POLITECHNIKA LUBELSKA

LABORATORIUM MASZYN

ELEKTRYCZNYCH

Ćwiczenie nr 6

TEMAT: Badanie prądnicy synchronicznej.

Grupa ED 6.1A Data wykonania:

Stachowicz Marek 13.05.1997

Widz Krzysztof

Wojtkowski Wojciech

Wołoszyn Sławomir

Dane znamionowe maszyn.

prądnica synchroniczna

P_n = 4 kW

U_n = 400 V

n_n = 3000 ^obr/_min

I_n = 7,2 A

I_wz = 2 A

R_F1F2 = 7,1 W

R_fa = 1,59 W

silnik prądu stałego

TYP PCMb 54b

nr 563481

P_n = 11 kW

U_n = 220 V

n_n = 2850 ^obr/_min

I_n = 57,2 A

I_wz = 0,714 A

Pomiar strat mechanicznych prądnicy.

Schemat pomiarowy.

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

U2	Iw	I1	I2	DPos	SRts	DPs	cos j	DPm
V	A	A	A	W	W	W	---	W
224	0	0,55	3	655	0,246	663,2	0,8	8,8

cos j = = ≈ 0,8

DP_s = DP_os + I₂²SR_t + 2 I₂DU_p = 655W + (3A)²*0,246W + 2*3A*1V ≈ 663,2 W

DP_m = P₂ - DP_s = U₂I₂ - DP_s = 224V*3A - 663,2W ≈ 8,8 W

Wyznaczanie charakterystyki biegu jałowego.

Schemat pomiarowy jak wy*ej.

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

I₁ = 0,55 A

U₂ = 225 V

DP_os (I₁) = 655 W

U	V	215	245	260	275	290	310	330	345	360	380	390	400	410	415	420	425	435	440	450	465
Iw	A	1,0	1,2	1,3	1,4	1,5	1,7	1,8	2,0	2,1	2,3	2,4	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0	3,2	3,3	3,5	3,8
I2	A	3,1	3,2	3,3	3,4	3,5	3,75	3,9	4,1	4,2	4,4	4,45	4,55	4,65	4,7	4,8	4,85	5	5,1	5,2	5,4
DPo	W	34	56	78	100	122	178	211	255	277	321	332	355	377	388	410	421	454	476	498	542
U	V	465	455	450	440	435	430	420	415	400	380	370	340	320	300	280	250	220	175	120	95
Iw	A	3,8	3,6	3,5	3,2	3,1	3,0	2,8	2,6	2,4	2,1	2,0	1,7	1,5	1,4	1,3	1,1	0,9	0,7	0,5	0,4

Przykładowe obliczenia (U = 215V).

DP_s = DP_os + I₂²SR_t + 2 I₂DU_p = 655W + (3,1A)²*0,246W + 2*3,1A*1V ≈ 663,6 W

DP_o = I₂ U₂ - DP_s = 697,5 W - 663,6 W ≈ 34 W

d) Charakterystyka biegu jałowego.

Charakterystyki DP_o = f(U) i DP_o = f(U²).

Próba zwarcia pomiarowego.

Schemat pomiarowy.

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

I₁ = 0,56 A U₂ = 225 V I₂ = 3,1 A ⇒ DP_os = 655 W

Iw	A	0,5	0,6	0,8	0,9	1,0	1,1	1,3	1,4	1,5	1,7	1,8	1,9	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5
I4	A	1,0	2,0	2,6	3,0	3,3	3,6	4,1	4,4	4,7	5,3	5,7	6,0	6,4	6,9	7,2	7,4	7,8
I5	A	1,0	1,8	2,5	2,9	3,3	3,6	4,1	4,4	4,7	5,3	5,7	6,0	6,4	6,7	7,0	7,2	7,6
I6	A	1,0	2,0	2,6	3,0	3,4	3,7	4,2	4,5	4,8	5,4	5,8	6,1	6,5	6,9	7,2	7,5	7,8
Iz	A	1,0	1,9	2,6	3,0	3,3	3,6	4,1	4,4	4,7	5,3	5,7	6,0	6,4	6,8	7,0	7,4	7,7
I2	A	3,1	3,2	3,5	3,8	3,9	4,0	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	5,1	5,2	5,4	5,6	5,9	6,0
Rth	W	0,245	0,245	0,24	0,24	0,238	0,238	0,236	0,235	0,324	0,232	0,230	0,229	0,228	0,2275	0,227	0,224	0,223
Ps	W	698	720	788	855	878	900	934	979	1035	1080	1125	1148	1170	1204	1260	1328	1350
DPs	W	664	664	665	666	666	667	667	668	671	670	671	671	672	672	673	675	675
DPp	W	34	56	123	189	211	233	266	311	364	410	454	476	498	532	587	653	675
DPobc	W	25	47	114	180	202	224	258	302	355	401	445	468	490	523	578	644	666
DPu	W	5,4	18,4	33,8	44,7	53,9	64,0	82,6	95,0	108,2	137,2	158,4	175,3	199,2	224,6	237,9	265,6	287,4
DPd	W	20	29	80	135	148	160	175	207	247	264	287	292	290	298	340	378	379

Przykładowe obliczenia (I_w = 0,56 A).

I_z = = A ≈ 1,9 A

P_s = U₂I₂ = 225 V*3,2 A = 720 W

DP_s = DP_os + I₂²SR_th +2I₂DU_p = 664W + (3,2A)²*0,245W +2*3,2A*1V ≈ 664 W

DP_p = P_s - DP_s = 720W - 664W ≈ 56 W

DP_obc = DP_p - DP_m = 56 W - 8,8W ≈ 47 W

DP_u = 3*(I_z²R_1f + DU_pI_z) = 3*[(1,9A)²*1,59W + 0,2V*1,9A] ≈ 18,4 W

DP_d = DP_obc - DP_u = 47W - 18,4W ≈ 29 W

Charakterystyka I_z = f(I_w)

Charakterystyka DP_obc = f(I_z).

Wpływ zmiany prędkości obrotowej na prąd zwarcia.

Schemat pomiarowy jak wyżej.

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

I_wz = 1,9 A

I1	A	36,5	34,0	32,5	31,0	30,0	39,5	28,5	27,5	26,5	25,5	24,5
I4	A	6,0	6,0	5,9	5,9	6,0	6,0	5,9	5,9	6,0	6,0	6,0
I5	A	5,9	5,9	5,9	5,8	5,9	6,0	5,8	5,9	5,9	5,9	5,9
I6	A	6,1	6,1	6,1	6,1	6,1	6,1	6,0	6,1	6,1	6,2	6,1
Iśr	A	6,0	6,0	6,0	5,9	6,0	6,0	5,9	6,0	6,0	6,0	6,0

Wyznaczenie charakterystyk obciążenia.

Schemat układu pomiarowego.

Tabele wyników pomiarów i obliczeń.

• obciążenie indukcyjne

I₁ = 0,58 A I₂ = 3,5 A I₄ = I₅ = I₆ = 6 A U₃ = 220 V

U1	V	460	455	430	410	385	360	335	290	250	200	140	50
U2	V	460	445	425	400	380	360	335	290	250	200	150	50
Iw	A	7,5	7,0	6,3	5,6	5,0	4,5	4,1	3,6	3,2	2,9	2,6	2,3
aP1	dz	-45	-43	-42	-41	-39	-37	-30	-23	-20	-17,5	-12	-8
aP2	dz	45	43	42	41	39	37	30	23	20	17,5	12	8

• obciążenie pojemnościowe

I₁ = 0,58 A I₂ = 3 A I₄ = I₅ = I₆ = 6 A U₃ = 220 V

U1	V	550	525	510	485	465	430	410	400
U2	V	525	510	490	470	450	425	410	395
Iw	A	3,6	2,8	2,1	1,4	0,9	0,5	0,3	0,1
aP1	dz	45	43	42	42	41	40	39	38
aP2	dz	-45	-43	-42	-42	-41	-40	-39	-38

• obciążenie rezystancyjne

I₁ = 0,58 A I₄ = I₅ = I₆ = 6 A U₃ = 220 V

U1	V	450	390	340	270	210	170
U2	V	440	390	340	270	210	175
Iw	A	4,5	3,3	2,7	2,4	2,2	2
aP1	dz	80	70	59	49	39	31
aP2	dz	80	70	59	49	39	31
I2	A	28	24	21	18	15	13

Charakterystyki obciążenia.

7. Wyznaczenie trójkąta Potiera.

Odcinek	Odpowiadająca wielkość	Odpowiadająca wartość	Jednostka
AG	Un	400	V
CD	Ur	13	V
NM	DU	70	V
AB	Iwz	2,40	A
AD	Iwr	2,30	A
OE	Iwo	2,55	A
EH	1,05Iwz	2,50	A
OL	Iwn	4,50	A

Reaktancja rozproszenia X_r = = ≈ 1,04 W

Zmienność napięcia Du = = ≈ 17,5%

Znamionowy prąd wzbudzenia I_wz = 4,5 A

Uwagi i wnioski.

Z parametrów prądnicy synchronicznej wyznaczono cosj wynoszący 0,8.

Pierwsze pomiary i obliczenia pozwoliły na wyznaczenie strat mechanicznych prądnicy. Wynoszą one prawie 9 W (zgodnie z obliczeniami). Z wykresów otrzymanych w punkcie 3e straty te wynoszą ok. 20W (dla wykresu DP_o = f(U)) i prawie 0W (dla wykresu DP_o = f(U²)), a więc średnio ok. 10W. Tak duże rozbieżności wynikają z niedokładności przy aproksymacji i ekstrapolacji charakterystyk.

Z charakterystyki biegu jałowego odczytano prąd wzbudzenia przy biegu jałowym I_w0 ma on wartość równą 2,5 A .

Próba zwarcia pozwoliła na wyznaczenie strat obciążeniowych prądnicy. Wynoszą one przy prądzie znamionowym 530 W. W punkcie tym wyznaczono też prąd wzbudzenia odpowiadający stanowi zwarcia prądnicy równy 2,4 A.

Punkt 5 ćwiczenia pozwala stwierdzić, że przy danym prądzie wzbudzenia zmiana prędkości obrotowej ( zmiana prądu I₁) nie wpływa na prąd zwarcia w szerokich granicach.

Wyznaczone (w punkcie 6) charakterystyki obciążenia są porównywalne z teoretycznymi.

Wyznaczony trójkąt Potiera pozwolił określić reaktancję rozproszenia równą 1,04 W. Wyznaczona zmienność napięcia wynosi 17,5%. Wyznaczony prąd wzbudzenia dla j_n, U_n, I_n wynosi 4,5A. Oddziaływanie twornika przy znamionowym prądzie wynosi 2,4A.

---