1. PROGRAM ĆWICZENIA

- zdjęcie charakterystyki biegu jałowego

- zdjęcie charakterystyki zwarcia jedno-, dwu- i trójfazowej

- zdjęcie charakterystyki zewnętrznej

Dane znamionowe prądnicy:

I_tN = 7,2 [A]

I_wN = 2 [A]

U_N = 380 [V]

n_N = 3000 [obr/min]

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego.

Rys.1. Układ do wyznaczania charakterystyki biegu jałowego.

W czasie pomiarów należy utrzymać stałą znamionową prędkość obrotową oraz prąd twornika.

Po odczytaniu napięcia szczątkowego zdejmujemy wznoszącą się gałąź charakterystyki do 1,3 wartości napięcia znamionowego, po czym zdejmujemy opadającą część charakterystyki. Ze względu na histerezę należy zmieniać prąd wzbudzenia jednokierunkowo tzn. ciągle go zwiększając lub zmniejszając.

Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1.

U1	U2	Iw
47	93	0
156	180	0,3
236	254,4	0,6
280	320	0,9
336	364	1,2
376	400	1,5
408	424	1,8
428	441,6	2,1
446	456	2,4
458,4	467,2	2,7
470,4	476,8	3
480	485,6	3,3
489,6	492,8	3,6
497,6	500	3,9
504	505,6	4,2
512	512	4,5

Na podstawie otrzymanych dwóch gałęzi wyznaczamy średnią charakterystykę biegu jałowego. Charakterystyka ta odcina na osi rzędnych średnie napięcie szczątkowe. Przebieg średniej charakterystyki otrzymamy na podstawie średniej rzeczywistej charakterystyki ekstrapolując prostoliniowy przebieg tej charakterystyki w stronę ujemnych prądów wzbudzenia U = f(I_w) (rys.2).

2. Wyznaczenie charakterystyki zwarcia.

Rys.3. Układ do wyznaczania charakterystyk zwarcia.

Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2.

Iz	Iw	Iz/IN	Iw/IwN	Iz	Iw	Iz/IN	Iw/IwN
zwarcie 3-f				zwarcie 2-f
10,4	3,2	1,44	1,6	8,8	1,7	1,22	0,85
8,8	2,7	1,22	1,35	8	1,5	1,11	0,75
7,4	2,2	1,03	1,1	7	1,3	0,97	0,65
5,8	1,7	0,81	0,85	6	1,1	0,83	0,55
4,2	1,2	0,58	0,6	4,8	0,9	0,67	0,45
2,6	0,7	0,36	0,35	4	0,7	0,56	0,35
1	0,2	0,14	0,1	3	0,5	0,42	0,25
0	0	0	0	1,9	0,3	0,26	0,15
zwarcie 1-f
10,6	1,2	1,47	0,6
10	1,1	1,39	0,55
9,3	1	1,29	0,5
8,1	0,9	1,13	0,45
7,7	0,8	1,07	0,4
6,78	0,7	0,94	0,35
5,8	0,6	0,81	0,3
4,9	0,5	0,68	0,25
4	0,4	0,56	0,2
3,14	0,3	0,44	0,15
2,55	0,2	0,35	0,1
1,9	0,1	0,26	0,05

Charakterystyki zwarcia wyznaczamy dla stałej prędkości obrotowej. Zdjęte charakterystyki przedstawiamy w jednostkach względnych odnosząc prąd twornika do prądu znamionowego oraz prąd wzbudzenia do prądu znamionowego wzbudzenia (I_t/I_N) = f(I_wN/I_wN) (rys.4).

3. Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej.

Rys.5. Układ do wyznaczania charakterystyki zewnętrznej.

Charakterystykę zewnętrzną ściąga się przy I_w = const., n = const., cosφ = const.

Prądnicę wzbudzamy przy biegu jałowym do określonego napięcia, po czym nie zmieniając prądu wzbudzenia, obciążamy zmienną impedancją aby współczynnik mocy cosφ przy różnych obciążeniach pozostał bez zmian.

Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 3.

Tabela 3.

Ups [V]	Is [A]	Ups/UN	Is/IN
368	1,24	0,97	0,17
360	1,27	0,95	0,18
364	1,3	0,96	0,18
360	1,35	0,95	0,19
352	1,43	0,93	0,20
352	1,55	0,93	0,22
348	1,71	0,92	0,24
336	1,89	0,88	0,26
328	2,12	0,86	0,29
308	2,48	0,81	0,34
284	2,9	0,75	0,40
256	3,42	0,67	0,48
152	4,9	0,4	0,68
80	5,9	0,21	0,82
0	6,7	0	0,93

Na podstawie tabeli 3 rysujemy charakterystykę zewnętrzną (U_ps/U_N) = f(I_s/I_N) rys.5.

3. WNIOSKI

Na podstawie pomiarów w różnych stanach pracy prądnicy wyznaczyliśmy charakterystyki w jednostkach względnych (wyniki pomiarów przeliczone w stosunku do wartości znamionowych).

Z wyznaczonej charakterystyki biegu jałowego badanej prądnicy można wywnioskować, że rdzeń badanej prądnicy jest wykonany z materiału magnetycznie miękkiego (wąska pętla histerezy magnetycznej). Dla prądu wzbudzenia około 2,9*I_wi mimo jego zwiększania napięcie na zaciskach stojana pozostaje bez zmian co świadczy o nasyceniu się rdzenia.

W przypadku charakterystyk zwarcia zastosowaliśmy aproksymacje liniową bazując na wiadomościach teoretycznych o prostoliniowym przebiegu charakterystyki zwarcia. Prostoliniowa charakterystyka jest związana z małym strumieniem w szczelinie czyli stałą reaktancją oddziaływania. Punkty pomiarowe są bardzo porozrzucane wokół uśrednionej prostej, co może wynikać z małej dokładności przyrządów pomiarowych. Może to być również spowodowane oddziaływaniem składowych prądu twornika o nieparzystej wielokrotności f powstałych na skutek pojawienia się w prądnicy składowego pola wirującego w przeciwnym kierunku do wirowania magneśnicy. Charakterystyki te (wyrysowane w jednostkach względnych) pokazują ogólną zależność prądu zwarcia od prądu wzbudzenia przy różnych rodzajach zwarć i są zgodne z teorią. Przy tym samym prądzie wzbudzenia, prąd zwarcia jednofazowego jest największy, a trójfazowego najmniejszy.

Charakterystykę zewnętrzną zdejmowaliśmy dla obciążenie teoretycznie czysto indukcyjnego, jednak wykreślona charakterystyka pokazała, że było to jednak obciążenie rezystancyjno - indukcyjne, gdyż wykresem nie jest linia prosta lecz krzywa. Można to wytłumaczyć tym, że uzwojenia regulatora indukcyjnego posiadają pewną rezystancję co powoduje pobór mocy czynnej.

Jak wynika z wyznaczonej charakterystyki, wzrost napięcia towarzyszący wzrostowi obciążenia jest mniejszy od spadku napięcia na obciążeniu. Jest to spowodowane większym nasyceniem się obwodu magnetycznego prądnicy przy powiększonym napięciu na zaciskach.

---