Politechnika Lubelska	Laboratorium Maszyn Elektrycznych
	Ćwiczenie Nr 7
Imię i nazwisko:	Semestr:	Grupa:	Rok akad.: 2009/10
Temat ćwiczenia: Badanie silnika synchronicznego.		Data wykonania	Ocena

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobami rozruchu silnika synchronicznego oraz wykonie pomiarów jego podstawowych wielkości.

II. Wykonanie ćwiczenia:

1. Dane znamionowe:

a) Silnik prądu stałego: b) Silnik synchroniczny:

n_n=2850obr/min P_n=4kW

I_n=38,5A U_n=400V

P_n=7,5kW I_n=7,2A

U_n=220V n_n=3000obr/min

I_w=0,714A cosφ=0,8

f= 50Hz

I_w=2A

R_{F1 F2}=7,1

R_faz=1,59

2. Próba obciążenia

2.1 Przebieg pomiarów:

Próbę obciążenia silnika przeprowadza się przy stałej wartości prądu wzbudzenia. Wartość ta zo­stanie podana ćwiczącym podczas odrabiania ćwiczenia. Korzystamy z układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 (Rys. 1.). Po dokonaniu rozruchu asynchronicznego nie odłącza się silnika synchronicznego od sieci. Maszynę pomocniczą należy przyłączyć do sieci napięcia stałego. W tym celu otworzyć wyłącz­nik 3W, a następnie zamknąć wyłącznik 4W i wzbudzić maszynę pomocniczą do napięcia równego w przybliżeniu napięciu sieci 220V, obserwując woltomierz V2. Dodatkowym woltomierzem magnetoelektrycznym Vo, o co najmniej podwójnym zakresie sprawdza się zgodność biegunowości napięcia na zaci­skach twornika maszyny pomocniczej i sieci poprzez pomiar napięcia na zaciskach wyłącznika 3W. Po stwierdzeniu zgodności biegunowości obu napięć (wskazania woltomierza Vo równe zero) należy za­mknąć wyłącznik 3W obserwując jednocześnie wskazania amperomierza Aj. Następnie należy tak wy­regulować prąd wzbudzenia !c maszyny pomocniczej, aby uzyskać wartość prądu jej twornika bliską zero.

Pierwszy pomiar wykonuje się dla silnika nie oddającego do sieci ani nie pobierającego z niej mocy czynnej. Warunek taki zachodzi wtedy, gdy wskazania watomierzy są sobie równe, ale mają przeciwne znaki. Dla osiągnięcia takiego stanu należy odpowiednio doregulować wzbudzenie maszyny pomocniczej.

2.2 Układ pomiarowy

Rys.1. - Schemat układu pomiarowego do badania silnika synchronicznego

• 2.3 Tablica pomiarowa

Lp.	I	U1	α1	α2	I5	I6	U2	If	P1	P2p	Ui	Ppo	Ppp	P2	cosφ	η	δ
		A	V	dz	dz	A	A	V	A	W	W	V	W	W	W	-	-	˚
1.	8	380	75	41,5	15	0,6	238	2	4660	3570	241,8	712	57,2	4339	0,89	0,93	46
2.	7	380	66	41	13,8	0,6	238	2	4280	3284	241,7	711	50,6	4046	0,93	0,95	42
3.	6	380	55	41	12	0,6	237	2	3840	2844	240,5	710	41,4	3595	0,97	0,94	37
4.	5	380	46	36	10	0,6	237	2	3280	2380	240,2	710	32,1	3112	1,00	0,95	30
5.	4	380	36	29	8	0,6	236	2	2600	1888	239,0	708	23,7	2620	0,99	1,01	25
6.	3	380	27	22	5,5	0,6	234	2	1960	1287	236,7	705	14,7	2007	0,99	1,02	19
7.	2	380	18	15	3,1	0,6	232	2	1320	719	234,4	700	7,4	1427	1,00	1,08	14
8.	0	380	10	8	0	0,6	228	2	720	0	230,0	687	0,0	687	-	0,95	7,5

2.4 Przykładowe obliczenia:

(dla wiersza pierwszego)

2.5 Wykresy dla δ=f(P₂), P₁=f(P₂), cosφ=f(P₂), I=f(P₂), η=f(P₂).

Rys. 2.- Charakterystyka silnika synchronicznego pracującego przy stałym wzbudzeniu.

3. Pomiar krzywych „V”

3.1 Przebieg pomiarów:

Krzywe V (nazwane tak ze względu na swój kształt), są to charakterystyki I = f(I_f) przy zacho­waniu stałej wartości mocy czynnej pobieranej przez silnik synchroniczny z sieci i przy danej wartości napięcia sieci. Krzywe te obrazują pracę maszyny przy stałym obciążeniu i zmiennym wzbudzeniu. Regulacja prądu wzbudzenia silnika w tych warunkach prowadzi do zmiany jedynie mocy biernej, czyli do zmiany współczynnika mocy pobieranej z sieci przez silnik.

Dla każdej wartości mocy P wykonuje się jedną serię pomiarów. Pierwszą serię pomiarów należy wykonać dla macy P₁ = 0. Moc P₁ =0 oznacza, że maszyna synchroniczna pracuje jako kompensator synchroniczny. Pomiary należy rozpocząć od przewzbudzenia silnika synchronicznego do tego stopnia, aby prąd jego twornika osiągną wartość ok. 1,2 I_n. Warunek P₁ = 0 osiąga się przez odpowiednią re­gulację prądu wzbudzenia maszyny pomocniczej. Przy mocy P₁ = 0 wskazania watomierzy są równe co do wartości i mają przeciwne znaki. Maszyna pomocnicza pracuje wtedy jako silnik dostarczający ma­szynie synchronicznej tylko małej mocy równej jej stratom. Następne punkty pomiarowe (dla P₁ = 0) realizuje się dla coraz mniejszych prądów wzbudzenia maszyny synchronicznej. Podczas tych pomiarów należy dokładnie wyznaczyć dwa punkty pomiarowe, tj. punkt dla I = 0 (odpowiada on stanowi jało­wemu silnika zsynchronizowanego z siecią) oraz punkt dla I_f = 0.

Po wykonaniu serii pomiarów dla mocy pobranej P₁ = 0 dokonuje się drugiej serii dla P₁ = 0,5 P₀ a następnie trzeciej serii dla P₁ = P₀. W dwóch ostatnich seriach praca maszyny-pomocniczej powinna być pracą prądnicową. W każdej serii pomiarów kąt mocy δ ma w przybliżeniu stała, wartość. Przy Pi = P₀ prądu wzbudzenia maszyny synchronicznej nie można zmniejszyć do zera, gdyż przy małych wartościach tego prądu maszyna wypada z synchronizmu. Po zauważeniu kołysań, maszynę pomocniczą należy odłączyć od sieci prądu stałego (przez otwarcie wyłącznika 3W).

• 3.2 Układ pomiarowy

• 3.2 Tablica pomiarowa

a) Moc P₁=0

Lp.	P1	I	U1	If=I4	δ	cosφ
		kW	A	V	A	˚	-
1.	0	5	393	0	5	0
2.	0	2,5	396	1	2	0
3.	0	0,2	396	1,5	1	0
4.	0	0	396	2	1	0
5.	0	1	398	2,5	2	0
6.	0	2,5	400	3	3	0
7.	0	3,5	400	3,5	3	0
8.	0	4,8	400	4	5	0
9.	0	7	400	5	6	0

3.3 Przykładowe obliczenia

(dla wiersza pierwszego)

3.4 Tablica pomiarowa.

b) Moc P₁=0,5P_n

Lp.	P1	I	U1	If=I4	δ	cosφ
		kW	A	V	A	˚	-
1.	2	5,5	382	0	14	0,55
2.	2	4,9	388	1	24	0,61
3.	2	3	395	2	16	0,97
4.	2	3,6	398	3	9	0,81
5.	2	4,8	400	4	5	0,60
6.	2	6,8	400	5	3	0,42

• 3.5 Przykładowe obliczenia.

(dla wiersza pierwszego)

3.6 Wykresy

Rys.3. - Krzywe „V” silnika synchronicznego

4.Wnioski

Podczas wykonywania ćwiczenia mogliśmy w praktyce poznać działanie silnika synchronicznego. Zapoznaliśmy się z parametrami znamionowymi, wykonaliśmy pomiary niezbędne do wykonania charakterystyk: silnika synchronicznego pracującego przy stałym wzbudzeniu oraz krzywych „V” silnika synchronicznego.

Drugim punktem naszego ćwiczenia był rozruch silnika. Silnik synchroniczny po zasileniu z sieci nie rozwija momentu rozruchowego. Jedną z metod rozruchu jest rozruch asynchroniczny (zastosowany przez nas na zajęciach), rozruch ten jest możliwy jeśli maszyna posiada klatkę Lablanca. Innymi metodami są rozruch za pomocą obcej maszyny lub rozruch częstotliwościowy - do rozruchu potrzebna nam jest przetwornica częstotliwości.

Na podstawie pomiarów przy próbie obciążenia sporządziliśmy charakterystykę silnika synchronicznego. Na wykresie umieściliśmy funkcje δ=f(P₂), P₁=f(P₂), cosφ=f(P₂), I=f(P₂), η=f(P₂). Są one zgodne z wykresem, który przedstawiony jest w skrypcie.

---