AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie				Zespół nr : Czajkowski Andrzej
Laboratorium maszyn elektrycznych
Wydział: EAiE		Rok: 1997/98		Rok studiów: III	Kierunek: Elektrotechnika Specjalność: Elektroenergetyka		Grupa C
Temat ćwiczenia S2: Synchronizacja generatora z siecią .Rozruch asynchroniczny.
Data wykonania : 1998-03-28			Data zaliczenia :			Ocena :

Przebieg ćwiczenia

1.Synchronizacja generatora z siecią.

Schemat układu

1.Synchronizacja

Polega na doprowadzeniu maszyny do takiego stanu by w chwili przyłączenia do sieci nie następował żaden udar prądu .Spełnione to jest wówczas , gdy prądnica przed przyłączeniem do (a więc w stanie jałowym) osiągnie taką prędkość obrotową i tak będzie wzbudzona, że chwilowe wartości napięć między poszczególnymi parami zacisków prądnicy i sieci będą takie same .Ogólne warunki synchronizacji

• skuteczne wartości napięć prądnicy i sieci powinny być jednakowe

• częstotliwości napięć powinny być równe

• kolejność i zgodność faz napięć prądnicy i sieci muszą być takie same

Synchronizacja dokładna

Synchronizacja przy pomocy kolumny synchronizacyjnej:

Po uzgodnieniu kolejności faz prądnicy i sieci oraz po wstępnym ustaleniu napięcia generatora na poziomie napięcia sieci wyrównujemy napięcia generatora i napięcia sieci, regulując obroty maszyny napędzającej prądnicę. Wyrównujemy napięcia międzyprzewodowe prądnicy i sieci, zmieniając odpowiednio prąd wzbudzenia generatora. Gdy woltomierz różnicowy wskazuje zero włączamy generator do sieci.

Synchronizacja przy pomocy żarówek:

Po wstępnym ustaleniu prędkości wirnika i napięcia generowanego w tworniku obserwujemy kolejność zaświecania się żarówek (niejednoczesne zaświecanie świadczy o odmiennej kolejności faz sieci i prądnicy). Zmniejszamy częstotliwość zaświecania żarówek (powinna być na tyle niska, by wykonanie czynności łączeniowych mogło być przeprowadzony gdy żarówki nie świecą). Następnie regulując prąd wzbudzenia , doprowadzamy do zrównania wskazań woltomierzy po stronie generatora i sieci. Włączamy generator do sieci w chwili zgaśnięcia żarówek.

Samosynchronizacja

Przyłączamy do sieci maszynę niewzbudzoną, doprowadzoną do prędkości obrotowej bliskiej synchronicznej (w chwili przyłączania obwód wzbudzenia zamykamy przez rezystancję). Załączamy napięcia stałe na wzbudzenie. Narastający prąd wzbudzenia wytwarza moment, który powoduje wciągnięcie wirnika w synchronizm.

2.Rozruch asynchroniczny

Rozruch ten odbywa się podobnie ,jak w silnikach asynchronicznych ,z tym ,że maszyna synchroniczna musi być wyposażona w specjalną klatkę rozruchową bądź w lite nabiegunniki.

Podczas rozruchu obwód wzbudzenia nie jest zasilany .Po załączeniu uzwojenia twornika do sieci trójfazowej powstaje strumień ,który z kolei powoduje ,że wirnik rusza i osiąga prędkość

zbliżoną do synchronicznej (prędkość podsynchroniczna).Po osiągnięciu tej prędkości zasila

się obwód wzbudzenia prądem stałym .Powstaje moment synchroniczny ,który wobec niskiej prędkości wirnika względem pola powoduje wciągnięcie go w synchronizm.

W czasie rozruchu obwód wirnika nie może pozostać otwarty ,z uwagi na możliwość wyindukowania się na zaciskach niebezpiecznie dużego napięcia .W praktyce zamyka się go przez rezystancję dodatkową ,kilkakrotnie większą od rezystancji własnej uzwojenia,

na ogół 10 razy.

W ćwiczeniu zmierzono czas osiągania prędkości podsynchronicznej (ok.95% prędkości

synchronicznej):

- dla minimalnej dostępnej wartości dodatkowej Rr = min

t1= 8 s

- dla wartości maksymalnej tej rezystancji Rr= max

t2= 3 s

Wartość rezystancji dodatkowej w obwodzie wzbudzenia ma wpływ na stromość

charakterystyki mechanicznej ,czyli na łatwość `wpadania w synchronizm'.

25 W przypadku niewłaściwie przeprowadzonego rozruchu wirnik maszyny może `utknąć'

w wyniku tzw .efektu Gorgesa .Gdy obwód wzbudzenia zostanie zwarty bądź włączona rezystancja Rr będzie zbyt mała ,to przy prędkości obrotowej nieco większej niż połowa prędkości synchronicznej najmniejsza wartość momentu wypadkowego będzie mniejsza od momentu początkowego klatki .Oznacza to ,że silnik w tym miejscu `utknie'. Efekt ten został

przedstawiony na wykresie:

1. moment od składowej zgodnej

2. moment od składowej przeciwnej

3. moment wypadkowy

obszar zakreskowany- charakterystyczne `siodło'; miejsce ,w którym silnik `utknie'

3.Pomiary krzywych „V”

Wyniki pomiarów: U = 400 V

If [A]	IA [A]	IB [A]	IC [A]	Iśr [A]	P [kW]	cosϕ	sinϕ	Q [kW]
12	22.5	22.5	22.5	22.5	0	0.04	0.99	8.91
11	20.5	20.5	20.5	20.5	0	0.05	0.99	8.118
10	18.5	18.5	18.5	18.5	0	0.054	0.99	7.326
9	16.5	16.5	16.5	16.5	0	0.06	0.99	6.534
8	14	14	14	14	0	0.071	0.99	5.544
7	11.5	11.5	11.5	11.5	0	0.087	0.99	4.554
6	8.5	8.5	8.5	8.5	0	0.11	0.99	3.366
5	5.5	5.5	5.5	5.5	0	0.18	0.98	2.156
4	2.5	2.5	2.5	2.5	0	0.4	0.91	0.99
3	0.05	0.05	0.05	0.05	0	1	0	0
2	4.8	4.8	4.8	4.8	0	0.2	0.97	1.787
1	8.8	8.8	8.8	8.8	0	0.11	0.99	3.323

18.5If [A]	IA [A]	IB [A]	IC [A]	Iśr [A]	P [kW]	cosϕ	sinϕ	Q [kW]
12	25	25	25	25	6.4	0.4	0.91	9.1
11	22.5	22.5	22.5	22.5	6.4	0.44	0.9	8.1
10	20.5	20.5	20.5	20.5	6.4	0.48	0.87	7.134
9	18.5	18.5	18.5	18.5	6.4	0.54	0.84	6.216
8	16.5	16.5	16.5	16.5	6.4	0.6	0.79	5.214
7	14	14	14	14	6.4	0.71	0.7	3.920
6	12	12	12	12	6.4	0.83	0.55	2.640
5	10.5	10.5	10.5	10.5	6.4	0.95	0.3	1.260
4	10	10	10	10	6.4	1	0	0
3	11	11	11	11	6.4	0.9	0.43	1.822
2	12.5	12.5	12.5	12.5	6.4	0.74	0.67	3.450

Teoretycznie dla przypadku P=0 wartość cosϕ=1 winna odpowiadać prądowi twornika równemu

zero.W obliczeniach przyjęto cosϕ=1 dla najmniejszej wartości prądu twornika;w pierwszym

przypadku dla Iśr =0.05,a w drugim - dla Iśr = 10.

W drugim przypadku dla prądu twornika równego 1.5 A silnik wypadł z synchronizmu.

Krzywe `V'.

4.Wyznaczanie reaktancji Potiera

U = 400 V IA = IB =IC = 46 A P = 0 If = 12 A

Bieg jałowy

If [A]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ES [V]	78	148	204	247	274	289	299	309	317	324

Zwarcie

If [A]	2	4	6	6.3	8
I [A]	7.3	14.7	22.1	23.1	29.4

Przy wyznaczeniu reaktancji Potiera Xp korzystam z zależności:

(CD) [V] = √3 Xp IN ⇒ Xp = (CD)/√3* IN

Wartość CD odczytujemy z wykresu; wynosi ona 80 V ; IN ≅ 24 A

Czyli:

Xp = 1.96 [Ω]

Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych badań można powiedzieć,że generator synchroniczny można przyłączyć do sieci jedynie po uprzednim sprawdzeniu warunków synchronizacji.

W przeciwnym razie mogą powstać zbyt duże udary prądu,które są szkodliwe zarówno dla prądnicy jak i dla sieci (deformacja uzwojeń,dodatkowe momenty obrotowe w maszynach;

11.5załamania napięcia w sieci).Czas załączania prądnicy winien być możliwie krótki.

Przy rozruchu asynchronicznym wartość rezystancji dodatkowej była tak dobrana,

że maszyna nie utknęła w wyniku efektu Gorgesa.Podczas wykonywania ćwiczenia efekt nie został zaobserwowany.

Przedstawione krzywe `V' niezbyt dokładnie obrazują pracę maszyny,z uwagi na przyjęte przy wkreślaniu przybliżenia (opisane wyżej).Szczególnie widoczne jest to dla krzywej P=0

• wykres nie ma punktu stycznego z osią odciętych.

Niedokładność wyznaczenia reaktancji Potiera wynika z niedostatecznie dokładnego odczytu

z wykresu.

fg

---