^POLITECHNIKA POZNAŃSKA Instytut Elektrotechniki Przemysłowej Zakład maszyn elektrycznych
^Laboratorium maszyn elektrycznych ^Ćwiczenie nr 8 ^Temat: Badanie trójfazowej prądnicy synchronicznej przy pracy autonomicznej.
Rok akademicki: 2010/2011 Kierunek: Elektrotechnika Studia: stacjonarne Rok studiów: II Semestr: IV Nr grupy: E-3/2	Wykonawcy: Adam Tomczyk Mariusz Ślusarski Łukasz Łopaciuk Jacek Wojtaszek Paweł Wicher	Data
		Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
		21.04.2011r.	05.05.2011.r
		Ocena:
Uwagi:

1. Wstęp teoretyczny.

Prądnice synchroniczne składają się ze stojana, który stanowi zewnętrzną, statyczną część maszyny. Na obwodzie stojana umieszczone są uzwojenia (cewki), w których indukuje się napięcie przemienne, pod wpływem którego płynie prąd przemienny. Wytwarzany prąd może być jedno- lub wielofazowy (najczęściej trójfazowy) - zależy to od liczby uzwojeń. Natomiast wewnątrz stojana znajduje się wirnik wykonany w postaci rdzenia magnetycznego, który stanowi dynamiczny element maszyny. Wirnik jest osadzony na wale, który w przypadku pracy prądnicowej połączony jest z urządzeniem napędzającym. Na wirniku umieszczona jest tzw. cewka wzbudzająca, przez którą płynie prąd stały doprowadzany z zewnętrznego źródła. Prąd ten wytwarza stałe pole magnetyczne w wirniku, stanowiącym elektromagnes. Obrót wirnika (a więc i pola magnetycznego) powoduje zmianę strumienia pola magnetycznego przenikającego przez uzwojenie stojana i na zasadzie zjawiska indukcji elektromagnetycznej powoduje indukowanie się napięcia przemiennego w uzwojeniach stojana, pod wpływem którego płynie prąd przemienny o przebiegu sinusoidalnym. Dla uzyskania odpowiedniej częstotliwości napięcia wirnik musi obracać się z odpowiednią prędkością, w celu regulacji napięcia zmienia się natężenie prądu wzbudzającego. Nazwa prądnicy synchronicznej wynika z synchronizmu prędkości obrotowej wirnika i pola magnetycznego maszyny. Pole magneśnicy i twornika wiruje w tym samym kierunku i z taką samą prędkością.

Niemal wszystkie urządzenia wytwarzające prąd przemienny są prądnicami synchronicznymi, przykładowo: generatory w elektrowniach, alternatory w samochodach.

Prądnica synchroniczna prądu przemiennego może być używana jako silnik synchroniczny.

2. Wyniki pomiarów i obliczenia.

1. Układ pomiarowy oraz parametry znamionowe maszyn

Prądnica synchroniczna: Moc znamionowa PN = 5 kW; Prędkość obrotowa n = 1800obr/min; Prąd znamionowy IN=25A; Napięcie UN= 38/115V; częstotliwość f=60 Hz; współczynnik mocy cos=1;

Silnik napędowy: PN = 6,5 kW; n =1500 obr/min; IN =56,5 A; Uwzb=115 V; Iwzb=2,4 A;

Jak widać z danych znamionowych prędkość obrotowa prądnicy wynosi 1800 obr/min przy częstotliwości 60Hz, jednak w naszym przypadku prądnica była zasilana napięciem o częstotliwości 50Hz, więc po przeliczeniu (n = 60f/2p , 2 pary bigunów) prędkość znamionowa wyniesie 1500 obr/min.

2.2.Wyznaczenie charakterystyki stanu biegu jałowego(charakterystyka magnesowania):

Wyniki pomiarów:

Lp.	U[V]	I[A]
1.	150	1,5
2.	140	1,36
3.	130	1,22
4.	120	1,1
5.	110	1,01
6.	100	0,88
7.	90	0,8
8.	80	0,7
9.	70	0,62
10.	60	0,53
11.	50	0,42
12.	40	0,34
13.	30	0,27
14.	20	0,16
15.	10	0,08
16.	0	0

Charakterystyka przedstawia się następująco:

2.3.Wyznaczenie charakterystyki ustalonego zwarcia symetrycznego

Charakterystyką zwarcia symetrycznego nazywamy zależność prądu twornika I_zw od prądu wzbudzenia I_w, wyznaczoną przy zwartych zaciskach twornika i przy prędkości kątowej zbliżonej do znamionowej. Charakterystyka ta jest prostoliniowa, więc wykonaliśmy tylko jeden pomiar w tej części ćwiczenia: dla I_zw = 25A Iw = 0,95, natomiast drugim punktem do wykreślenia charakterystyki jest punkt I_zw = 0; I_w = 0 i będzie ona wyglądać następująco:

Obliczenie stosunku zwarcia:

Z wykresu oraz z danych znamionowych odczytałem, że:

U_n = 38[V]; I_w0 = 0,33[A]; I_wz = 0,95[A]; I_z0 = 8[A]

0,35 lub = 0,32

2.4.Wyznaczenie charakterystyk zewnętrznych przy różnych charakterach obciążenia:

Wyniki pomiarów:

1. Charakter rezystancyjny

Lp.	U[V]	I[A]
1.	115	0
2.	110	1,6
3.	110	4,6
4.	106	6,4
5.	94	13,5
6.	70	20
7.	64	22,5

2. Charakter indukcyjny

Lp.	U[V]	I[A]
1.	114	2
2.	106	3
3.	100	4
4.	96	5
5.	92	6
6.	88	7
7.	84	8
8.	80	9
9.	76	10
10.	70	11
11.	67	12
12.	62	13
13.	58	14
14.	52	15

3. Charakter pojemnościowy

Lp.	U[V]	I[A]
1.	114	2
2.	120	3
3.	124	4
4.	130	5
5.	132	6
6.	136	7
7.	140	8
8.	144	9
9.	148	10
10.	152	11
11.	156	12
12.	158	13
13.	160	14
14.	160	15

Charakterystyka zewnętrzna przy różnych charakterach obciążenia

3. Wnioski.

Celem przeprowadzonego przez naszą grupę ćwiczenia było badanie trójfazowej prądnicy synchronicznej podczas jej pracy autonomicznej. Z przeprowadzonych przez nas pomiarów mieliśmy wyznaczyć charakterystykę magnesowania prądnicy, charakterystykę ustalonego zwarcia symetrycznego oraz jej przebiegi przy różnych typach obciążenia. Z otrzymanych wykresów można dojść do wniosku, że charakterystyka magnesowania prądnicy jest początkowo w przybliżeniu liniowa a dopiero pod koniec przy wartości napięcia znamionowego U_n = 115[V] zaczyna się nieco zaginać ku dołowi. Natomiast charakterystyka zwarciowa wzrasta liniowo. Z tych dwóch przebiegów mogliśmy wyznaczyć stosunek zwarcia, który wyniósł k_z = 0,35.

Obserwując przebiegi zewnętrzne przy różnych obciążeniach widać, że dla obciążenia rezystancyjnego oraz indukcyjnego wartość napięcia na zaciskach twornika maleje wraz ze wzrostem prądu obciążenia, natomiast dla obciążenia pojemnościowego wartość tego napięcia rośnie. Przy czym charakterystyka indukcyjna jest bardziej stroma.

9