,2[V]*2,1[A]] =19,52 [W]

P_d = P_obc - P_u = 43,45[W] - 19,52[W] = 23,93[W]

Rys. 3 Charakterystyka I_z=f(I_w)

Rys. 4 Charakterystyka ΔP_obc=f(I_z)

4. Synchronizacja prądnicy z siecią.

4.1 Układ połączeń.

4.2 Tabele pomiarowe.

Obciążenie indukcyjne.

IW	I4	I5	I6	U1 = U2	P1	P2	P	cosϕ
[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[W]	[W]	[W]	-
6,5	7,2	7,0	7,2	410	1500	-1500	0	0
6,0	7,2	7,0	7,2	400	1400	-1400	0	0
5,5	7,2	7,0	7,2	380	1300	-1300	0	0
5,0	7,2	7,0	7,2	365	1200	-1200	0	0
4,5	7,2	7,0	7,2	330	1100	-1100	0	0
4,0	7,2	7,0	7,2	290	1000	-1000	0	0
3,5	7,2	7,0	7,2	230	900	-900	0	0
3,0	7,2	7,0	7,2	170	600	-500	0	0
2,5	7,2	7,0	7,2	0	250	-250	0	0

Obciążenie pojemnościowe.

IW	I4	I5	I6	U1 = U2	P1	P2	P	cosϕ
[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[W]	[W]	[W]	-
0,75	7,2	7,0	7,2	480	-1700	1700	0	0
0,50	7,2	7,0	7,2	470	-1650	1650	0	0
0,30	7,2	7,0	7,2	455	-1650	1650	0	0
0,10	7,2	7,0	7,2	435	-1600	1600	0	0
0,00	7,2	7,0	7,2	422	-1500	1500	0	0

Obciążenie rezystancyjne.

IW	I4	I5	I6	U1 = U2	P1	P2	P	cosϕ
[A]	[A]	[A]	[A]	[V]	[W]	[W]	[W]	-
3,5	7,2	7,0	7,2	370	2400	2400	4800	0,96
2,7	7,2	7,0	7,2	290	1800	1800	3600	0,99
2,4	7,2	7,0	7,2	240	1400	1500	2900	0,97
2,4	7,2	7,0	7,2	195	1200	1200	2400	0,99
2,4	7,2	7,0	7,2	160	900	900	1800	0,91

Rys. 5 Charakterystyka obciążenia prądnicy synchronicznej U=f(I_w)

5. Wnioski.

Na rys.1 widać iż charakterystyka biegu jałowego prądnicy ma pętlę histerezy, ponieważ do budowy prądnicy używany jest materiał ferromagnetyczny. Pętla ta jest wąska ponieważ w obwodzie magnetycznym maszyny występują szczeliny powietrzne.

Z charakterystyki na rys.3 możemy odczytać iż prąd wzbudzenia, przy znamionowym prądzie obciążenia I_n =7,2 [A], jest równy I_wz=2,4[A].Natomiast dla znamionowego prądu obciążenia znamionowe straty ΔP_obcn=240[W].

Badaną prądnicę można dołączyć do sieci elektrycznej, jednak przed podłączeniem należy prądnicę zsynchronizować z siecią tzn. sprawdzić wartości skuteczne napięć prądnicy i sieci,

sprawdzić następstwo faz prądnicy i sieci, sprawdzić częstotliwość napięcia prądnicy i sieci oraz kąt rozchylenia wskazów napięć prądnicy i sieci. Jeżeli wszystkie warunki są spełnione można włączyć prądnicę do sieci. Niedokładności synchronizacji zlikwiduje sieć, wymuszając na prądnicy dokładny bieg synchroniczny.

W trakcie wykonywania ćwiczenia okazało się, że praca prądnicy przy obciążeniu czynnym jest bardzo niestabilna, co powoduje iż prądnica bardzo łatwo wypada z synchronizmu, o czym świadczą gwałtowne wahania prądów.

R

S

T

RI

V₁

V₂

W₁

W₂

A₆

A₅

A₄

W

V

U

V₀

---