TRANSFORMATORY

REZYSTANCJA ŻELAZA- odpowiada stratom mocy czynnej w rdzeniu P_Fe podczas zasilania transformatora fazowym napięciem znamionowym U_1Nph: R_Fe=3( U_1Nph)²/P_Fe

REAKTANCJA MAGNESOWANIA-zależy od stanu nasycenia rdzenia: X_m=U_1N/pierw3I_m

NAPIĘCIE ZNAMIONOWE-maksymalne napięcie jakie może być podane w sposób trwały na transformator. Rozróżniamy napięcie znamionowe strony pierwotnej i wtórnej.

POMIARY W STANIE JAŁOWYM: stan jałowy polega na zasilaniu jednego uzwojenia transformatora przy rozwartych zaciskach drugiego uzwojenia. Prąd jałowy I_o zależy od wartości impedancji gałęzi poprzecznej Z_o, wielokrotnie większej od impedancji uzwojenia pierwotnego Z₁, dlatego prąd jałowy jest bardzo mały. Straty P_wo w uzwojeniu pierwotnym, zależne od kwadratu prądu jałowego są pomijalnie małe, dlatego cała moc czynna pobrana przez transformator jest równa stratom mocy w rdzeniu P_Fe, na które składają się straty spowodowane histerezą P_h i prądami wirowymi P_wir (straty te proporcjonalne są do kwadratu indukcji). Ponieważ straty mocy w rdzeniu zależą od kwadratu indukcji, zależą także od kwadratu napięcia, a wykres zależności P_o=f(U) ma kształt paraboli.

POMIARY W STANIE ZWARCIA: stan zwarcia polega na zasilaniu jednego z uzwojeń transformatora przy zwartych zaciskach drugiego uzwojenia.

Napięcie zwarcia- przy zasilaniu transformatora niewielkim napięciem w uzwojeniu strony pierwotnej płynie prąd znamionowy, a w uzwojeniu strony wtórnej prąd bliski znamionowemu, napięcie to nazywamy napięciem zwarcia a stan stanem zwarcia normalnego; wyrażane jest w % napięcia znamionowego.

Wstanie zwarcia normalnego prąd magnesowania Im, zmieniający się w funkcji napięcia U₁ osiąga małą wartość względem prądu znamionowego I_N. Straty w rdzeniu P_Fe (Zależne od kwadratu napięcia U₁) są pomijalnie małe (I_Fe=0) dlatego możemy pominąć gałąź poprzeczną schematu zastępczego. Pobrana moc czynna P_k pokrywa straty w uzwojeniach Pw. Straty te, zwane stratami zwarciowymi równe są stratom obciążeniowym w uzwojeniach P_wn, ponieważ prąd w stanie normalnego zwarcia równy jest znamionowemu. Straty obciążeniowe można rozdzielić na straty podstawowe P_wp o dodatkowe P_d.

Ponieważ w normalnym stanie zwarcia strumień jest bardzo mały, obwód nie nasyca się, możemy przyjąć, że rezystancja zwarcia i reaktancja zwarcia mają stałe wartości. Wynika stąd, że przy zasilaniu transformatora w stanie zwarcia napięciem o stałej częstotliwości, zależność prądu od napięcia jest liniowa, a mocy od napięcia kwadratowa.

STAN OBCIĄŻENIA SYMETRYCZNEGO-w stanie obciążenia do zacisków stronu wtórnej dołączony jest odbiornik o impedancji Z_L. W zależności od charakteru impedancji obciążenia Z_l napięcie na zaciskach strony wtórnej U2 zmienia się w funkcji prądu obciążenia I2, tworząc przy stałym współczynniku mocy obciążenia cosf_l charakterystykę zewnętrzną transformatora U₂=f(I₂). Prąd obciążenia powoduje spadki napięcia na rezystancjach uzwojeń oraz reaktancjach rozproszeń transformatora.

Zmienność napięcia transformatora- służy do określania zmian napięcia strony wtórnej, wyrażona jest w %. Dla znamionowej zmienności napięcia, napięcie U₂ jest mierzone przy prądzie I₂=I_2N.

SPRAWNOŚĆ- stosunek mocy czynnej P2 oddanej przez transformator do mocy czynnej pobranej z sieci zasilającej P1, P1-P2=Po+Pk

PRZEKŁADNIA NAPIĘCIOWA- stosunek napięć międzyfazowych strony pierwotnej do strony wtornej

PRZEKŁADNIA ZWOJOWA- stosunek liczby zwojów strony pierwotnej i wtórnej, czyli w przybliżeniu stosunek napięć fazowych strony pierwotnej i wtórnej. Przekłądnia napięciowa może mieć inną wartość niż przekładnia zwojowa. Są sobie równe jedynie w przypadku takiego samego skojarzenia faz obu stron transformatora, co w praktyce dotyczy skojarzenia Yy. Przekładnię napięciową można wyrazić przez zwojową w zależności od układu połączeń transformatora: K=kn

WYZNACZANIE PRZEKŁĄDNI NAPIECIOWEJ: wstępnie oznaczamy symbolami cyfrowo-literowymi początki i końce uzwojeń, łączymy fazy uzwojenia pierwotnego w trójkąt, wtórnego w gwiazdę, zasilając uzwojenie pierwotne wykonujemy pomiar przekładni napięciowej metodą bezpośredniego pomiaru woltomierzem napięć międzyfazowych po obu stronach transformatora

GRUPA POŁĄCZEŃ TRANSFORMATORA- kąt przesunięcia fazowego liczony zgodnie z ruchem wskazówek zegara między napięciem międzyfazowym strony pierwotnej i odpowiadającym mu napięciem międzyfazowym strony wtórnej, jest zawsze wielokrotnością 30

Wyznaczanie grupy połączeń transformatora: podczas pomiaru trójfazowy układ sinusoidalnych napięć zasilających powinien być symetryczny, zwieramy dowolną, odpowiadającą sobie oznaczeniem literowym parę zacisków stron GN i DN (ustalamy wspólny potencjał dla obu uzwojeń), mierzymy wszystkie napięcia międzyfazowe obu stron transformatora oraz niezbędną dla wykreślenia trójkątów liczbę napięć międzyfazowych pomiędzy stroną pierwotną i wtórną, po włączeniu zasilania mierzymy 10 napięć: U1A1B, U1A1C, U1B1C, U2A2B, U2A2C, U2B2C, U1A2A, U1C2C, U1A2C, U1C2A; konstrukcja wykresu: rysujemy trójkąt napięć 1A1B1C, zakreślamy łuki U1A1C i U1C2C (punkt 2C), zakreślamy łuki U1C2A i U1A2A (punkt 2A), 2B=1B, otrzymujemy trójkąt 2A2B2C, sprawdzamy prawoskrętność kolejności występowania zacisków stanowiących wierzchołki trójkątów, sprawdzamy zgodność długości boków wyznaczonych trójkątów zze zmierzonymi wartościami napięć międzyfazowych, mierzymy kąt między 1A1B i 2A2B – prawoskrętnie, miarę otrzymanego kąta dzielimy przez 30.

SILNIKI INDUKCYJNE

STRATY MECHANICZNE- moc czynna P_o pobierana w czasie biegu jałowego jest sumą strat P_o=P_Fe+P_m+P_WS. Rozdział strat w rdzeniu i strat mechanicznych przeprowadza się metodą graficzną dla znamionowego napięcia zasilania stojana. Podczas pomiaru biegu jałowego obroty silnika są stałe, dlatego P_m też są stałe i nie zależą od zmian napięcia zasilania.

WYZNACZANIE POCZĄTKÓW I KOŃCÓW FAZ: podczas pomiaru rozwieramy uzwojenia wirnika, na stałe połączone w gwiazdę. Łączymy ze sobą po jednym zacisku każdej fazy uzwojenia stojana, jedną fazę zasilamy obniżonym napięciem przemiennym U1; U2>1,5U1 i U3=0 zwarte zostały zaciski jednoimienne. Wytworzony przez zasilaną fazę strumień magnetyczny tylko w części równej φcos120 sprzęga się z innymi fazami stojana (wtedy napięcia indukowane w zasilanych fazach mają przeciwny zwrot). Wypadkowy moment elektromagnetyczny jest największy gdy uzwojenia faz umieszczone są symetrycznie. Gdyby któraś faza była odwrotnie pole wirujące by nie powstało. Początki i końce faz wyznaczamy aby w silniku powstało wirujące kołowe pole magnetyczne, aby wyznaczyć symetryczne geometryczne rozłożenie uzwojenia, aby wyznaczyć przesunięcia napięć względem siebie (przesunięcie faz o 120). Metoda nie nadaje się do silnika klatkowego, ponieważ wytworzone wtedy w zwartym uzwojeniu silnika prądy i strumienie zniekształcają wartość napięcia w fazach stojana.

POMIAR PRZEKŁADNI: uzwojenie stojana i wirnika połączone są w gwiazdę, obwód wirnika jest rozwarty. Dowolne 2 fazy stojana zasilamy napięciem U_s i kręcimy wałem wirnika tak, aby znaleźć największe Uro (osie faz pokrywają się). Następnie rozwieramy uzwojenie stojana, zasilamy fazy wirnika napięciem U_r=U_r0 i obracamy wirnik znajdując największą wartość napięcia U_so (między 2 fazami stojana). Mierzymy stosunek napięć, który wyznacza przekładnię napięciową: Ku=1/2(K₁+K₂)=1/2(U_s/U_ro+U_so/U_ro). W ten sposób możemy uzyskać dokładniejszą wartość przekładni określonej jako stosunek fazowych sił elektromotorycznych. Dwukrotny pomiar przekładni pozwala wyeliminować wpływ spadku napięcia na reaktancji rozproszenia stojana na wartość siły elektromotorycznej indukowanej w fazie stojana względem napięcia zasilania; nie można pominąć spadku napięcia na elementach podłużnych gałęzi.

SPRAWNOŚĆ: metoda bezpośrednia stosunek mocy oddanej na wale silnika do mocy elektrycznej doprowadzonej do silnika przy obciążeniu η=πnT/30(P1+P2); Metoda strat poszczególnych opisuje straty występujące na pszczególnych elementach silnika przy zwarciu η=(P_pn-∑P_n)/P_pn, Ppn=3U_sphn*I_sphn*cosfi_n, ∑P_n=P_wsn+P_Fe+P_wrn+P_m+P_dod, P_wsn=3*R_s*I_sphn², P_wrn=(P_pn-P_wsn-P_Fe)s, P_dod=0,5%P_n

CHARAKTERYSTYKA MECHANICZNA: Silnik z dołączoną rezystancją dodatkową uzyskuje maksymalny moment obrotowy Tb przy niższych obrotach niż bez Rd. Przebieg z rezystancją jest łagodniejszy. W pomiarach realizujemy obciążenie do wartości obrotów odpowiadających poślizgowi krytycznemu, dalej nie jesteśmy w stanie dokonać pomiarów.

CHARAKTERYSTYKA BIEGU JAŁOWEGO: wykonujemy rozruch napięciowy nieobciążonego silnika i obserwujemy zmianę prądu stojana. Uzwojenie wirnika jest zwarte na pierścieniach, a silnik nie jest obciążony. Po rozruchu wirnik obraca się z prędkością bliską synchronicznej. Pomiar przeprowadzamy obniżając napięcie stojana dzięki czemu zaobserwujemy wyraźny spadek prędkości obrotowej. Współczynnik mocy cosfi jest mały (fi>60), dlatego jeden z watomierzy wychyla się w stronę przeciwną. Wraz ze wzrostem napięcia Us maleje cosf0, co oznacza, że silnik na biegu jałowym pobiera głównie moc bierną. Prąd stanu jałowego jest w stosunku do prądu znamionowego znacznie większy niż w transformatorach i wynosi od 0,2 do 0,5In.

CHARAKTERYSTYKA ZWARCIA: napędzamy silnik prądem znamionowym. Podczas pomiaru obserwujemy charakterystyczne wychylenia watomierzy w układzie Aarona- dla jednego z nich wskazanie oscyluje wokół 0. Watomierze pokazują wartość z zależności P=UIcos(fi-30) lub P=UIcos(fi+30). Kiedy f=60 to cos90=0 więc watomierz będzie pokazywał wartość równą 0. Prąd zwarcia rośnie liniowo z napięciem, a w miarę nasycania się obwosu reaktancje Xs i Xr’ maleją co wpływa na szybszy wzrost prądu. Obserwujemy nieznaczny wzrost cosfik. Podczas stanu zwarcia całkowita moc mechaniczna zamieniona jest na ciepło natomiast moc czynna pobierana z sieci pokrywa straty w uzwojeniach. Prąd zwarcia: silnik pobiera prąd znacznie większy od znamionowego (4-8 razy większy).

ZMIANA OBCIĄŻENIA: Przy połączeniu uzwojenia stojana w trójkąt i zasilania stojana napięciem znamionowym Usn, dokonujemy rozruchu oporowego silnika indukcyjnego za pomocą zwieranego rozrusznika. Następnie zmieniamy prąd wzbudzenia sprzężonej z danym silnikiem prądnicy obcowzbudnej prądu stałego, wtedy zmienia się obciążenie.

Po dołączeniu dodatkowych rezystancji spada sprawność silnika natomiast ma to korzystny wpływ na charakterystykę mechaniczną, pozwala na uzyskanie maksymalnego momentu obrotowego już przy najniższych obrotach.

POMIAR MOMENTU: Odczytujemy wartość momentu obciążenia T, który jest proporcjonalny do nacisku na wagę elektroniczną łap ruchomego stojana prądnicy.

ROZRUCH SILNIKA: Rozruch bezpośredni (włączenie na pełne napięcie) prąd rozruchowy jest 4:8 razy większy od znamionowego, a moment rozruchowy jest często mniejszy od znamionowego. Rozruch napięciowy (obniżenie napięcia zasilania) dla silników o uzwojeniach zaprojektowanych na napięcie przewodowe sieci zasilającej. Rozruch oporowy (włączenie w obwód wirnika dodatkowej rezystancji i zmniejszenie jej wartości do 0 w trakcie rozruchu) ograniczenie prądu rozruchu przy zachowaniu stałej wartości miemntu krytycznego i wzroście momentu rozruchowego, wzrastają straty cielne w wirniku.

PRĄD WZBUDZENIA: prąd wzbudzenia pobierany podczas rozruchu jest kilkakrotnie większy od prądu znamionowego, wynika on z obliczeń dla stanu pracy ze zwartym uzwojeniem wirnika, duży prąd jest niekorzystny dla silnika pod względem skutków cieplnych.

PRĄD STAŁY

Silnik jest zasilany napięciem stałym z oddzielonego stanowiska, jest sprzęgnięty z prądnicą obcowzbudną prądnicą obcowzbudną prądu stałego. Regulując prąd wzbudzenia prądnicy zmieniamy jej obciążenie, a tym samym obciążenie silnika. Obroty silnika mierzymy za pomocą tachoprądnicy. Moment silnika wyznaczamy metodą bezpośrednią poprzez odczyt przeskalowanego wskazania wagi, na którą naciskają łapy ruchomego stojana prądnicy obciążającej.

OZNACZENIA UZWOJEŃ: A1-A2 uzwojenie twornika, B1-B2 uzwojenie biegunów komutacyjnych, C1-C2 uzwojenie kompensacyjne, D1-D2 uzwojenie wzbudzenia szeregowe, E1-E2 uzwojenie wzbudzenia bocznikowe, F1-F2 uzwojenie wzbudzenia obcowzbudne, H1-H2 dodatkowe uzwojenie w osi podłużnej, I1-I2 dodatkowe uzwojenie w osi poprzecznej.

KIERUNEK WIROWANIA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO: za prawy uważa się zgodny z ruchem wskazówek zegara, jeżeli patrzy się na wirnik od strony wału napędowego. W silniku wirującym w prawo, prądy płyną we wszystkich uzwojeniach w kierunku zgodnym z kolejnością wskaźników cyfrowych. W prądnicy wirującej w prawo prądy w obwodach wzbudzenia płyną w kierunku zgodnym z kolejnością wskaźników, w tworniku i uzwojeniach biegunów pomocniczych w kierunku przeciwnym niż kolejność wskaźników. Zmiany kierunku wirowania dokonuje się przez zmianę kierunku prądu w uzwojeniu twornika (lub wzbudzenia).

KOMUTACJA-zespół zjawisk towarzyszących w maszynie komutatorowej zmianie kierunku prądu w zezwoju zwartym przez szczotkę, są to zjawiska mechaniczne, elektromagnetyczne, elektromechaniczne i termiczne.

PRZYCZYNY ISKRZENIA POD SZCZOTKAMI: mechaniczne: nie cylindryczność komutatora, nierówność lub zanieczyszczenia powierzchni komutatora, wystawanie izolacji międzywycinkowej, nieodpowiednie szczotki, zły docisk szczotek do komutatora, nieprawidłowe dotarcie szczotek; elektryczne: niewłaściwe działanie biegunów komutacyjnych.

Uzwojenie biegunów komutacyjnych dobiera się tak by indukowane napięcie ebk przeciwdziałało dodatkowo sile elektromotorycznej rotacjo eoa, wytworzonej w wyniku oddziaływania twornika w osi szczotek. Prawidłowa komutacja powinna być lekko przyspieszona. Rezystancja zwoju zwartego oraz rezystancja doprowadzeni powinny być mniejsze niż rezystancja szczotki (szczotki węglowe). Siła elektromotoryczna samoindukcji powinna być jak najmniejsza (żłobki otwarte)

Szczotki powinny być dotarte czego dowodem jest błyszcząca powierzchnia ich styku z komutatorem. Luzy szczotek w oprawach powinny być w granicach 0,06 ¸ 0,26 mm. Zbyt małe luzy mogą powodować zakleszczenie się szczotek w oprawach, zbyt duże wybijanie boków szczotek; w obu przypadkach występuje iskrzenie. Nacisk na szczotkę powinien mieć kierunek wzdłuż osi szczotki i powinien być praktycznie jednakowy na wszystkich szczotkach maszyny. Szczotki zakładane do maszyny powinny być jednakowego rodzaju. Jeżeli powierzchnia komutatora jest chropowata lub porysowana, to należy ją wypolerować.

CHARAKTERYSTYKA ZEWNĘTRZNA- zależność prędkości kątowej lub obrotowej od prądu obciążenia silnika Ω=f(I) lub n=f(I); Silnik bocznikowy: wykresy są liniami prostymi, największe obroty uzyskuje dla najmniejszego prądu (0,6) i zerowej rezystancji dodatkowej, rezystancja dodatkowa powoduje że wykres charakterystyki jest bardziej stromy, kolejność c,a,d,b. Silnik szeregowy: równanie charakterystyki jest równaniem hiperboli, ponieważ moment silnika zależy od kwadratu prądu, wzrost momentu nie powoduje proporcjonalnego przeciążenia sieci zasilającej lecz z pierwiastkiem kwadratowym I=pierw(Te/Ma^s), największe obroty uzyskuje się dla największego napięcia zasilania (70V) i zerowej rezystancji dodatkowej, a najmniejsze dla rezystancji dodatkowej równej 0,78, obecność rezystancji bocznikowej (0,184) powoduje wzrost obrotów, kolejność b,d,a,c

CHARAKTERYSTYKA MECHANICZNA- zależność prędkości kątowej lub obrotowej od momentu obciążenia silnika Ω=f(T) lub n=f(T); Silnik bocznikowy: równanie charakterystyki ma postać linii prostej Ω=Ua/ψ-(Ra/ψ²)T=Ωo-(Ra/ψ2)T (Ωo prędkość idealnego biegu jałowego) z racji zjawiska oddziaływania twornika ze wzrostem obciążenia maleje strumień wypadkowy wzbudzenia ψ stąd spadek obrotów jest mniejszy niż według powyższego wzoru; na wyznaczonych charakterystykach mechanicznych silnika bocznikowego możemy zauważyć, że napięcie zasilające wpływa na prędkość wirowania rotora (im mniejsze napięcie tym maszyna osiąga mniejsze obroty), o stromości charakterystyki decyduje wartość rezystora dodatkowego- im większa tym charakterystyka bardziej stroma, kolejność wykresów c,a,d,b.

Silnik szeregowy: postać charakterystyki Ω=U/pierwMa^f * 1/pierwTe –R/Ma^f, kolejność b,d,a,c

ROZRUCH NAPIĘCIOWY SILNIKA SZEREGOWEGO: łączymy stanowisko pomiarowe według schematu, silnik będzie wirował w prawo (patrząc od strony sprzęgła). Zmianę kierunku wirowania uzyskuje się przez przełączenie zacisków A1-B2 względem zacisków D1-D2. Zwiększając stopniowo napięcie zasilania przy pomocy regulatora indukcyjnego TRN przeprowadzamy rozruch napięciowy silnika zwiększając jednocześnie przy pomocy autotransformatora Atr prąd wzbudzenia prądnicy obciążającej badany silnik.

PRĄD ROZRUCHOWY: rozruch silnika ma zapewnić wystarczająco duży moment rozruchowy T1 przy ograniczonym prądzie rozruchowym Iak, wnikającym z zerwoej wartości siły elektromotorycznej przy zerowych obrotach Iak=(Ua-Ef)/Ra=(Ua-Ωψ)Ra=Ua/Ra. W chwili początkowej rozruchu Ω=0 Ef=0 całe napięcie odkłada się na niewielkiej rezystancji twornika. Prąd rozruchowy kilkanaście razy przekracza wartość znamionową. Metody ograniczania prądu rozruchowego: rozruch napięciowy, rozruch oporowy (dodatkowa rezystancja szeregowo dołączona do uzwojenia twornika zwiększa straty cieplne). Aby skrócić czas rozruchu dobiera się kolejne stopnie rozrusznika tak aby prąd twornika stale był blisko wartości znamionowej.

MOMENT ROZRUCHOWY: zależy od wymagań napędowych i rezystancji rozrusznika; w zależności od typu budowy nie powinien być mniejszy niż: 1,8 Tn (silnik obcowzbudny i bocznikowy), 2Tn (silnik bocznikowy z dozwojeniem szeregowym), 2,5Tn silnik szeregowy

SPRAWNOŚĆ: bocznikowy: η=P2/P1 *100, P1=U(Ia+If)=UI, P2=TΩ=Tπn/30; szeregowy: η=P2/P1 *!00, P1=UI, P2= TΩ=Tπn/30

REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ: obniżanie napięcia twornika (regulacja obrotów w dół) straty cieplne w rezystancjach nie zależą od zmiany napięcia lecz od zmiany prądu obciążenie, wadą metody jest konieczność stosowania źródła regulowanego napięcia; dołączenie szeregowo dodatkowej rezystancji w obwodzie twornika (regulacja w dół) jest nieekonomiczna z racji dodatkowych strat cieplnych; osłabienie strumienia wzbudzenia przez zmniejszenie prądu wzbudzenia w wyniku szeregowego włączenia do obwodu wzbudzenia dodatkowej rezystancji albo w wyniku zbocznikowania obwodu wzbudzenia odpowiednią rezystancją (regulacja w górę), zmniejszenie strumienia przy stałym momencie obciążenia powoduje wzrost prądu twornika a tym samym strat mocy czynnej.

SILNIK SZERGOWY ZAGROŻENIA: Charakterystyka takiego silnika ma przebieg hiperboliczny. Przy małym prądzie obciążenia prędkość przybiera duże wartości. Gdy moment obciążenia jest równy 0 wirnik rozbiega się. Bardzo duża prędkość obrotowa przy małych obciążeniach może być niebezpieczna dla silnika ze względu na przekroczenia jego wytrzymałości mechanicznej, duże siły odśrodkowe mogą spowodować uszkodzenie uzwojeń. Silnik szeregowy nie może pracować w stanie jałowym.

MASZYNY SYNCHRONICZNE

UKŁAD POMIAROWY: napędzamy wirnik badanej prądnicy z prędkością znamionową przy pomocy sprzęgniętego z nią silnika prądu stałego.

SYNCHRONIZACJA PRĄDNUCY SYNCHRONICZNEJ Z SIECIĄ: Warunki synchronizacji dokładnej, przy której

wektory napięć sieci i prądnicy pokrywają się i podczas łączenia nie popłyną prądy wyrównawcze w układzie „sieć - prądnica synchroniczna”: ta sama kolejność faz sieci i prądnicy, fsieci=fsyn ta sama częstotliwość napięć sieci i prądnicy, Usieci=Usyn te same wartości skuteczne odpowiadających sobie napięć sieci i prądnicy. Przeprowadzając synchronizację prądnicy z siecią należy kolejno: połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem, wykonać rozruch silnika prądu stałego, zwiększając prąd wzbudzenia prądnicy od zera ustalić wartość napięcia na woltomierzu V1 równą napięciu sieci, doregulować prąd wzbudzenia silnika prądu stałego tak, by pulsujące światło w „mieszanym” układzie żarówek wirowało bardzo powoli, Woltomierz V3 (woltomierz różnicowy) wskazuje różnicę napięć między siecią zasilającą i prądnicą, w tej samej fazie. W chwili, gdy żarówka połączona w układzie „na ciemno” jest zgaszona, żarówki połączone „na jasno” świecą najjaśniej, a woltomierz różnicowy wskazuje zero - gwiazdy

napięć sieci i napięć prądnicy pokrywają się. Wtedy poprzez włączenie stycznika ST

włączamy generator do sieci. Po synchronizacji odłączamy zasilanie silnika prądu stałego,

zatem maszyna synchroniczna przejdzie w stan pracy silnikowej, praktycznie na biegu

jałowym, obciążona jedynie wirnikiem silnika prądu stałego.

SYNCHRONIZACJA DOKŁADNA: maszyna przed przyłączeniem do sieci pracuje jako prądnica przy pracy samotnej.

SYNCHRONIZACJA MASZYNY polega na przyłączeniu do sieci uzwojenia stojana maszyny, której wirnik został napędzony przez przyłączony silnik do prędkości bliskiej prędkości synchronicznej.

UKŁAD MIESZANY: w tym układzie przy różnicy częstotliwości można obserwować kolejne rozświetlenia żarówek dające „efekt wirowania światła”. Zależnie od relacji tych częstotliwości zmienia się kierunek wirowania. W stanie synchronicznym jedna żarówka zgaśnie, pozostałe będą świeciły najjaśniej.

CHARAKTERYSTYKA ZWENĘTRZNA: służy do oceny wielkości zmian napięcia prądnicy przy przejściu od stanu jałowego do określonego obciążenia przy stałym prądzie wzbudzenia i stałym cosfi oraz znamionowej prędkości obrotowej. Podane wykresy wskazowe ilustrują poszczególne punkty pracy prądnicy, jednak rzeczywiste zmiany napięcia są mniejsze nie wyznaczone z racji wpływu nieliniowości obwodu magnetycznego.

ZNAMIONOWA ZMIENNOŚĆ NAPIĘCIA: δu%=(Us0-Usn)/Usn *100%; Uso napięcie przy Is=0 i If=Ifn; informuje ona o wielkości zmiany napięcia występującej przy odciążaniu prądnicy od obciążenia znamionowego do stanu jałowego, jej wartość wynosi ok 40-50% i jest większa dla maszyn cylindrycznych.

STOSUNEK ZWARCIA: Kk=Ifo/Ifk=Iko=In (Ifo- znamionowy prąd wzbudzenia biegu jałowego, taki przy którym napięcie jest znamionowe; Ifk- znamionowy prąd zwarcia, taki przy którym prąd twornika jest znamionowy) iloraz znamionowego prądu wzbudzenia biegu jałowego i znamionowego prądu wzbudzenia przy zwarciu; im jest on większy tym większa jest przeciążalność prądnicy; 0,4-0,7

CHARAKTERYSTYKA BIEGU JAŁOWEGO: zależność napięcia stojana od prądu wzbudzenia niedociążonej prądnicy gdy Is=0, n=const, n=nn (f=50Hz); przebieg charakterystyki nie jest liniowy ponieważ jest to jednocześnie charakterystyka magnesowania głównego obwodu magnetycznego maszyny. W celu wyznaczania charakterystyki zasilamy uzwojenie wzbudzenia prądem If (prąd wzbudzenia stanu jałowego), który zapewnia indukowanie się rozwartych trójfazowych uzwojeniach stojana napięcia międzyfazowego Uso=1,2Un. Zmniejszamy prąd wzbudzenia do 0. Właściwą charakterystykę otrzymuje się przesuwając zmierzoną o wartość ΔIf.

CHARAKTERYSTYKA ZWARCIA: zależność ustalonego prądu płynącego w zwartych uzwojeniach stojana od prądu wzbudzenia Isk=f(If) przy stałej prędkości obrotowej n. Przy włączonym wzbudzeniu If=0 i n=nn zwieramy zaciski trójfazowego uzwojenia stojana przewodami o jednakowej rezystancji. Następnie zwiększamy prąd wzbudzenia do wartości Ifk przy której w zwartych obwodach stojana płyną prądy o wartości znamionowej (prąd wzbudzenia stanu zwarcia). Nawet znaczny spadek obrotów wirnika nie ma wpływu na wartość prądu zwarcia. Prąd stojana nie zależy od obrotów wirnika bo rezystancja stojana jest wtedy znacznie mniejsza od reaktancji synchronicznej Xd i można jej wpływ pominąć.

REAKTANCJA SYNCHRONICZNA: reaktancja jaką maszyna synchroniczna wirująca z prędkością synchroniczną stanowi dla 3fazowego układu prądów kolejności zgodnej. Ik=Ef/Xd|if=const=Uo/Xd|If=const; Uo Ik- wartości fazowe napięcia biegu jałowego i prądu zwarcia dla tego samego prądu wzbudzenia. Wskutek nasycania się obwodu magnetycznego wartość Xd maleje w miarę wzrostu prądu wzbudzenia dlatego dla obliczania wartości nienasyconej ekstrapoluje się liniowo charakterystykę biegu jałowego (tak narastałoby napięcie gdyby nie występował zjawisko nasycenia). Reaktancja nienasycona: Xd=Uolin/Iko,Xd=Uso’/pierw3Isk. Nasycona: Xdn=Un/Iko, Xdn=Uso/pierw3Isk.

CHARAKTERYSTYKA REGULACJI: określa jak należy regulować prąd wzbudzenia przy zmianach obciążenia prądnicy aby utrzymać stałą wartość napięcia stojana Us przy cosfi=const, znamionowych obrotach wirnika nn. Podczas ćwiczenia wzbudzamy nieobciążoną prądnicę do zadanej wartości napięcia stojana i załączając ospowiednie sekcje obciążenia rezystancyjnego zmieniamy prąd wzbudzenia tak aby napięcie utrzymywało wartość początkową.

KRZYWE V: zależność oradu stojana od prądu wbudzenia Is dla stałej wartości mocy czynnej pobieranje lub oddawanej do sieci przy stałym napięciu srojana Us=const i stałej znaminowej częstotliwości. Badana maszyna jest sprzęgnie™a zwykle z maszyną prądu stałego o wzbudzeniu równoległym. Stałą wartość przyłożoenj mocy czynnej reguluje się przez zmianę prądu wzbudzenia lub napięcia twornika maszyny prądu stałego. Po synchronizacji prądnucy z siecią i wprowadzeniu maszyny w stan pracy silnikowej mierzymy krzywą przy obciążeniu bliskiemu 0. Zmniejszamy prąd wzbudzenia silnika If od 18A do 0.

PRZEWZBUDZENIE SILNIKA: prąd wyprzedza napięcie. NIEDOWZBUDZENIE: prąd jest opóźniony w stosunku do napięcia (sygnalizowanie nagłym wzrostem prądu stojana). WZBUDZENIE NORMALNE: prąd jest w fazie z napięciem.