Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej
Zakład Mechatroniki i Maszyn Elektrycznych
Badanie trójfazowej prądnicy synchronicznej
Ćwiczenie nr 3
temat
przy pracy autonomicznej
da ta od da n i a
d ata wy ko n a n ia ćw ic z .
prowadzący
s p ra w ozd an ia
mgr inż. Piotr A
ukaszewicz
semestr
3 ocena
grupa
EN-2
rok akademicki
2013/2014
Autor:
Joanna Wojtkun
1. Wartości danych znamionowych.
Prądnica Synchroniczna
U V 38/115
N
I A 25
N
P kW 5
N
cos � - 1
n obr/min 600/1800
N
n obr/min 1500
synchr.
Silnik napędowy
P kW 5,5
n
I A 56,5
n twornik
I A 2,4
n wzbudzenia
U V 115
n twornik
U V 115
n wzbudzenia
n obr/min 1500
2. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia było dokonanie pomiarów prądu twornika, prądu wzbudzenia oraz napięcia na
zaciskach twornika w celu wyznaczenia charakterystyk: biegu jałowego, zewnętrznej oraz regulacji.
3. Charakterystyka biegu jałowego.
Charakterystyka biegu jałowego prądnicy, inaczej charakterystyka magnesowania, to zależność
siły elektromotorycznej E (U) od prądu magnesującego (I ). W celu jej wyznaczenia należy
wzb
doprowadzić prądnicę do prędkości obrotowej równej znamionowej, przy stałej częstotliwości
(50Hz) a następnie zmierzyć napięcie na zaciskach twornika oraz prąd wzbudzenia. Pomiarów
należy dokonywać przy stałej prędkości oraz przy prądzie wzbudzenia w zakresie od 0 do takiej
wartości, dla której U=1,3U .
n
U =1,3Un =1,3*115 = 149,5 H"150[V ]
Lp. U I I n f
wzb t
- V A A obr/min Hz
1 0 0 0 1500 50
2 20 0,4 0 1500 50
3 40 0,8 0 1500 50
4 60 1,2 0 1500 50
5 80 1,6 0 1500 50
6 100 2 0 1500 50
7 120 2,48 0 1500 50
8 140 3,04 0 1500 50
9 150 3,5 0 1500 50
Charakterystyka biegu jałowego U=f(Iwzb)
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Iwzb [A]
U [V]
4. Charakterystyka zewnętrzna.
Charakterystyka ta określa zmiany napięcia na zaciskach uzwojenia twornika w zależności od
zmian wartości prądu jego obciążenia, U=f(I ). Zmiany te zachodzą przy stałej prędkości obrotowej,
t
przy stałym współczynniku mocy. Także prąd wzbudzenia przyjmuje stałą wartość, równą prądowi
znamionowemu, I = 2,4 A. Pomiarów można dokonywać dla różnych charakterów obciążenia
wzb
(cosĆ , cosĆ=1, cosĆ ), ponieważ ze względu na różny charakter oddziaływania twornika
ind poj
charakterystyki mają różne przebiegi.
Lp. U I I n
wzb t
- V A A obr/min
1 115 2,4 0 1500
2 114 2,4 1,8 1500
3 112 2,4 5 1500
4 110 2,4 9,5 1500
5 108 2,4 11 1500
6 102 2,4 14 1500
7 98 2,4 15 1500
8 96 2,4 16 1500
9 94 2,4 17 1500
10 92 2,4 18 1500
11 86 2,4 20 1500
12 82 2,4 20,5 1500
13 78 2,4 22 1500
14 74 2,4 22,5 1500
15 72 2,4 23 1500
16 68 2,4 24 1500
17 60 2,4 25 1500
Charakterystyka zewnętrzna U=f(It)
140
120
100
80
60
40
20
0
0 5 10 15 20 25 30
It [A]
5. Charakterystyka regulacji.
Charakterystyka regulacji I =f(I ) określa jak należy regulować prąd wzbudzenia przy zmianie
wzb t
prądu twornika, aby utrzymać stałe napięcie na zaciskach prądnicy. Regulacja zachodzi przy stałej
(znamionowej) prędkości obrotowej oraz przy stałym współczynniku mocy. Podczas dokonywania
pomiarów początkowo nadana została prędkość znamionowa przy I = 0, tak aby ustalić prąd
t
wzbudzenia (prąd magnesujący), dla którego napięcie będzie równe znamionowemu. W kolejnych
krokach zmieniany był prąd obciążenia I przy jednoczesnej regulacji prądu wzbudzenia, aby
t
napięcie na zaciskach prądnicy pozostało takie samo. Pomiary można wykonać dla różnych
charakterów obciążenia (cosĆ , cosĆ=1, cosĆ ), ponieważ charakterystyki będą miały różne
ind poj
przebiegi.
Lp. U I I n
wzb t
- V A A obr/min
1 57,5 2,4 0 1500
2 57,5 2,32 1,8 1500
3 57,5 2,4 5,1 1500
4 57,5 2,72 15 1500
5 57,5 2,84 19,25 1500
6 57,5 2,96 21 1500
7 57,5 3,12 22,5 1500
U [V]
Charakterystyka regulacji Iwzb=f(It)
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 5 10 15 20 25
It [A]
6. Wnioski.
Pierwszym etapem badania trójfazowej prądnicy synchronicznej było wyznaczenie
charakterystyki biegu jałowego. Ma ona taki sam przebieg jak charakterystyka magnesowania
(Ś=f(I )), wynika to z proporcjonalności indukowanego napięcia do wartości strumienia
wzb
głównego, E = cŚ. Prądnice synchroniczne nie są zwykle mocno nasycone, więc napięcie
znamionowe na charakterystyce wykracza jedynie nieznacznie poza prostoliniowy charakter.
Przedstawia to wykres zamieszczony w punkcie nr 1. Przy konstruowaniu i eksploatacji maszyn
bardzo ważna jest znajomość ich charakterystyki biegu jałowego. Konstruktor oblicza ją z danych
obwodu magnetycznego, a użytkownik wyznacza poprzez pomiary. Przy wzroście i zmniejszaniu
prądu wzbudzenia nie wyznaczymy tej samej krzywej, ma na to wpływ zjawisko histerezy. A zatem
za charakterystykę biegu jałowego uznaje się pośredni przebieg zakreślonej pętli.
Drugi etap to wyznaczanie charakterystyki zewnętrznej. Wraz ze wzrostem prądu obciążenia
twornika zmniejszało się napięcie na jego zaciskach. Oznacza to, że prąd obciążenia miał charakter
indukcyjny. Przy takim charakterze obciążenia następuje rozmagnesowujące działanie przepływu
twornika. Z charakterystyki zewnętrznej dla warunków znamionowych można odczytać zmienność
napięcia.
Ostatni etap to wyznaczanie charakterystyki regulacji. Z analizy charakterystyki możemy
wywnioskować, że jeżeli prąd obciążenia o charakterze indukcyjnym wzrasta, przy U=const,
n=const., cosĆ=const., to należy zwiększać prąd wzbudzenia. Określanie znamionowego
współczynnika mocy prądnicy synchronicznej jest bardzo ważne. Aby uzyskać prąd znamionowy
przy znamionowym napięciu i cosĆ potrzebny jest pewien prąd wzbudzenia. Prąd ten musi osiągać
tym większą wartość im mniejszy współczynnik mocy. Dlatego też należy dążyć do wartości
cosĆ=1.
Iwzb [A]