Politechnika Warszawska Instytut Maszyn Elektrycznych
Laboratorium Maszyn w robotyce i informatyce
Nazwa ćwiczenia: Parametry maszyny synchronicznej.
Rok akademicki: 2012/2013
Dzień: czwartek 18.04.2013

Dane znamionowe:

Prądnica:

P = 10 [kVA]

$$n_{n} = 1500\ \lbrack\frac{\text{obr}}{\min}\rbrack$$

U_n = 380 [V]

I_n = 15, 8 [A]

cosφ = 0, 9

Silnik:

U_n = 220 [V]

P = 11, 2 [kW]

Wyznaczenie reaktancji synchronicznej.

Uz = 21 [V]	Uz = 41 [V]	Uz = 61 [V]
Imin [A]	1,1	Imin [A]
Imax [A]	2,8	Imax [A]
Umin [V]	12	Umin [V]
Umax [V]	18	Umax [V]
Xd [Ω]	9,45	Xd [Ω]
Xq [Ω]	2,47	Xq [Ω]

Rysunek 1. Wartość reaktancji synchronicznych w zależności od napięcia zasilania.

Wyznaczenie reaktancji podprzejściowych.

P	U	I	If	θ	R	$$Z^{"}$$	$$X^{"}$$	$$X_{d}^{"}$$	$$X_{q}^{"}$$
[W]	[V]	[A]	[A]	[]	[Ω]	[Ω]	[Ω]	[Ω]	[Ω]
30	20	4,9	0,22	0	0,62	2,04	1,94	1,94	-
30	20	5,15	0,24	10	0,57	1,94	1,86	1,86	-
22,5	20	4,4	0,19	20	0,58	2,27	2,2	2,2	-
12,5	20	3,25	0,1	30	0,59	3,08	3,02	-	3,02
7,5	20	2,7	0,05	40	0,51	3,7	3,67	-	3,67
5	20	2,55	0,01	50	0,38	3,92	3,9	-	3,9
5	20	2,6	0,02	60	0,37	3,85	3,83	-	3,83
8,5	20	2,83	0,06	70	0,53	3,53	3,49	-	3,49
15	20	3,6	0,14	80	0,58	2,78	2,72	2,72	-
25	20	4,7	0,21	90	0,57	2,13	2,05	2,05	-
30	20	5,2	0,25	100	0,55	1,92	1,84	1,84	-
22,5	20	4,45	0,19	110	0,57	2,25	2,17	2,17	-
12,5	20	3,23	0,11	120	0,6	3,1	3,04	-	3,04
7,5	20	2,7	0,05	130	0,51	3,7	3,67	-	3,67
5	20	2,55	0,01	140	0,38	3,92	3,9	-	3,9
6,5	20	2,6	0,03	150	0,48	3,85	3,82	-	3,82
10	20	3,05	0,09	160	0,54	3,28	3,23	-	3,23
15	20	3,7	0,14	170	0,55	2,7	2,65	2,65	-
27,5	20	4,9	0,22	180	0,57	2,04	1,96	1,96	-
30	20	5,1	0,24	190	0,58	1,96	1,87	1,87	-
20	20	4,1	0,17	200	0,59	2,44	2,37	2,37	-

Rysunek 2. Reaktancje podprzejściowe w zależności od kąta położenia wirnika.

Rysunek 3. Wartość prądu w uzwojeniu wzbudzenia w zależności od kąta położenia wirnika.

Rysunek 4. Wartość prądu twornika w zależności od kąta położenia wirnika.

Wnioski.

Pierwszym punktem badania było wyznaczenie reaktancji synchronicznych poprzecznych oraz podłużnych. Uzwojenie twornika maszyny zasilone jest trójfazowym symetrycznym napięciem. Niezbędnym wymaganiem jest zgodność kierunków wirowania rotora i strumienia twornika. Zostało to sprawdzone poprzez zmierzenie napięcia w obwodzie wzbudzenia. Przy zgodnym kierunku wirowania było o wiele mniejsze.

Reaktancji synchronicznej podłużnej X_d odpowiada podłużne ustawienie maszyny, a więc maksymalna wartość napięcia twornika i minimalna wartość prądu $X_{d} = \frac{U_{\max}}{\sqrt{3}I_{\min}}$.

Reaktancji synchronicznej poprzecznej X_q odpowiada poprzeczne ustawienie maszyny, a więc minimalna wartość napięcia twornika i maksymalna wartość prądu $X_{q} = \frac{U_{\min}}{\sqrt{3}I_{\max}}$.

Przy zasilaniu U_z = 61 [V] można zaobserwować ewidentny spadek reaktancji podłużnej prawie o 50%. Jest to prawdopodobnie skutkiem nasycenia się obwodu

Kolejnym punktem badania było wyznaczenie reaktancji podprzejściowych, należących do parametrów opisujących stan nieustalony maszyny synchronicznej. Po uprzednim zmierzeniu wartości I,  I_f,  U oraz P przy różnych kątach położenia wału można wyznaczyć wartości reaktancji podprzejściowych podłużnych oraz poprzecznych według zależności:

$$R = \frac{P}{2I^{2}}$$

$$Z^{"} = \frac{U}{2I}$$

$$X^{"} = \sqrt{Z^{"2} - R^{2}}$$

Wstawiając do powyższych zależności odpowiednio dla $X_{d}^{"}$ wartości odpowiadające ustawieniu podłużnemu, czyli gdy oś przepływu twornika pokrywa się z osią podłużna wirnika a więc prąd w uzwojeniu wzbudzenia jest największy oraz dla $X_{q}^{"}$ wartości odpowiadające ustawieniu poprzecznemu, czyli gdy oś przepływu twornika nie pokrywa się z osią podłużna wirnika a więc prąd w uzwojeniu wzbudzenia ma wartość najmniejszą.