POLITECHNIKA RADOMSKA		LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH			DATA
WYKONALI:			GRUPA:	ZESPÓŁ	ROK AKADEMICKI
NR. ĆWICZENIA	TEMAT: BADANIE MASZYNY SYNCHRONICZNEJ				OCENA

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami maszyny synchronicznej oraz wyznaczenie jej charakterystyk. Pomiary wykonuje się na stanowisku laboratoryjnym wyposażonym we wszystkie przyrządy pomiarowe i pomocnicze.

2. Dane znamionowe

Prądnica synchroniczna prądu zmiennego:

Un = 400 V Pn = 18 kVA cosϕ = 0,84

In = 26 A n_n = 1000 obr./min.

Prądnica bocznikowa prądu stałego:

Un = 40 V Pn = 1,6 kW Inw = 4 A

In = 40 A n_n = 1000 obr./min.

Silnik bocznikowy prądu stałego:

Un = 220 V Pn = 22 kW Inw = 11 A

In = 78 A n_n = 1000 obr./min.

3. Przebieg pomiarów

1. Charakterystyka biegu jałowego

Schemat połączeń do próby biegu jałowego prądnicy synchronicznej

Tabela pomiarowa

Lp.	Iw	EAB	EBC	ECA	E0	n
	A	V	V	V	V	obr/min
1.	0	69	70	121	70	1000
2.	1,5	139	141	140	200	1000
3.	3	222,5	218,5	219	330	1000
4.	3,5	377	375	373	360	1000
5.	4	383	378	379	372	1000
6.	6	386	385	387	385	1000
7.	7	394	393	389	392	1000
8.	8	400	398	402	400	1000

Charakterystyka E₀ = f(I_W)

2. Charakterystyka zwarcia ustalonego maszyny synchronicznej.

Schemat połączeń strony wtórnej do próby zwarcia ustalonego prądnicy synchronicznej

Tabela pomiarowa

Lp.	Rodzaj	Iw	IA	IB	IC	Iz
	Zwarcia	A	A	A	A	A
1.	Symetryczne	0	0	0	0	0
2.			3,5	9	6	8,5	7,8
3.			6,5	16	15	15	15,3
4.			9	22	21	22	21,7
5.			10	24	23	24	23,7
6.			11	26	25	25	25,3
1.		dwufazowe niesymetryczne	0	0	0	0	0
2.			3	10	9	0	6,3
3.			3,5	12	11	0	7,7
4.			5	17	16	0	11,0
5.			6	19	18	0	12,3
6.			7	22	21	0	14,3
1.		Jednofazowe	0	0	0	0	0
2.			3	15	0	0	5,0
3.			3	17	0	0	5,7
4.			3	19,5	0	0	6,5
5.			4	22	0	0	7,3
6.			5	25	0	0	8,3

Charakterystyka I_z = f(I_W)

3. Charakterystyka obciążenia przy cos ϕ= 0 ind.

Charakterystyką obciążenia nazywa się zależność napięcia na zaciskach prądnicy od prądu wzbudzenia U= f(Iw) przy I= Ia= const; n= nn= const; cos ϕ= const

4. Charakterystyka zewnętrzna

Charakterystyką zewnętrzną prądnicy synchronicznej nazywa się zależność napięcia na jej zaciskach od prądu twornika U= f(I), przy Iw= const., n= n1= const. i cos ϕ= 1.

Schemat połączeń do zdejmowania charakterystyki zewnętrznej prądnicy synchronicznej

Tabela paomiarowa

Lp.	IA	IB	IC	I	U
	A	A	A	A	V
1.	0	0	0	0	450
2.	8	7,8	9,5	8,4	420
3.	13	12,2	12,8	12,7	400
4.	16	15	15,8	15,6	390
5.	17,5	17	17,5	17,3	380
6.	20	19,5	19,7	19,7	355
7.	22	21,5	21,5	21,7	330

Charakterystyka U = f(I)

5. Charakterystyka regulacyjna

Charakterystyką regulacyjną maszyny synchronicznej nazywa się zależność Iw= f(I), przy U= Un= const., n = nn= const. i cosϕ = const.

Tabela pomiarowa

Lp	Charakter	Iw	I
	obciążenia	A	A
1.	Indukcyjny cosϕ = 0,5	10	0
2.			13	7
3.			16	13
4.			19,5	18
5.			24	24
1.		Pojemnościowy cosϕ = 0,5	5	12
2.			6,5	9
3.			7	6
4.			8	4
5.			9	0
1.		cosϕ = 1	9,5	0
2.			10	5
3.			11	9
4.			12	16
5.			13	18

.

Charakterystyka Iw=f(I)

6. Zdejmowanie krzywych V /Mordey'a/

Krzywe V są zależnością natężenia prądu twornika I od prądu wzbudzenia Iw przy stałej prędkości obrotowej n oraz stałej mocy czynnej silnika synchronicznego dla U= Un.

Tabela pomiarowa

Lp	Wartość	Iw	I	P1	P2	P
	obciążenia Mn	A	A	W	W	W
1.	Mh = 0	4	12	200	900	1100
2.			6	8	420	710	1130
3.			8	5,5	680	520	1200
4.			10	7	920	360	1280
5.			14	11	1400	210	1610

Charakterystyka I=f(Iw)

Wnioski

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z własnościami maszyny synchronicznej oraz wyznaczenie jej charakterystyk. Maszynę synchroniczną badaliśmy dla kilku stanów pracy podzielonych na dwie grupy:

grupa 1 - praca przed synchronizacją maszyny z siecią sztywną

grupa 2 - praca po synchronizacji maszyny z siecią sztywną

W grupie pierwszej badaliśmy stan pacy jałowej, stan zwarcia ustalonego i odpowiednie do tych stanów charakterystyki oraz zdejmowaliśmy charakterystykę zewnętrzną.

Zakrzywienie charakterystyki biegu jałowego zwanej również charakterystyką magnesowania, spowodowane jest nasyceniem rdzenia maszyny synchronicznej. Pokazany kształt charakterystyki uwzględnia istnienie magnetyzmu szczątkowego.

Korzystając z charakterystyki magnesowania określa się wartość znamionowego prądu wzbudzenia biegu jałowego Iw0n przy napięciu U= Un.

Charakterystyki zwarcia Iz= f(Iw) przy n= n_n= const. są zależnością prądu twornika od prądu wzbudzenia przy zwarciu faz twornika. Zdejmując charakterystykę zwarcia symetrycznego należało zewrzeć zaciski ABC. Prędkość obrotowa prądnicy jest równa prędkości znamionowej. Ponieważ napięcie U=0, więc przepływ wypadkowy i strumień są bardzo małe. W stanie zwarcia obwód magnetyczny jest nienasycony, więc istnieje proporcjonalność między prądami prądnicy synchronicznej. Z charakterystyki zwarcia symetrycznego określa się wartość znamionowego prądu wzbudzenia przy zwarciu Iwzn. Na podstawie charakterystyk biegu jałowego i zwarcia symetrycznego oblicza się wartość stosunku zwarciowego, który zawiera się w granicach od 0,55 do 1,5. Wraz ze wzrostem stosunku zwarciowego rośnie stateczność pracy prądnicy oraz koszt maszyny.

Charakterystyką zewnętrzną prądnicy synchronicznej nazywa się zależność napięcia na jej zaciskach od prądu twornika U= f(I), przy Iw= const., n= n1= const. i cos = 1. Opadający przebieg charakterystyki zewnętrznej jest wynikiem rozmagnesowującego działania strumienia twornika oraz spadków napięcia na reaktancjach rozproszenia.

W drugiej grupie zdejmowaliśmy charakterystykę regulacyjną, krzywe Mordey'a, oraz wyznaczaliśmy geometrycznie charakterystykę obciążenia. Jednakże wcześniej przeprowadziliśmy synchronizację maszyny synchronicznej z siecią sztywną.

Przy idealnej synchronizacji między prądnicą a siecią nie popłynie żaden prąd, nie ma przepływu żadnej mocy- czynnej i biernej, a moment obrotowy silnika pokrywa straty zespołu: silnik- prądnica- wzbudnica.

Charakterystyką obciążenia nazywa się zależność napięcia na zaciskach prądnicy od prądu wzbudzenia U= f(Iw) przy I= Ia= const; n= nn= const; cos = const.

Charakterystyką regulacyjną maszyny synchronicznej nazywa się zależność Iw= f(I), przy U= Un= const., n= nn= const. i cos  const. Wzrost prądu wzbudzenia Iw ze wzrostem prądu obciążenia I przy obciążeniu indukcyjnym jest spowodowany rozmagnesowującym oddziaływaniem twornika i wzrastającymi spadkami napięcia na reaktancjach rozproszenia.

Krzywe V są zależnością natężenia prądu twornika I od prądu wzbudzenia Iw przy stałej prędkości obrotowej n oraz stałej mocy czynnej silnika synchronicznego dla U= Un . Krzywa V dla Mn= 0 przedstawia przypadek biegu jałowego silnika synchronicznego. Moc pobrana przez silnik jest równa sumie strat wydzielanych w silniku. Dla pewnej wartości prądu wzbudzenia prąd twornika uzyskuje wartość minimalną, gdyż wtedy cos   Pole na lewo od krzywej cos = 1 jest obszarem pracy maszyny synchronicznej w stanie niedowzbudzonym, zaś na prawo od tej krzywej, tzn. przy większych wartościach prądu wzbudzenia- w stanie przewzbudzonym.

symetryczne

dwufazowe

niesymetryczne

jednofazowe

cosϕ = 0,5 ind

U=f(Iw)

0

150

300

450

0

20

40

Iw

Eo

10

cosϕ = 1

cosϕ = 0,5 poj

---