W3 Identyfikacja parametrów maszyny synchronicznej Program ćwiczenia: I. Część pomiarowa 1. Rejestracja przebiegów prądów i napięć generatora synchronicznego przy jego trójfazowym, symetrycznym zwarciu na biegu jałowym 2. Wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego generatora 3. Wyznaczenie charakterystyki zwarcia generatora 4. Wyznaczenie reaktancji podprzejściowych (X d, X q ) przy maszynie zatrzymanej II. Część obliczeniowa 1. Identyfikacja parametrów osi d modelu maszyny na podstawie zarejestrowanych przebiegów zwarciowych 2. Wyznaczenie reaktancji X d nasyconej i nienasyconej z charakterystyki biegu jałowego i charakterystyki zwarcia generatora 3. Obliczenie reaktancji podprzejściowych X d, X q z pomiarów przy maszynie zatrzymanej Dane znamionowe badanego generatora synchronicznego: P N = 4kW, U N = 380V gwiazda, I N = 7A, cosϕ N = 0.86, f N = 50Hz, n N = 1500obr/min, I wn = 11.5A, R s20 C = 1.25Ω, P CuN = 184W, P FeN = 184W, P mech = 300W (całego zespołu), J = 0.249kgm 2 (całego zespołu)
Celem ćwiczenia jest wykonanie identyfikacji parametrów modelu generatora synchronicznego we współrzędnych 0dq, dającej wyniki właściwe do obliczeń i symulacji elektroenergetycznych. Jest to przede wszystkim identyfikacja parametrów osi d modelu na podstawie zarejestrowanych przebiegów prądów generatora podczas jego trójfazowego zwarcia na biegu jałowym. Pozostałe pomiary mają charakter pomocniczy i weryfikacyjny. Uwagi wykonawcze: 1. Ćwiczenie wykonuje się na stanowisku ćwiczenia laboratoryjnego S2, z wykorzystaniem jego układu maszynowego i pomiarowego schemat układu ćwiczeniowego jest wspólny. 2. W czasie całego ćwiczenia łącznik W2 i stycznik ST1 mają być otwarte. 3. Zwarcie identyfikacyjne wykonuje się z poziomu napięcia przewodowego twornika generatora ok. 100 120V, przy jego częstotliwości znamionowej (50Hz), za pomocą stycznika ST2. Na stanowisku ćwiczeniowym generator napędzany jest obcowzbudnym silnikiem prądu stałego zasilanym z trójfazowego prostownika sterowanego tyrystorowego. W celu wykonania rozruchu tego silnika naleŝy: - załączyć jego wzbudzenie 220VDC w szafie sterowniczej obok stanowiska i upewnić się, Ŝe prąd wzbudzenia płynie amperomierz A4, - załączyć łączniki W5 i W4, - załączyć w szafie sterowniczej obok stanowiska napięcie zasilające prostownik sterowany (3 x 230VAC), - po upewnieniu się, Ŝe znajdujący się na szafce prostownika potencjometr zadający wartość średnią napięcia zasilającego twornik silnika jest skręcony na zero (tzn. jest maksymalnie skręcony w lewo) naleŝy załączyć prostownik sterowany, czarnym przyciskiem na szafce prostownika, - rozpędzić silnik do prędkości 1500obr/min przez stopniowe podwyŝszanie napięcia zasilającego twornik, potencjometrem na szafce prostownika, kręcąc nim w prawo. - hamowanie silnika wykonuje się przez płynne obniŝanie napięcia zasilającego twornik, potencjometrem j.w., kręcąc nim w lewo, - po wyhamowaniu naleŝy wyłączyć prostownik czerwonym przyciskiem na szafce prostownika, następnie koniecznie otworzyć łączniki W4, W5 i wyłączyć wzbudzenie silnika prądu stałego. 4. Wszystkie pomiary, nie tylko zwarciowe, wykonuje się korzystając z karty akwizycji danych zainstalowanej w obecnym na stanowisku ćwiczeniowym komputerze, mierząc prądy i napięcia układu (w sensie przebiegów czasowych) za pośrednictwem halotronowych przekładników prądowych i napięciowych (na schemacie są one
oznaczone jako Ia, Ic, Iw, Uab, Ubc). Od strony komputera karta obsługiwana jest przez pakiet DasyLab z odpowiednimi graficznymi panelami pomiarowymi. Panele te znajdują się w plikach: - W3_zw_bj.DSB zwarcie z biegu jałowego, - W3_bj.DSB wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego, - W3_zw.DSB wyznaczenie charakterystyki zwarcia, - W3_postoj.DSB pomiar X d, X q przy maszynie zatrzymanej. Przy wykonywaniu zapisów do zbioru naleŝy pamiętać o konieczności zmiany nazwy zbioru przed uruchomieniem zapisu do niego. Drugi zapis do tego samego zbioru spowoduje nadpisanie jego poprzedniej zawartości! Wszystkie rejestracje naleŝy lokować w katalogu: C:\WMiUzSE\W3 5. Charakterystykę biegu jałowego wyznacza się równieŝ przy częstotliwości 50Hz przez stopniowe podnoszenie (bez Ŝadnego doregulowywania) prądu wzbudzenia generatora aŝ do osiągnięcia napięcia twornika generatora 450V (przewodowo). Następnie naleŝy stopniowo obniŝać prąd wzbudzenia (bez Ŝadnego doregulowywania) aŝ do 0A. Takie postępowanie ma na celu wyznaczenie pętli histerezy głównego obwodu magnetycznego maszyny. 6. Charakterystykę zwarcia naleŝy wyznaczać przy częstotliwości 50Hz lub zbliŝonej (dokładna wartość nie jest tu istotna) przez stopniowe podnoszenie prądu wzbudzenia generatora aŝ do osiągnięcia prądu zwartego twornika równego znamionowemu czyli 7A. Zwarcie wykonuje się stycznikiem ST2. Histereza nie występuje. 7. Wyznaczenie reaktancji podprzejściowych (X d, X q ) przy maszynie zatrzymanej (koniecznie otwarte łączniki W4, W5 i wyłączone wzbudzenie silnika prądu stałego) wykonuje się przy zasilaniu faz A, B generatora z jednofazowego autotransformatora (pomiar przekładnikami Uab, Ia). Faza C pozostaje nie podłączona (wyłącznik W2 ciągle otwarty). Autotransformator naleŝy podłączyć do zacisków oznaczonych R, S fizycznie znajdują się one obok przekładników halotronowych. Do uzwojenia wzbudzenia generatora naleŝy podłączyć woltomierz elektromagnetyczny 150V, celem detekcji takiego połoŝenia wirnika przy którym napięcie indukowane na wzbudzeniu będzie albo największe (wtedy wirnik jest w osi d) albo najmniejsze (wtedy wirnik jest w osi q). Przy obydwu połoŝeniach naleŝy wykonać pomiar napięcia, prądu i mocy czynnej pobieranej, przy zwartym uzwojeniu wzbudzenia. Uwaga: podczas poszukiwania odpowiedniego połoŝenia wirnika napięcie zasilające fazy A, B powinno być na tyle małe aby napięcie indukowane na wzbudzeniu nie przekraczało 50V generator posiada wzbudzenie niskonapięciowe i moŝliwe jest przebicie izolacji tego uzwojenia zbyt wysokim napięciem indukowanym.
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: 1. Schemat układu ćwiczeniowego i spis wykonanych pomiarów i rejestracji. 2. Wyniki wszystkich identyfikacji wykonanych w ramach ćwiczenia 3. Wzory uŝywane podczas obliczeń identyfikacyjnych 4. Pomiarowe i obliczeniowe przebiegi prądów zwarciowych generatora narysowane w jednym układzie współrzędnych, celem porównania przebiegów ze sobą. 5. Wnioski dotyczące poziomu wiarygodności uzyskanych parametrów modelu.