Synkronmaskinen. Laboration Elmaskiner 1. Personalia: Godkänd: UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall.

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall Synkronmaskinen Laboration Elmaskiner 1 Namn: Personalia: Kurs: Datum: Godkänd: Rättningsdatum Signatur Kommentarer

2

3 Laboration Synkronmaskinen Teori: Alfredsson m.fl., Elmaskiner s , , Syfte: Avsikten med laborationen är att studera den för synkronmaskinen karakteristiska synkrona gången och maskinens driftegenskaper när den är ansluten till elnätet. Utförande: I laborationen studeras synkronmaskinens funktion som kraftverksgenerator, ansluten och arbetande på elnätet. Synkronmaskinen kan utföras som motor eller generator och samma maskin kan utföras som bådadera. Dess viktigaste användning är som kraftverksgenerator. I kraftverk drivs generatorn av en turbin. Som "turbin", drivkälla, i laborationen används en likströmsmotor. Maskinernas märkdata: DC Generator: 1.2 kw 1400 rpm 220V I a = 6.0 A I m = 0.55 A SM Synkrongenerator: 1.2 kva x 0.8; Y 220V 3.5 A, D 127V 6.0 A Magnetisering DC 220 V 1.4 A Uppkoppling: Koppla upp synkronmaskinen och likströmsmotorn enligt bifogade kopplingsschema. Synkrongeneratorn och elnätet kopplas samman över ett "synkronoskop". Detta består av dubbla uppsättningar av voltmetrar och frekvensmetrar, med vilka man jämför nätets och generatorns spänningar och frekvenser. Generators spänning regleras med magnetiseringsströmmen I m och frekvensen med varvtalsvariation på "turbinen", likströmsmotorn. Med lika frekvens och spänning är två av "synkroniseringskraven" uppfyllda, (Elmaskiner s ). Det tredje kravet, samma fasföljd, undersöker man med fasningslampor. I schemat är de kopplade tvärs över den trepoliga brytaren. Det kallas mörk fasning. Rätt fasföljd är det om lamporna blinkar samtidigt i takt, om de inte gör det är fasföljden fel. Om fasföljden är fel kan man antingen ändra motorns rotationsriktning eller växla två faser på nätanslutningen. Det sista kravet, rätt faslikhet, är uppfyllt vid släckta lampor. Då finns ingen spänningsskillnad över nätbrytaren och man kan snabbt slå till den. Nu är generatorn "låst" till nätets 50 Hz och löper med konstant varvtal.

4 Mätningar: Med generatorn infasad på elnätet skall vi nu studera dess driftegenskaper och ta upp maskinens V-kurvor. Se s i kursboken. Först skall vi studera belastningsvinkeln, som är vinkeln mellan polhjulet och det synkront roterande flödet i statorn (se kursboken). Vi använder ett stroboskop som "triggas" med nätspänningen. Det "fryser" då polhjulets rotation. Om vi nu ökar "turbinens" pådrag, dvs ökar likströmsmotorns ankarspänning U a vill generatorns polhjul prova att löpa fortare än det synkrona flödet. Detta går ej när generator är infasat, utan vinkeln ökar och maskinen levererar ökad aktiv effekt till nätet enligt formeln P = (3EU sin ) / X s. Den andra viktiga uppgiften för synkronmaskinen är att leverera reaktiv effekt till nätet. Detta sker genom att man över- eller undermagnetiserar maskinen. Vid övermagnetisering levererar generatorn reaktiv/induktiv effekt och vid undermagnetisering konsumerar den reaktiv/induktiv effekt. Detta är bra illustrerat i kursboken på s Vi skall nu ta upp maskinens V-kurvor vid olika levererade aktiva effekter (se fig 2.26 s 219). Mättabell Effekt P avl Effekt P tot = 3 P avl cos ind/kap Ankarström I a Magnetiseringsström I m Kommentar Rita V-kurvor med I a som funktion av magnetiseringsströmmen I m.

5 Demolab. Synkronmaskinen Teori: Franzén Elkraftteknik sid , Alfredsson m.fl., Elmaskiner s , , Infasning. 2. Studera hur belastningsvinkeln Θ ökar när pådraget ökas. Visa hur P ändras när drivmotorns (turbinens) varvtal ändras. Visa hur maskinen kan falla ur fas. 3. Visa hur Q ändras när I m > I m0 resp. I m <I m0 Över- och undermagnetisering. 4. Ta upp värden för V-kurva. 5. Anpassa LM så att den går på tomgång, I a = 0 och koppla ur den. SM går som motor. Ändra Im och visa hur Q ändras. P = konst.