Laboratorium Maszyn Elektrycznych KME AGH
Ćwiczenie
Wydział:
Imię i Nazwisko
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Data utworzenia:30/11/2015

1. Cel ćwiczenia:

Najczęściej spotykanym w praktyce przypadkiem pracy prądnicy synchronicznej jest jej praca równoległa z siecią energetyczną o bardzo dużej mocy, praktycznie stałym napięciu i stałej częstotliwości. Celem ćwiczenia jest poznanie metody włączania maszyny synchronicznej do sieci sztywnej, zapoznanie studentów z własnościami dynamicznymi maszyn synchronicznych oraz zbadanie podstawowych własności ruchowych tych maszyn.

2. Schemat układu pomiarowego:

Schemat połączeń kolumny synchronizacyjnej:

3. Czynności łączeniowe wykonane podczas synchronizacji

1. Synchronizacja dokładna

Synchronizacja dokładna powinna zapewnić włączenie maszyny do sieci w chwili, gdy pomiędzy parami zacisków wyłącznika głównego występują możliwie najmniejsze napięcia.

W tym celu należy:

• Uzgodnić kolejność faz prądnicy i sieci

• Wyrównać częstotliwość napięć generatora i sieci

• Wyrównać skuteczne wartości napięć sieci i prądnicy

Proces synchronizacji przy dużych jednostkach jest obecnie przeprowadzany wyłącznie za pomocą układów automatycznych. Dla małych maszyn synchronizację dokładną można wykonać

za pomocą kolumny synchronizacyjnej lub dwóch woltomierzy i układu żarówek.

Synchronizacja przy pomocy kolumny synchronizacyjnej

Kolumna składa się z przyrządów pozwalających określić wartości odpowiednich napięć i częstotliwości . Po uzgodnieniu kolejności faz prądnicy i sieci oraz po wstępnym ustaleniu napięcia generatora na poziomie napięcia sieci wyrównujemy napięcia generatora do napięcia sieci, regulując prąd wzbudzenia . Gdy woltomierz różnicowy wskazuje zero włączamy generator

do sieci.

Synchronizacja przy pomocy żarówek

Po wstępnym ustaleniu częstotliwości i napięcia generowanego w tworniku obserwujemy zaświecanie się żarówek ( nie jednoczesne zaświecanie świadczy o odmiennej kolejności faz sieci

i prądnicy). Regulując prąd wzbudzenia (napięcie twornika ) i prędkość ( częstotliwość ), doprowadzamy do stanu , gdy żarówki jednocześnie zapalają się i gasną . Synchronizacja powinna być przeprowadzona gdy żarówki nie świecą .

Wady	Zalety
W ciężkich warunkach ruchowych bardzo trudne jest spełnienie warunków synchronizacji dokładnej.	Prosty sposób podłączenia maszyny do sieci

1. Samosynchronizacja

Samosynchronizacja polega na przyłączeniu do sieci maszyny niewzbudzonej, doprowadzonej

do prędkości bliskiej synchronicznej. Bezpośrednio po zasileniu twornika załącza się napięcie stałe na wzbudzenie. Narastający prąd wzbudzenia wytwarza moment, który powoduje wciągnięcie wirnika w synchronizm.

Wady	Zalety
Nieustalone wartości prądów i momentów są znacznie większe niż przy maszynie dokładnej	Proces włączania maszyny do sieci trwa krócej w porównaniu z metodą synchronizacji dokładnej. Koszt układu automatycznej samosynchronizacji jest znacznie mniejszy niż koszt układu automatycznej synchronizacji.

4. Opracowanie wyników

Wykres 1.

Wykres 2.

Wykres 3.

Wykres 4.

Wykres 5.

Dla t=0,02 s w= 163,604 [rad/s]

Dla t=30 s w= 0,041 [rad/s]

Wykres 6.

Wykres 7.

Zakresy regulacji prądu wzbudzenia dla różnych przypadków obciążenia maszyny synchronicznej:

Wykres 8.

5. Wnioski i obserwacje:

• Dla R_min na wykresie 1 i wykresie 6 można zaobserwować zajście efektu Gorgesa, czyli znaczne obniżenie momentu spowodowało utknięcie wirnika bezpośrednio po przekroczeniu połowy prędkości synchronicznej,

• Na wykresie nr 2 widać dokładnie stopniowe stabilizowanie sie prądu stojana i prądu wzbudzenia,

• Zależność prędkości obrotowej w funkcji czasu podczas wybiegu ma opadającą postać liniową. Spowodowane to jest momentem tarcia, który doprowadza do zatrzymania wirnika.

• Na wykresie nr 6 widać wpływ niskiej wartości rezystancji ograniczającej prąd płynący w uzwojeniu wzbudzenia. Gdy jest ona dobrze dobrana widać jedynie "siodło"; w przeciwnym przypadku zachodzi efekt Gorgesa.

• Charakterystyki momentu elektromagnetycznego pokrywają się dla wspólnych zakresów prędkości obrotowej.

• Dla każdej z krzywych V istnieje wartość prądu wzbudzenia, dla której wartość prądu twornika przyjmuje wartość minimalną, a współczynnik mocy cosf=1. Linia łącząca punkty o cosf=1 dzieli obszar wykresu na dwie części: po lewej mamy obszar pracy niedowzbudzonej, zaś po prawej obszar pracy przewzbudzonej.