Ćwiczenie S - Maszyny synchroniczne
Pomiar reaktancji synchronicznych d X i q X metodą małego poślizgu Podczas pomiarów wykonujemy kolejno czynności -zasilamy stojan prądnicy synchronicznej poprzez trójfazowy transformator obniżonym napięciem symetrycznym o częstotliwości znamionowej i wartości skutecznej rzędu (1015%) N U , tak aby prąd stojana nie przekraczał wartości znamionowej
rozpędzamy powoli wirnik, kontrolując wskazania woltomierza wpiętego w obwód uzwojenia wzbudzenia. Wzrost napięcia indukowanego w uzwojeniu wzbudzenia ze wzrostem prędkości obrotowej świadczy o przeciwnym kierunku wirowania wirnika względem pola wirującego. Należy wtedy zmienić kierunek obrotów wirnika lub zmienić kolejność faz twornika. Jeśli wskazania woltomierza maleją, kierunki wirowania są zgodne. Po stwierdzeniu zgodności kierunków wirowania wypinamy woltomierz z obwodu wzbudzenia; doprowadzamy wirnik do prędkości podsynchronicznej (s 0,01);
mierzmy wartości maksymalne i minimalne napięcia międzyfazowego i prądów stojana: smax U , smin U , smax1 I , smin1 I , smax 2 I i smin 2 I ;
odłączamy zasilanie stojana i mierzymy napięcie międzyfazowe stojana - wartość napięcia remanentu sz U .
Synchronizacja prądnicy synchronicznej z siecią.
Kolejność czynności podczas pomiarów dla drugiej maszyny synchronicznej:
Połączyć układ zgodnie ze schematem - rys.10,
Dokonać rozruchu silnika prądu stałego,
Zwiększyć wzbudzenie generatora synchronicznego, tak by napięcie na woltomierzu V1osiągnęło wartość napięcia sieci.
Doregulować wzbudzenie silnika prądu stałego tak, by pulsujące światło na żarówkach wirowało bardzo powoli (częstotliwość napięcia prądnicy ma taką samą wartość co sieć zasilająca - f 50Hz ). Woltomierz V3 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 od strony sieci i generatora 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.
Ćwiczenie SI - Silniki indukcyjne
Badania wstępne
Do badań wstępnych zalicza się:
rozeznanie budowy i rodzaju uzwojeń badanego silnika,
badanie stanu izolacji za pomocą megaomomierza,
badanie ciągłości uzwojeń ,
identyfikację zacisków tabliczki zaciskowej,
zaznajomienie się z danymi znamionowymi silnika.
Pomiar rezystancji izolacji
Przed przystąpieniem do pomiaru należy za pomocą omomierza dobrać parami zaciski odpowiadające poszczególnym fazom oraz określić ewentualne przerwy w uzwojeniach. Następnie megaomomierzem induktorowym o napięciu stałym przeprowadzić kolejno pomiar rezystancji między poszczególnymi uzwojeniami oraz między uzwojeniami a korpusem. Pozostałe uzwojenia powinny być w czasie pomiarów zwarte z masą. Rezystancja izolacji nie może być mniejsza niż 1k na 1V napięcia znamionowego. Odczytu dokonuje się po 15 i 60sekundach od chwili przyłożenia napięcia. Iloraz R60/R15 świadczy o stopniu zawilgocenia uzwojeń. Dla suchej maszyny powinien być on większy od 1,5.
2. Pomiary rezystancji uzwojeń
Pomiaru rezystancji fazowych uzwojeń stojana s R i wirnika r R przeprowadza się metodą techniczną przy zasilaniu prądem stałym lub mostkiem technicznym. Należy zwrócić uwagę, aby rezystancja uzwojonego wirnika była mierzona bezpośrednio na pierścieniach ślizgowych. W zależności od oczekiwanej wartości rezystancji pomiar wykonujemy:
metodą techniczną z łącznią napięciową, gdy A V R > R R
metodą techniczną z łącznią prądową, gdy A V R R R
mostkiem Wheatstone'a, gdy R > 1
mostkiem Thomsona, gdy R 1
3. Wyznaczania początków i końców uzwojeń metodą woltomierzową Uzwojenie wirnika jest na stałe połączone w gwiazdę i podczas pomiaru pozostaje rozwarte. Łączymy ze sobą po jednym zacisku każdej fazy uzwojenia stojana i jedną z faz zasilamy obniżonym napięciem przemiennym 1 U (rysunek poniżej). Jeżeli każde z napięć 2 U pomiędzy wolnym końcem fazy zasilanej i nie zasilanej będzie większe ok. 1,5 razy od napięcia 1 U , a wartość napięcia pomiędzy wolnymi końcami faz nie zasilanych 3 U wyniesie0, to zwarte zostały zaciski jednoimienne faz (wszystkie początki lub końce faz uzwojenia).W innym przypadku zostały zwarte zaciski różnoimienne. Uzasadnienie metody pomiaru: Wytworzony przez zasilaną fazę zmienny strumień magnetyczny tylko w części równej cos1200 0,5 sprzęga się z innymi fazami stojana, co wynika z wzajemnego geometrycznego przesunięcia osi faz. Zgodnie z regułą Lenza napięcia indukowane w nie zasilanych fazach mają przeciwny zwrot, niż w fazie zasilanej. Metoda nie nadaje się do silnika klatkowego, gdyż wytworzone wtedy w zwartym uzwojeniu wirnika prądy i strumienie zniekształca wartości napięć w fazach stojana.
Pomiar przekładni napięciowej silnika pierścieniowego
Pomiar przeprowadzamy przy połączeniu uzwojeń stojana i wirnika w gwiazdę i przy rozwartym obwodzie nie zahamowanego wirnika. Dowolne dwie fazy stojana zasilamy z regulatora indukcyjnego napięciem s U i kręcimy wałem wirnika, znajdując położenie, przy którym woltomierz wpięty między dwie fazy wirnika pokaże największe napięcie r 0 U (wtedy sie faz uzwojeń pokryją się). Następnie, przy rozwartym uzwojeniu stojana, zasilamy te fazy wirnika, napięciem r U o wartości zbliżonej do r 0 U (zmierzonej uprzednio) i obracając wirnik wyznaczamy największą wartość napięcia s0 U - indukowanego między dwiema fazami uzwojenia stojana. Mierzymy napięcia międzyfazowe, lecz ich stosunek jest taki sam jak napięć fazowych, które z definicji wyznaczają przekładnię napięciową (ten sam układ połączeń obu uzwojeń). Wartość przekładni napięciowej (która odnosi się do relacji napięć fazowych) wyznaczamy jako średnią arytmetyczną napięć przy zasilaniu stojana i wirnika
Pomiary biegu jałowego
Łączymy układ według poniższego schematu, przy zamkniętym wyłączniku W (zwarte pierścienie ślizgowe). Wykonujemy rozruch napięciowy nieobciążonego silnika. Uzwojenie wirnika jest zwarte na pierścieniach, a silnik nie jest obciążony momentem zewnętrznym, Wirnik obraca się z prędkością bliską synchronicznej - s 0 , wytwarzając moment równoważący moment strat mechanicznych Pomiary przeprowadzamy obniżając napięcie stojana od 1,05UsN do wartości, przy której zacznie wyraźnie maleć prędkość obrotowa (ok. sN 0,3U ). W stanie pracy jałowej współczynnik mocy silnika jest niewielki ( > 600 ), stąd jeden z watomierzy w układzie Arona wychyla się w stronę przeciwną.
Przed pomiarem należy zatem przełączyć jego cewkę prądową i przy sumowaniu mocy uwzględnić ujemny znak mocy wskazywanej przez watomierz.
Pomiary stanu zwarcia
Łączymy układ według schematu jak w punkcie 5, przy zamkniętym wyłączniku W i zahamowanym wirniku (blokada mechaniczna wału) - s 1. Przed pomiarem nagrzewamy silnik prądem znamionowym, a w celu utrzymania ustalonej temperatury uzwojeń rozpoczynamy pomiary od zasilenia stojana napięciem, przy którym zwarciowy prąd stojana jest równy sk sN I 1,1I . Następnie dokonujemy odczytów, przy napięciu zasilania zmniejszanym do ok. N 0,3U .
Ćwiczenie PS - Silniki komutatorowe prądu stałego
Badania wstępne
Oględziny zewnętrzne badanej maszyny
1. zaznajomienie się z budową badanej maszyny: liczba biegunów głównych i pomocniczych, liczba szczotek i możliwość przesuwania ich po komutatorze, możliwość kompensacji oddziaływania twornika, określenie kierunku wirowania maszyny;
2. rozeznanie sposobu chłodzenia maszyny (chłodzenie naturalne, własne, obce, wewnętrzne, zewnętrzne, podwójne);
3. sprawdzenie stanu komutatora i szczotek: komutator powinien być gładki, lśniący, nie porysowany, bez zadziorów i zanieczyszczeń z odpowiednio głęboko wypiłowaną izolacją między wycinkowa bez zanieczyszczeń w rowkach; szczotki ustawione zgodnie z dokumentacją techniczną, prawidłowo i równomiernie dociśnięte do komutatora nie zakleszczające się w obwodach;
4. rozeznanie tabliczki zaciskowej i oznaczeń poszczególnych zacisków (identyfikacja poszczególnych uzwojeń);
5. odczyt danych znamionowych badanej maszyny i współpracujących z nią podzespołów.
Pomiar rezystancji izolacji i sprawdzenie ciągłości uzwojeń
Jakość izolacji uzwojeń między poszczególnymi uzwojeniami oraz między tymi uzwojeniami, a obudową maszyny dokonuje się megaomomierzem (induktorem) 500V. Sprawdzenie ciągłości uzwojeń można dokonać, mierząc rezystancję poszczególnych uzwojeń dowolną metodą, lecz nie przekraczając wartości prądów dopuszczalnych. Najszybszą metodą jest jednak metoda sprawdzenia ciągłości megaomomierzem. Gdy uzwojenie zachowuje ciągłość, to wskazanie megaomomierza jest bliskie zeru.
Pomiar rezystancji uzwojeń stojana i twornika w temperaturze otoczenia Rezystancję uzwojenia stojana mierzy się między odpowiednimi zaciskami tabliczki zaciskowej. Pomiar rezystancji uzwojenia twornika należy wykonać ze szczotkami podniesionymi lub izolowanymi od komutatora. Jeżeli podniesienie lub izolowanie szczotek od komutatora sprawia duże trudności, lub nie może być szybko wykonane, to dopuszcza się pomiar rezystancji uzwojenia twornika ze szczotkami przylegającymi do komutatora. Jeżeli pomiar jest wykonany metodą techniczną, to prąd doprowadza się do twornika za pośrednictwem szczotek. Woltomierz (miliwoltomierz) łączy się z wycinkami oddalonymi od siebie o K / 2 p wycinków, znajdującymi się pod szczotkami w pobliżu osi szczotek (gdzie: K- całkowita liczba wycinków komutatora, p - liczba par biegunów). Jeśli K / 2 p będzie liczbą ułamkową, to wartość tą należy zaokrąglić do liczby całkowitej. Pomiar należy powtórzyć dla trzech różnych położeń wirnika. Za wartość rezystancji przyjmuje się średnią arytmetyczną zmierzonych wartości.
Rezystancja przejścia między szczotką a komutatorem
Rezystancja przejścia między szczotką a komutatorem zależy od wartości prądu. Szacunkowo przyjmuje się, że spadek napięcia na rezystancji dla jednej szczotki w warunkach znamionowych wynosi dla szczotek węglowo-grafitowych ΔUsz 1V, dla szczotek węglowo- metalowych ΔUsz 0,3V.
Program podstawowy ćwiczenia Silnik bocznikowy prądu stałego
Obiektem badań jest silnik bocznikowy prądu stałego, pracujący również z dozwoleniem szeregowym.
1. Zapoznanie się z budową silnika, zestawienie danych znamionowych oraz rezystancji uzwojeń. aN U =230V, tN I =15,2A, fN I =0,73A, nN =1450/min, N tN fN I I I ,sumaryczna rezystancja twornika i biegunów komutacyjnych - a R =0,8,rezystancja dozwojenia szeregowego - s R =0,07Schemat układu pomiarowego do badania silnika bocznikowego z dozwojeniem szeregowym zgodnym, przedstawia rys.4. Silnik jest zasilany napięciem stałym z oddzielnego stanowiska „silnik asynchroniczny pierścieniowy - prądnica obcowzbudna prądu stałego”. Badany silnik jest sprzęgnięty z obcowzbudną prądnicą prądu stałego. Regulując prąd wzbudzenia prądnicy zmieniamy jej obciążenie (moc wydzielaną w grzałkach), a tym samym obciążenie silnika. Obroty silnika mierzymy z pomocą tachoprądnicy. Moment silnika wyznaczamy metodą bezpośrednią, poprzez odczyt przeskalowanego wskazania wagi, na którą naciskają łapy ruchomego stojana prądnicy obciążającej.
2. Wykonanie rozruchu oporowego nieobciążonego silnika.
Rezystor rozruchowy (rozrusznik) d R ustawić na wartość maksymalną. Rezystorem fd R ustawić znamionową wartość prądu wzbudzenia.
Włączyć napięcie zasilające, ustawione na wartość znamionową aN U i stopniowo zmniejszać rezystancję rozrusznika d R do zera. (Prędkość obrotowa wzrasta, aż do osiągnięcia wartości ustalonej).
Rezystorem fd R ustawić żądaną wartość prądu wzbudzenia, a tym samym obrotów.
3. Wyznaczenie charakterystyk pracy obciążonego silnika.
silnik bocznikowy bez dozwojenia szeregowego
silnik bocznikowy z dozwojeniem szeregowym zgodnym
Ćwiczenie T - Badanie transformatorów
Badania wstępne
Do badań wstępnych transformatora zalicza się:
rozeznanie budowy rdzenia i uzwojeń, sposobu chłodzenia,
kontrolę stanu izolacji za pomocą megaomomierza induktorowego (pomiędzy: uzwojeniem pierwotnym i uzwojeniem wtórnym, uzwojeniem pierwotnym i rdzeniem, uzwojeniem wtórnym i rdzeniem,
badanie ciągłości uzwojeń ,
identyfikację zacisków strony pierwotnej i wtórnej, zaznajomienie się z danymi znamionowymi.
Transformator jednofazowy
Pomiar rezystancji uzwojeń Pomiaru dokonuje się w temperaturze otoczenia metodą mostkowa lub techniczną. Pomiar rezystancji rzędu 0,0001 do około 2 wykonuje się za pomocą mostka Thomsona. Dla rezystancji większych od 1 ( należy stosować mostek Wheatstone'a. Do pomiaru metodą techniczną małych rezystancji stosuje się układ połączeń pokazany narys.1a - zwany łącznią napięciową. Do pomiaru metodą techniczną dużych rezystancji stosuje się układ połączeń pokazany na rys.1b - zwany łącznią prądową.
Wyznaczenie początków i końców uzwojeń
Zaciski transformatorów jednofazowych oznacza się liczbami „11-12” po stronie pierwotnej (górnego napięcia) i „21- 22” po stronie wtórnej (dolnego napięcia) - rys.2. Kąt przesunięcia fazowego wskazu napięcia pierwotnego względem wskazu napięcia dolnego może wynosić „0” lub „”, przy czym za normalny przyjmuje jest kąt równy zeru. Sprawdzenie prawidłowości oznaczeń można przeprowadzić jedną z dwóch metod: woltomierzową i impulsów prądu stałego. Metoda woltomierzowa polega na zasilaniu uzwojenia „11-12” napięciem przemiennym oraz pomiarze napięć U1, U2, U3 (zaciski 12 i 22 zwarte). Kąt przesunięcia wskazów napięć będzie równy „0”, jeżeli napięcie U1 będzie sumą napięć U2 i U3.
Wyznaczanie przekładni transformatora jednofazowego
Przekładnia napięciowa transformatora jednofazowego jest równa jego przekładni zwojowej. Pomiar przeprowadza się z użyciem dwóch woltomierzy - rys.4. Jednocześnie mierzy się napięcie zasilające U1 i indukowane U2
Układ pomiarowy
Pomiary w stanie jałowym, zwarcia i obciążenia zmienną rezystancją przeprowadza się w układzie połączeń przedstawionym poniżej, Badane są trzy transformatory jednofazowe:- transformator T1 o zmienionym obwodzie magnetycznym, - transformator T2 o zmienionym obwodzie elektrycznym, - transformator T3 w wersji oryginalnej bez przeróbek.
Pomiary w stanie jałowym
Przy znamionowym napięciu zasilającym strony pierwotnej N U1 i otwartym wyłączniku W1(rys.5) mierzymy prąd jałowy 10 I , moc w stanie jałowym 0 P oraz napięcie jałowe strony wtórnej 20 U . Dla transformatora T3 zmniejszając napięcie zasilania U1 od wartości N U1 1,1 do ok. N U1 0,5 wyznaczamy charakterystyki stanu jałowego P0, I0, cos ( ) 0 1 f U , gdzie 0 10 I I .
Pomiary w stanie zwarcia
Pomiary w stanie zwarcia transformatora przeprowadza się w układzie jak na rys.5 (wyłączniki: W1 i W2 zamknięte). Dla każdego transformatora zwiększamy napięcie zasilania T-4 od zera do wartości, przy której w uzwojeniu pierwotnym płynie prąd znamionowy N I1, odczytując napięcie zwarcia k U1 i straty mocy czynnej dla zwarcia Pk .Dodatkowo dla transformatora T3 regulując napięcie zasilania i przez to zmniejszając prąd zwarcia w uzwojeniu pierwotnym k I1 od wartości N I1 1,1 do zera wyznaczamy charakterystyki stanu zwarcia k P , k I , cos ( ) k k f U , gdzie k k I I1 oraz k k U U1 (dla każdego punktu pomiarowego obliczamy wartość współczynnika mocy k cos ).