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
Pn = 4 kW
Un = 400 V
nn = 3000 obr/min
In = 7,2 A
Iwz = 2 A
RF1F2 = 7,1 W
Rfa = 1,59 W
silnik prądu stałego
TYP PCMb 54b
nr 563481
Pn = 11 kW
Un = 220 V
nn = 2850 obr/min
In = 57,2 A
Iwz = 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
DPs = DPos + I22SRt + 2 I2DUp = 655W + (3A)2*0,246W + 2*3A*1V ≈ 663,2 W
DPm = P2 - DPs = U2I2 - DPs = 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
DPos (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).
DPs = DPos + I22SRt + 2 I2DUp = 655W + (3,1A)2*0,246W + 2*3,1A*1V ≈ 663,6 W
DPo = I2 U2 - DPs = 697,5 W - 663,6 W ≈ 34 W
d) Charakterystyka biegu jałowego.
Charakterystyki DPo = f(U) i DPo = f(U2).
Próba zwarcia pomiarowego.
Schemat pomiarowy.
Tabela wyników pomiarów i obliczeń.
I1 = 0,56 A U2 = 225 V I2 = 3,1 A ⇒ DPos = 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 (Iw = 0,56 A).
Iz = = A ≈ 1,9 A
Ps = U2I2 = 225 V*3,2 A = 720 W
DPs = DPos + I22SRth +2I2DUp = 664W + (3,2A)2*0,245W +2*3,2A*1V ≈ 664 W
DPp = Ps - DPs = 720W - 664W ≈ 56 W
DPobc = DPp - DPm = 56 W - 8,8W ≈ 47 W
DPu = 3*(Iz2R1f + DUpIz) = 3*[(1,9A)2*1,59W + 0,2V*1,9A] ≈ 18,4 W
DPd = DPobc - DPu = 47W - 18,4W ≈ 29 W
Charakterystyka Iz = f(Iw)
Charakterystyka DPobc = f(Iz).
Wpływ zmiany prędkości obrotowej na prąd zwarcia.
Schemat pomiarowy jak wyżej.
Tabela wyników pomiarów i obliczeń.
Iwz = 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 Xr = = ≈ 1,04 W
Zmienność napięcia Du = = ≈ 17,5%
Znamionowy prąd wzbudzenia Iwz = 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 DPo = f(U)) i prawie 0W (dla wykresu DPo = 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 Iw0 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 jn, Un, In wynosi 4,5A. Oddziaływanie twornika przy znamionowym prądzie wynosi 2,4A.