1

Instrukcja do ćwiczenia

„Kompensacja mocy biernej”

1. Dane znamionowe

Przed rozpoczęciem pomiarów należy zanotować dane znamionowe badanego silnika oraz dane znamionowe kompensatora pojemnościowego.

2. Układ pomiarowy

Na wstępie należy zmontować układ pomiarowy składający się z silnika indukcyjnego trójfazowego i kompensatora pojemnościowego trójfazowego, zbudowanego z baterii kondensatorów zgodnie z rys. 1. Po połączeniu układu pomiarowego i sprawdzeniu poprawności napięć zasilających należy wstępnie uruchomić cały układ pomiarowy w celu sprawdzenia poprawności jego działania.

Rys. 1. Schemat układu do pomiarowego: WŁ - włącznik. K - kompensator pojemnościowy, RI - regulator indukcyjny. M - silnik indukcyjny trójfazowy.

3. Pomiary pracy silnika przy wyłączonej kompensacji Za pomocą regulatora indukcyjnego RI napięcie na silniku zwiększa się płynnie od wartości U = 0 do wartości U = UN przy otwartym włączniku WŁ, co warunkuje pracę

2

silnika przy wyłączonym kompensatorze pojemnościowym K i wyłączonej kompensacji mocy biernej indukcyjnej pobieranej przez silnik. Silnik powinien pracować w stanie jałowym, czyli bez obciążenia. Podczas pracy mierzy się napięcie U, prądy IU, IV, IW oraz moce Pα i Pβ . Moce Pα i Pβ należy określić z odpowiednimi znakami algebraicznymi na podstawie wskazań i kierunków wychyleń obydwu watomierzy.

Na podstawie pomiarów należy obliczyć moc czynną pobieraną przez silnik: P1 = α P + β

P

moc bierną pobierana przez silnik:

Q = 3

1

( α P − β P )

współczynnik mocy silnika:

1

P

cosϕ 1 =

U

3 IU

wartość:

α

P − β

P

tgϕ = 3

1

α

P + β

P

oraz kąt:

ϕ 1 = arctgϕ 1 = arccosϕ 1

Znając moc bierną indukcyjną Q1 i moc czynną P1 pobieraną przez silnik oraz przyjmując warunek pełnej kompensacji mocy biernej Q1 (Q2 = 0) należy obliczyć pojemność: CΔkomp i CYkomp:

1

Q

1

Q

C∆ komp =

=

2

2

3ω U

6Π fU

1

Q

1

Q

Y

C komp =

=

2

2

ω U

2Π fU

Wyniki pomiarów i obliczeń należy zestawić w tabeli 1.

Tab. 1. Pomiary pracy silnika przy wyłączonej kompensacji U

IU

IV

IW

Pα

Pβ

P1

Q1 cosφ1 tgφ1

φ1 CΔkomp CYkomp

V

A

A

A

W

W

W

var

-

-

-

μF

μF

Po dokonaniu pomiarów za pomocą regulatora indukcyjnego RI napięcie na silniku zmniejsza się płynnie do wartości U = 0, sprawdzając jednocześnie prawidłowość położenia włącznika WŁ w

3

pozycji wyłączonej.

Na podstawie pomiarów należy narysować w skali wykres trójkąta mocy dla badanego silnika przy wyłączonej kompensacji.

4. Pomiar pracy silnika przy włączonej kompensacji

Na wstępie należy ustawić wartość pojemności baterii kondensatorów kompensatora pojemnościowego dla C = CΔkomp. Za pomocą regulatora indukcyjnego RI napięcie na silniku zwiększa się płynnie od wartości U = 0 do wartości U = UN przy zamkniętym włączniku WŁ, co warunkuje pracę silnika przy włączonym kompensatorze pojemnościowym K i włączonej kompensacji mocy biernej pobieranej przez silnik. Podczas pracy mierzy się napięcie U, prądy IU, IV, IW oraz moce Pα i Pβ . Moce Pα i Pβ należy określić z odpowiednimi znakami algebraicznymi na podstawie wskazań i kierunków wychyleń obydwu watomierzy.

Na podstawie pomiarów należy obliczyć moc czynną pobieraną przez silnik i kompensator:

P2 = α P + β

P

moc bierną:

Q = 3

2

( α P − β P )

współczynnik mocy silnika:

2

P

cosϕ 2 =

U

3 IU

wartość:

α

P − β

P

tgϕ = 3

2

α

P + β

P

oraz kąt:

ϕ 2 = arctgϕ 2 = arccosϕ 2

Po dokonaniu pomiarów dla przypadku pracy kompensatora pojemnościowego przy C = CΔkomp za pomocą regulatora indukcyjnego RI napięcie na silniku zmniejsza się płynnie do wartości U = 0, ustawiając jednocześnie włącznik WŁ w pozycji wyłączonej. Następnie w sposób analogiczny do przypadku C = CΔkomp powtarza się cykl pomiarów i obliczeń dla przypadków pracy kompensatora pojemnościowego przy C > CΔkomp, C < CΔkomp i C = CYkomp. Wyniki pomiarów i obliczeń należy zestawić w tabeli 2.

4

Tab. 2. Pomiary współczynnika mocy przy włączonej kompensacji C

U

IU

IV

IW

Pα

Pβ

P2

Q2 cosφ2 tgφ2

φ2

μF

V

A

A

A

W

W

W

var

-

-

-

C

=

CΔkomp

C

>

CΔkomp

C

<

CΔkomp

C

=

CYkomp

Na podstawie pomiarów należy narysować w skali wykresy trójkąta mocy dla badanego silnika przy włączonej kompensacji, dla wszystkich przypadków pracy kompensatora.

5. Pomiar wybranych parametrów kompensacji

Na podstawie pomiarów należy określić wpływ wartości pojemności baterii kompensatora pojemnościowego na wybrane parametry kompensacji. Pomiary i obliczenia należy przeprowadzić podobnie jak w punkcie 4 dla różnych wartości pojemności baterii kompensatora pojemnościowego w zakresie od Cmin do Cmax. Wyniki pomiarów i obliczeń należy wpisać do tabeli 3.

Tab. 3. Pomiary współczynnika mocy przy włączonej kompensacji C

U

IU

IV

IW

Pα

Pβ

P2

Q2

cosφ2 tgφ2

φ2

μF

V

A

A

A

W

W

W

var

-

-

-

Na podstawie pomiarów należy narysować charakterystyki: P2 =f(C), Q2=f(C), cosφ2=f(C), tgφ2=f(C) i φ2=f(C).

6. Opracowanie sprawozdania

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać zgodnie z kolejnymi punktami instrukcji:

• Dane znamionowe badanego silnika;

• Schemat rzeczywistego układu pomiarowego;

• Wyniki pomiarów i obliczeń wraz z wykresem trójkąta mocy dla badanego silnika przy

5

wyłączonej kompensacji;

• Wyniki pomiarów i obliczeń wraz z wykresami trójkąta mocy dla badanego silnika przy włączonej kompensacji dla wszystkich przypadków pracy kompensatora;

• Wyniki pomiarów i obliczeń dla wybranych parametrów kompensacji wraz z charakterystykami P2 =f(C), Q2=f(C), cosφ2=f(C), tgφ2=f(C) i φ2=f(C).

7. Literatura

1. S. Niestępski, J. Pasternakiewicz, T. Wiśniewski - Projektowanie sieci elektroenergetycznych, WPW 1993,

2. R. Jurczak, M. Majka - Ćwiczenia z elektrotechniki z elektroniką, SGGW, 1993

3. S. Bolkowski - Podstawy elektrotechniki, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1980.