Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Villamos Energetika Tanszék. Villamos laboratórium 1. BMEVIVEA042

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamos Energetika Tanszék Villamos laboratórium 1. BMEVIVEA042 1

Kiálló pólusú szinkrongép mérési útmutató és elméleti segédanyag Dr. Kádár István, Hajdú Endre, Égető Tamás, Kordás Péter 2018. február 5. 2

Tartalomjegyzék 1. Ajánlott irodalom 6 2. A mérés elméleti alapjai, a szinkrongépekről általában 7 2.1. Fogyasztói pozitív irányokról (villamos gépes szemlélet)................... 7 2.2. Segítség a gépes gondolkodásmód pozitív irányainak megértéséhez............. 8 2.3. A szinkrongépek felépítése és működése............................ 9 2.4. A szinkrongépek helyettesítő kapcsolása............................ 11 2.5. A hengeres forgórészű szinkrongép vektorábrája........................ 13 2.6. A szinkrongépek alkalmazási területei.............................. 13 3. A mérés ismertetése 15 3.1. A mérés céljai........................................... 15 3.2. A mérési célt szolgáló gépcsoport felépítése........................... 15 3.3. A gépcsoport működése és kezelése............................... 17 3.4. A hálózatra kapcsolt szinkrongép hatásos és meddő teljesítmény szabályozása....... 19 3.5. A szinkronizálás és a hálózatra kapcsolás feltételei....................... 20 4. Mérési feladatok 23 4.1. Üresjárási jelleggörbe és felvétele................................ 23 4.2. A feszültség jelalak harmonikusokra bontása.......................... 24 4.3. Rövidzárási jelleggörbe és felvétele............................... 25 3

4.4. A szinkron reaktancia meghatározása.............................. 25 4.5. A szinkrongép szinkronizálása és a hálózatra kapcsolása................... 26 4.6. Meddő teljesítmény szabályozás és a szinkrongép V-görbéje................. 26 4.7. Áramvektor-diagram felvétele.................................. 29 5. A jegyzőkönyvekről 31 5.1. Megjegyzések a mérési adatok feldolgozásához......................... 31 5.2. A jegyzőkönyvekről........................................ 32 5.3. Gyakori hibák a jegyzőkönyvekben............................... 32 4

Bevezető A dokumentáció a szükséges elméleti alapok bemutatásával (2. pont) kezdődik. Ezek ismerete fontos a gördülékeny mérés elvégzéséhez. A mérésútmutató összeállítása során törekedtünk arra, hogy a hallgatói mérés feladatközpontú legyen, s megkövetelje a hallgatók nagyfokú önállóságát a mérésre való készülés, és a mérés során is. Ennek szellemében a konkrét mérési feladatok megfogalmazása egy-egy probléma köré építkezik. Célunk, hogy a mérésre való felkészülés a mérés szerves részévé váljon, valamint, hogy a hallgatók a mérés végeztével komplex és összefüggő tudást szerezzenek a szinkrongépekről. A mérési útmutató a megszokottnál nagyobb terjedelmű, az elméleti alapok a megértést segítik. Az útmutatóban található feladatokra a vonatkozó szakirodalomban, vagy elméleti elgondolások útját lehet választ találni. Ezek megválaszolása feltétele a mérés elkezdésének, javasoljuk, hogy a felkészülést a hallgatók időben kezdjék el. Az interneten is számos kérdésre találhatnak megoldást, amennyiben a problémájukat kellő pontossággal (esetleg angolul) fogalmazzák meg. Alapvető elvárás az internet értő és kritikus használata. Amennyiben valamely ponton elakadnak, kérdésükkel a mérésvezetőjükhöz fordulhatnak a mérés előtti napig. A feladatok között vannak, amelyek (O)tthoni felkészülést kívánnak, ezek számonkérése része lehet a beugrónak is. A további feladatok vagy a (M)éréshez, vagy a (J)egyzőkönyv íráshoz kapcsolódnak. Amennyiben a mérési útmutatóban találnak hibát, módosítási, javítási javaslatuk van, vagy kérdésük bizonyos részhez, írjanak a egeto.tamas@vet.bme.hu vagy a hajdu.endre@vet.bme.hu e-mail címek egyikére. A mérési útmutató, és a szinkrongép működésének megértéséhez nagy segítséget nyújthatnak a következő animációk, megtekintésük erősen ajánlott: 1. videó: A szinkrongép motoros üzeme: https://www.youtube.com/watch?v=vk2jdxxzihs 2. videó: A szinkrongép generátoros üzeme: https://www.youtube.com/watch?v=tikh48emgke 5

1. Ajánlott irodalom Liska József: Villamos gépek III. - Szinkron gépek (Tankönyvkiadó Vállalat (Budapest), 1966) Frigyes Andor: Elektrotechnika (Tankönyvkiadó Vállalat (Budapest), 1951) Kádár István: Szinkron motoros hajtások - interneten is elérhető: http://www.sze.hu/~szenasy/ VILLVONT/szinkron.pdf Tényi V. Gusztáv: A szinkron gépek - interneten is elérhető: http://maxwell.sze.hu/~marcsa/ Elektrotechnika/Jegyzet/TenyiVGusztav-SzinkronGepek.pdf Villamos gépek és hajtások tárgy honlapja: Villamos gépek - Szinkron gépek 6

2. A mérés elméleti alapjai, a szinkrongépekről általában 2.1. Fogyasztói pozitív irányokról (villamos gépes szemlélet) A fogyasztói pozitív irányról az Elektrotechnika tárgy kereteiben tanultak. A következőkben átismételjük ezt a tudást. Induljunk ki a jól ismert P = U I teljesítmény képletből. Ha az U I szorzat pozitív, akkor az áram és a feszültség felvett iránya megegyezik. A pozitív töltések a nagyobb potenciálú pontból haladnak a kisebb potenciálú pont felé, a munkát a villamos térerő végzi. Ez az energia más energiafajtákká alakul át (hő, mechanikai stb.), a berendezés villamos energiát fogyaszt. Ha a U I szorzat negatív, akkor a pozitív töltések a kisebb feszültségű pontból a nagyobb feszültségű pont felé haladnak, a rendszerbe más energiafajták rovására energiát fektetünk be. A berendezés villamos energiát termel. Összegezve: Fogyasztóban az áram és a feszültség iránya megegyezik, a teljesítmény pozitív. Termelőben az áram és a feszültség iránya ellentétes, a teljesítmény negatív. A villamos energia rendszer szemléletben pont fordítva, a termelőben tekintik a teljesítményt pozitívnak, és a fogyasztóban negatívnak. Az 1. ábrán láthatjuk az imént elmondottakat. Az A a nagyobb, az B a kisebb potenciálú pont, így U R és U T is B fele mutat. Az U R hozza létre a fogyasztóba a vele azonos irányú áramot. A termelőben az áram ellentétes iránya a feszültséggel, ezért U T I számértéke negatív. 1. ábra. Az áram és a feszültség tényleges irányai a T termelőben és a F fogyasztóban 7

2.2. Segítség a gépes gondolkodásmód pozitív irányainak megértéséhez A mérés során mi a 2. ábrán lévő előjel konvenciók alapján dolgozunk, ekkor már hatásos és meddő teljesítményről is beszélünk, az áram és a feszültség fázisszöget zárnak be. A hatásos teljesítmény előjelét a cosϕ teljesítménytényező szöge határozza meg. Amennyiben az áram és a feszültség vektorai hegyesszöget zárnak be fogyasztóról beszélhetünk, tompaszög esetén termelőről. A gépes feladatok során előszeretettel élünk a meddő termelés és fogyasztás kifejezésekkel, holott ezeknek fizikai alapja nincs, hiszen a meddő teljesítmény munkát nem szolgáltat, és nagysága csak a termelő és a fogyasztó között lengő energia mértékére ad felvilágosítást. Megállapodásszerűen meddő teljesítmény fogyasztásról akkor beszélünk, ha az áram késik a feszültséghez képest (induktív fogyasztók dominálnak). 2. ábra. Az áramvektor végpontjának helyzete, és a teljesítmények előjelei fogyasztói pozitív irány választása mellett Összegezve: Ha az áram és a feszültség vonatkozási irányát azonosnak választjuk, és a feszültség vektorát a pozitív valós tengely irányába rajzoljuk, akkor az áramvektor végpontja hatásos teljesítmény fogyasztása esetén az I. vagy IV. síknegyedbe, hatásos teljesítmény termelése esetén a II. vagy III. síknegyedbe esik. Fogyasztott meddő teljesítmény áramnak azonos feltételek mellett a III. vagy IV. síknegyedbe, termelt meddő teljesítmény áramának pedig az I. vagy II. síknegyedbe kell esnie. A mérés során fontos, hogy a mennyiségeket előjelhelyesen jegyezzük le. Fontos megkülönböztetni a motoros és generátoros üzemeket, a meddő fogyasztást és termelést. 8

2.3. A szinkrongépek felépítése és működése A szinkrongépek állórésze (sztátor), más néven armatúra, általában három fázisú tekercseléssel ellátott. Az állórész hornyaiban helyezkedik el a három fázisú tekercselés (réz anyagú). Ez a gerjesztett tekercselés hozza létre a légrés mentén szinuszos eloszlású forgó mágneses mezőt. A forgó mező létrehozásának alapjairól az Elektrotechnika c. tárgy keretében a "Forgó mágneses tér vizsgálata" c. mérés keretében volt szó. A szinkrongépek forgórésze (rotor) hengeres (állandó légrésű) vagy kiálló pólusú (változó légrésű). (a) Hengeres forgórészű szinkrongép elvi vázlata (b) Kiálló pólusú szinkrongép elvi vázlata 3. ábra. Különböző kialakítású szinkrongépek elvi vázlata A szinkrongépek forgórészének tervezésekor törekednek arra, hogy a forgórész saját mágneses mezeje is minél inkább szinuszos eloszlású legyen a légrés mentén, ezt vagy a pólussaru alakjának megfelelő kialakításával (kiálló pólusú rotor esetén), vagy a gerjesztő tekercselés (hengeres rotor esetén) menetszámának megfelelő elosztásával lehet közelíteni. Megjegyezzük, hogy léteznek különleges mezős (pl.: négyszögmezős) szinkrongépek is. Kis teljesítményű (50kVA alatt) áramfejlesztő generátorokban az egyszerűbb gyártás okán ezt a megoldást alkalmazzák. A konkrét mérésben is ilyen négyszögmezős, közelítően szinuszos feszültségű generátor szerepel. Belátható, hogy ideális esetben a hálózathoz való szinkronizálás feltétele az, hogy az indukált feszültség alakja szinuszos legyen. A forgórész saját mezejének létrehozása két módon történhet. Hagyományosan a forgórészen elhelyezett egyenárammal táplált tekercselés hozza létre a mezőt. A forgórészen elhelyezett tekercselést nevez- 9

zük gerjesztő tekercselésnek. Manapság ez a megoldás csak akkor használt, amikor a kimenő feszültség vagy a meddő szabályozás fontos követelmény (erőművek). Kisebb teljesítmények esetében elterjedtebb megoldás az állandómágneses anyagok használata a forgórész mezejének létrehozásához. Állandómágneses esetében (PM) és a megmunkálás nehézsége miatt elterjedtebbek a négyszögmezős szinkrongépek. A forgórész egyenáramú táplálása vagy az állandómágneses megoldás esetén láthatjuk, hogy a forgórész mezeje rögzített és időben állandó a forgórészhez képest, és a forgórésszel együtt forog álló koordinátarendszerből szemlélve. Az állórész által létrehozott forgó mágneses tér pólusrendszere kapcsolódik a forgórész gerjesztő tekercse (vagy a forgórészre rögzített állandó mágnes) által létrehozott, a forgórésszel együtt forgó pólusrendszerhez. A hálózatra kapcsolt szinkrongép egyetlen fordulatszámon, az állórész mező fordulatszámával megegyező ún. szinkron fordulatszámon üzemképes. A villamos gépek elméletéből ismeretes frekvenciafeltétel (vigyázat! ez az összes géptípusra érvényes) alapján ez levezethető: ω st B = ω rot B + ω mech (1) ahol ω st B az állórész indukció szögsebessége az állórészhez képest, ω rot B a forgórész indukció szögsebessége a forgórészhez képest, ω mech pedig a forgórész szögsebessége. 1. Feladat. (O) Gondolja át, hogy a frekvenciafeltétel hogyan érvényes a szinkrongépekre! A szinkrongép alapfelépítésében nem tud önmagától elindulni, mint írtuk, csak a szinkron fordulatszámon üzemképes. A mérésünk során a szinkrongépet egy egyenáramú géppel fogjuk felpörgetni szinkron fordulatszám közeli tartományba. 2. Feladat. (O) Keressen két módszert, melyeket szinkrongépek indítására használnak, s röviden ismertesse őket! A szinkrongép fordulatszáma a következő összefüggéssel adódik, ahol f a frekvencia, p a póluspárok száma. [ ] 1 n = 60f[Hz] min p 3. Feladat. (O) Határozza meg egy magyar hálózatról táplált négypólusú szinkrongép fordulatszámát! (2) Megjegyezzük, hogy a 2. videóban a 2. egyenlettől eltérő összefüggés szerepel, melyben 120-as szorzó van a számlálóban. Az amerikai villamosenergia hálózat esetén a frekvencia 60Hz, a p jelentése pedig a pólusok (és nem a póluspárok) száma. 10

2.4. A szinkrongépek helyettesítő kapcsolása A 4. ábrán láthatjuk a szinkrongép állandósult állapotban érvényes helyettesítő kapcsolását. A helyettesítő vázlatban a pólusgerjesztésnek a pólusfeszültséget, az armatúragerjesztés fluxusmódosító hatásának az X a armatúra reaktancia feleltetjük meg. Az armatúratekercselés szórási erővonalait az X s szórási reaktanciával, a tekercselés ellenállását az R a armatúra ellenállással vesszük figyelembe. 4. ábra. A szinkrongép helyettesítő kapcsolása ahol jw 1 Ψ p = U p a pólusfeszültség, jw 1 Ψ m = U i az indukált feszültség, jw 1 Ψ az állórész (armatúra) tekercs ellenállás figyelembe vételével létrejövő feszültség, U = U k a kapocsfeszültség, X a, X s, R a rendre az armatúra reaktancia, a szórási reaktancia, illetve az armatúra ellenállás, az I pedig a szinkrongép állórész árama. Fontos megjegyzés, hogy a szinkrongépek esetében a forgórészkör nem kerül bele a helyettesítő kapcsolásba galvanikus kapcsolattal, csupán a forgómező által létrehozott U p -t látjuk, mint forgórészköri jellemző paramétert. A vektor mennyiségek a továbbiakban is vektor mennyiségek természetesen, az egyszerűség érdekében azonban elhagyjuk a felülvonásos jelölést. A szinkrongép névleges impedanciáját (Z n megadjuk a helyettesítő kapcsolás paramétereinek tipikus értékeit. = Un I n ) viszonyítási alapul véve relatív egységekben r = R Z n 100 = (2 5)% (3) x a = X a Z n 100 = (150 400)% (4) x s = X s Z n 100 = 10% (5) 11

Az értékekből látszik, hogy az R-n lévő feszültség esés elhanyagolható. A domináns X a tag, és a kisebb X s tag hatását együttesen vesszük figyelembe, s összevonjuk őket egy mennyiségbe, melynek a szinkron reaktancia nevet adjuk: X d = X a + X s (6) Az említett elhanyagolás és összevonás eredményeként kapjuk a szinkrongép állandósult állapotban érvényes egyszerűsített helyettesítő kapcsolását, melyet az 5. ábrán láthatunk. 5. ábra. A szinkrongép egyszerűsített helyettesítő kapcsolása 4. Feladat. (O) A vonatkozó szakirodalomban keresse ki a szinkrongépek indukált feszültségére vonatkozó általános összefüggést, nevezze meg a szereplő paramétereket, valamint röviden magyarázza meg a fizikai jelentésüket! Tipp: egy jó alak így kezdődhet: U i = 2π 2... 12

2.5. A hengeres forgórészű szinkrongép vektorábrája A 6. ábrán egy végtelen hálózatra kapcsolt szinkrongép motoros üzemének (U k megelőzi U p -t) vektorábráját adjuk közre, a szinkrongép alulgerjesztett állapota mellett ( U p < U k ). A szinkrongép árama ekkor késik a feszültséghez képest, tehát induktív fogyasztóként viselkedik. 6. ábra. Végtelen hálózatra kapcsolt szinkron motor vektorábrája alulgerjesztett állapotban a 4. ábra szerinti helyettesítő kapcsolás alapján A 2.4. pont alapján megkereshetjük az egyes passzív elemeken az I áram által létrehozott feszültségeséseket. A fluxusok 90 -al késnek a hozzájuk tartozó feszültségekhez képest (a fluxus deriváltja a feszültség). A δ a szinkrongépekre jellemző terhelési szög, mely a nyomatékkal áll kapcsolatban. 5. Feladat. (O) A vonatkozó szakirodalomban keresse ki, vagy elméleti elgondolások útján rajzolja fel egy végtelen hálózatra kapcsolt túlgerjesztett szinkron generátor vektorábráját. 2.6. A szinkrongépek alkalmazási területei A hagyományos szinkron motorokat rendszerint nagy teljesítményű (P>100 kw) állandó fordulatszámú hajtásoknál alkalmazzák, pl. szivattyúk, dugattyús kompresszorok, malmok hajtásainál. 13

A hagyományos szinkron generátorokat állandó fordulatszámú erőművi, segédüzemi vagy szükségüzemi áramforrásként villamos energia termelésre használják a 100kW 500MW teljesítmény tartományban. Az állandó mágneses szinkron motorok fő alkalmazási területe a szerszámgépek és robotok áramirányítós szervohajtásaiban van, ahol fordulatszám, pozíció szabályozást és nyomatékkal történő indítást valósítanak meg. Az állandó mágneses szinkron generátorokat alternatív energiatermelő egységekben alkalmazzák, ahol a fordulatszám nem állandó (szélgenerátorok pl.). A megtermelt energia áramirányítós teljesítményelektronikai egységeken keresztül jut el a hálózatba. 14

3. A mérés ismertetése 3.1. A mérés céljai 1. A háromfázisú szinkrongépekkel kapcsolatos méréstechnikai tudnivalók elsajátítása. 2. Kiálló pólusú szinkrongépek működése. A szinkron generátorok autonóm energiatermelő üzeme. Üresjárási jelleggörbe felvétele. Rövidzárási jelleggörbe felvétele. A két jelleggörbéből a szinkron reaktancia meghatározása, s a telítés hatásának vizsgálata. 3. A szinkrongép hálózatra kapcsolásának feltételei, frekvencia, fázissorrend, fázisszög értelmezése, és meghatározása háromfázisú szimmetrikus hálózatokban. 4. Hálózatra kapcsolt szinkrongép generátoros és motoros üzeme, a hatásos és meddő teljesítmény áramlás szabályozása, mérése. Meddőteljesítmény értékek felvétele és hatásfok meghatározása. 5. A szinkrongép áramvektor diagramjának felvétele. A teljesítmény viszonyok megismerése. 6. Az adott problémák megértése, és a problémamegoldó képesség fejlesztése. 3.2. A mérési célt szolgáló gépcsoport felépítése A vizsgált gépcsoport fő építőelemei: SZG: Leroy-Somer gyártmányú LSA 40VS1 J 6/4 típusú kiálló pólusú szinkrongép EG: Leroy-Somer gyártmányú MS1322 M34 típusú egyenáramú gép A két gép névleges paramétereit a hallgatók mérési feladat keretében keresik meg és jegyzik fel. SzB: szinkronizáló berendezés (a szinkronizálási feltételeket mérő és hálózati kapcsoló)(9. ábra) Az SzB berendezésen belül: Két mérőműves rezgőnyelves frekvenciamérő a háromfázisú feszültségek frekvenciájának mérésére (45-55Hz között) Fázissorrend kijelző céláramkör az pozitív illetve negatív fázissorrend kijelzésére 15

AC voltmérő (500V ) a hálózat vagy a szinkrongép vonali feszültségének mérésére AC voltmérő (500V ) a hálózat és a szinkrongép közötti feszültség különbség mérésére K kézi működtetésű kapcsoló a szikrongép hálózatra kapcsolásához V2 Deprez-voltmérő, 6V 600 V a DC gép armatúra feszültség mérésére A3 Deprez-alapműszer, (60 mv/5 ma), armatúra áram mérő sönttel (50 A/60mV) V1 GANZ AC voltmérő, 300 V a szinkrongép fázisfeszültségének a mérésére F1 széles tartományú rezgőnyelves frekvenciamérő a szinkrongépben indukált feszültség frekvenciájának mérésére széles fordulatszám tartományban A1 lágyvasas ampermérő, a gerjesztő áram mérésére Inévl = 10A A4 GANZ ampermérő, 0,6A 6A a szinkrongép fázisáramának (közvetett!) mérésére Wl,W2 GANZ mutatós wattmérő, In = 5 A, Un = 48-120-240-400 V ÁV áramváltó, 15A/5A (1/3 mérőáram áttétel A4, W1, és W2 áramkörében!) Fluke 41B Power Harmonics Analyzer 16

A 7. ábrán látható a teljes mérési elrendezés, a forgógépekkel és a mérőműszerekkel együtt. 7. ábra. A mérési kapcsolási rajza 3.3. A gépcsoport működése és kezelése Az EG egyenáramú gép három üzemmódot tesz lehetővé: 1. Az SZG szinkrongép üresjárási pörgetése szinkron alatti vagy feletti fordulatszámon (nyomaték kapcsoló középső 0 állásban). 2. A hálózattal összekapcsolt (szinkronizált) SZG szinkrongép tengelyének hajtása ( gyorsító nyomaték a nyomaték kapcsoló + felső állásában). 3. A hálózattal összekapcsolt (szinkronizált) SZG szinkrongép tengelyének fékezése (fékező nyomaték a nyomaték kapcsoló - alsó állásában). 17

paneljét. A 8. ábra mutatja az EG egyenáramú gépet tápláló MENTOR II áramirányító kapcsolókkal ellátott 8. ábra. Az egyenáramú gépet vezérlő panel A SZG szinkrongépet az egyenáramú géppel pörgetjük fel. Az egyenáramú gép fordulatszám (szögsebesség) egyenlete ismert az Egyenáramú gép mérése c. mérésből: ω = U DC k Φ (7) A DC gép kapocsfeszültségét, ezen keresztül a gép(csoport) fordulatszámát a baloldali fordulatszám beállító potenciométerrel szabályozzuk, és a V2 feszültségmérő műszerrel mérjük. A szinkron fordulatszám közelében az egyenáramú gép armatúra feszültsége U DC = 360V körüli. A szinkron fordulatszám ±10%- os környezetében a fordulatszámot a SzB szinkronizáló berendezésen (9. ábra) elhelyezett rezgőnyelves frekvenciamérő segítségével is meghatározhatjuk, ha a szinkrongépet a GSZ gerjesztés szabályozóval előzetesen gerjesztjük. A gépcsoport indítása a következő sorrendben történik: elosztószekrény 400V-os kapcsolóját "On" állás (3*400V), mérőasztal feszültség alá helyezése, nyomatékkapcsoló középállásban, nyomaték szabályozó (jobboldali potenciométer) 40%-os állásban, finom fordulatszám szabályozó középállás, az egyenára- 18

mú gép gerjesztésének engedélyezése az ENG/TILT kapcsolóval, forgás engedélyezése az alsó középső kapcsoló start -ba billentésével. Ezután a felső fordulatszám szabályozóval (egyenáramú gép armatúra feszültségét változtatja) gyorsítjuk a gépcsoportot. 3.4. A hálózatra kapcsolt szinkrongép hatásos és meddő teljesítmény szabályozása A mérés elején megjegyezzük, hogy a mérési feladatok egyszerűsítése érdekében a mérés során hengeres forgórészű szinkrongépet tételezünk fel. Hálózatra kapcsolt szinkrongép fordulatszáma (állandó hálózati frekvenciát feltételezve) állandó (a hálózat kényszeríti ki), a szinkrongép tengelyén kialakuló nyomatéktól függetlenül. A nyomaték a gép elméletéből megismert δ terhelési szöget befolyásolja. A szinkrongép tengelyén ható motoros illetve fékező nyomatékot a hozzákapcsolt egyenáramú gép nyomaték szabályozott üzemében állíthatjuk be két - motoros vagy fékező nyomaték - tartományban. Az egyenáramú gép motoros nyomatéka (a MENTOR szabályozón M pozitív) a tengelyen átadott mechanikus teljesítményt a szinkrongép generátoros üzemben háromfázisú hatásos teljesítmény formájában a hálózatba táplálja (P < 0). Az egyenáramú gépen ellentétes irányú, fékező nyomatékot (a MENTOR szabályozón M negatív) a szinkrongép motorként fogja szolgáltatni, és ehhez a hálózatból hatásos teljesítményt fogyaszt (P > 0). A szinkrongép kapocsfeszültsége megegyezik a hálózat feszültségével. A szinkrongép gerjesztő árama csak az U p pólusfeszültséget változtatja, amely a szinkrongépek közel ideális (az ohmos ellenállás elhanyagolható) X d reaktanciájának köszönhetően a hálózat és a szinkrongép között a gerjesztő áramtól függő meddő teljesítmény áramlást eredményez. A hálózati feszültséggel üresjárásban megegyező pólusfeszültség esetén sem hatásos teljesítmény, sem meddő teljesítmény áramlás nincs, ehhez egy üresjárási gerjesztő áram tartozik. A gerjesztő áram növelése esetén a gép túlgerjesztett állapotba kerül, amikor a szinkrongép a hálózatból kapacitív meddő áramot vesz fel, amelyet a szakmai nyelv meddő termelésnek hív (Q < 0). 19

A gerjesztő áram csökkentése esetén a gép alulgerjesztett üzembe kerül, amikor a szinkrongép a hálózatból (a villamos berendezések túlnyomó többségéhez hasonlóan) induktív meddő áramot vesz fel, vagyis meddőt fogyaszt (Q > 0). A gerjesztő áram csökkentésével a szinkrongép stabilitási határa csökken, és a rendszer kieshet a szinkronizmusból! 3.5. A szinkronizálás és a hálózatra kapcsolás feltételei Az egyik mérés feladat a szinkrongép hálózatra kapcsolása. A hálózatra kapcsolás előtt a szinkrongépet szinkronizálni kell. Alkalmasan ez azt jelenti, hogy a szinkrongép indukált feszültségeinek szinusz hullámai (fazorai) egybeessenek a hálózat szinusz hullámaival, vagyis a hálózat- és a gépoldalon megegyezzen a feszültségek fázissorendje frekvenciája effektív értéke fázishelyzete Azonos frekvenciájú, effektív értékű, fázissorrendű és fázishelyzetű feszültségrendszerek esetén az összetartozó fázisfeszültségek között a különbség közel nulla. Ekkor a szinkrongép a hálózattal összekapcsolható minimális kiegyenlítő áram mellett. 6. Feladat. (O) Gondolja át és foglalja össze, hogy a leírt négy paraméter mitől függ, azok hogyan befolyásolhatóak! Tipp: Szinkrongép feszültség egyenlete; Faraday-féle indukció törvény; fluxus függése a gerjesztéstől; hogy tudunk fázissorrendet változtatni (a, b, c) (a, c, b)? A szinkron gép hálózatra kapcsolását az SzB szinkronizáló berendezés (9. ábra) mágneskapcsolójával végezzük el. Ez a berendezés a 3x400 V-os hálózat bekapcsolásával helyezhető feszültség alá. Az SZB szinkronizáló berendezés funkcionális blokkvázlata a 10. ábrán látható. 20

9. ábra. A SzB szinkronizáló berendezés képe A 1-jelű kapcsolóval választhatjuk ki, hogy a fázissorrendet mutató (jobb felső sarok), illetve a vonali feszültség nagyságot mutató (középső felső) feszültség mérő a gép UG vagy a hálózat UH fázissorrendjét mutassa illetve feszültségét mérje. A bal alsó sarokban, két mérőműves rezgőnyelves frekvenciamérő mutatja a gép és a hálózat feszültségének frekvenciáját. A szinkronizáló berendezés bal felső sarkában lévő feszültség mérő a gép és a hálózat egy kiválasztott fázisának feszültség különbségét méri (UH UG ). Ha a két feszültségrendszer fázissorrendje azonos, a frekvenciák közel azonosak (50Hz±2Hz), és a szinkrongép üresjárási feszültsége a hálózat feszültségével közel azonos (±10V eltérés), akkor a feszültség különbséget mérő műszer a fázisok közötti szöggel közel arányos kitérést mutat. Ennek értéke 0V (0 ) és 460V (180 ) között változik a fázisok közötti fázisszög mértékének függvényében. Ha a szinkronizálás minden feltétele teljesül, a gép és a hálózat kapcsait a szinkronizáló nyomógomb BE benyomásával kapcsolhatjuk össze. A szétkapcsolás a KI nyomógomb benyomásával történik, de szétkapcsolás előtt a gépet célszerű üresjárati állapotba hozni. 21

10. ábra. A SzB szinkronizáló funkcionális blokkvázlata A szinkronizálás (főként a fázishelyzet) megértését könnyíti a következő honlapon elérhető animáció: http://ggbtu.be/m1327643. A felület bal alsó sarkában lehet elindítani az animációt. A kék háromfázisú rendszer jelentse a hálózatot, szögsebességét tekintsük a hálózati 50Hz frekvenciához tartozónak. A piros rendszer állítható frekvenciájú (fordulatszámú), ennek állítására való a mozgatható csúszka. A fázissorrendet nem vesszük figyelembe, a feszültségek nagysága már azonos, csak a frekvenciával avatkozunk be, ami hatással van a fázishelyzetre. A szinkronizálást akkor kell elvégezni, amikor a fazorok fázishelyzetének különbsége nulla. Tehát egybe esik a két rendszer fazorábrája. 7. Feladat. (O) A szinkrongép frekvenciáját (fordulatszámát) befolyásoló csúszka milyen állásánál lesz állandó értékű a két fazor fázishelyzetének különbsége? 8. Feladat. (O) Lehet-e, és ha igen, akkor milyen esetben lehet szinkronizálni, ha pontosan 50Hz-re állítjuk be a szinkrongép frekvenciáját? A hálózatra kapcsolandó szinkrongépet a hajtó gép (pl. erőművekben a turbina, jelen mérési elrendezésben a szinkrongéppel tengelykapcsolatban lévő egyenáramú gép) forgatja. A szinkron fordulat elérésekor a szinkron gépet megfelelő módon kell a hálózatra kapcsolni, szinkronizálni kell. FONTOS! A szinkron gépek nem szinkronizált rákapcsolása a hálózatra súlyos villamos üzemzavarok és mechanikus károsodások kockázatával jár, ezért a hálózati rákapcsolás feltételeit minden körülmények között be kell tartani! 22

4. Mérési feladatok 9. Feladat. (M) A mérés során keressük meg az SZG szinkrongép és az EG egyenáramú gép névleges paramétereit az adattábláikon, s jegyezzük fel őket! 4.1. Üresjárási jelleggörbe és felvétele A szinkrongép üresjárási jelleggörbéje a gép üresjárási feszültsége és a forgórész gerjesztőárama közötti összefüggés. Névleges fordulatszámon vesszük fel. 10. Feladat. (O) A mérésre készülés során keressenek mágnesezési görbéket (például az alábbi honlapon: http://www.femm.info/wiki/softmagneticmaterials), és legalább egy szilícium-acél anyagét (pl.: M- 19) hozzák magukkal, s mutassák be! Emelkedik-e az indukció a könyökpont utáni (telítési) szakaszon további gerjesztés hatására? Lehetőség szerint olyan B-H görbét hozzanak, melynek beosztása logaritmikus (lg), ennek segítségével adjanak választ a kérdésre. Milyen alakú a levegő B-H görbéje lg skálán ábrázolva? 11. Feladat. (O) Nézzenek utána, hogy milyen információkat ad egy forgó gép üresjárási jelleggörbéje! Amennyiben interneten keresnek, "No-load measurement" vagy "Open-circuit measurement" angol kereséssel több információt találhatnak. 12. Feladat. (O) Tekintsék a 4. ábrán lévő helyettesítő kapcsolást. Amennyiben üresjárási feszültséget mérnek a szinkrongép kapcsain, melyik feszültség(ek)et látják? 13. Feladat. (M) Vegyük fel az üresjárási jelleggörbét, az alábbiak szerint: Az egyenáramú géppel állítsuk be a szinkrongép névleges fordulatszámát. A fordulatszám, ill. annak állandósága a rezgőnyelves frekvenciamérő segítségével állapítható meg, ill. ellenőrizhető. Figyeljünk a frekvenciamérő feszültség tartományára! Állítsuk be a mérésvezető által megadott gerjesztő áram értékeket monoton csökkenő sorrendben, és jegyezzük fel a szinkrongép fázisfeszültség értékeit. Fontos, hogy a mérés egy irányba történjen. Tehát ha fentről indulunk, akkor csak csökkentsük a gerjesztő áramot, és ne mérjünk vissza, mert visszaméréskor egy kis hiszterézis hurkot írnánk le, és nem tudnánk az eredeti görbére visszatérni. 23

Mivel a jelleggörbét a beállítandó legnagyobb gerjesztéstől lefelé, monoton csökkentve vesszük fel, a hiszterézis görbe leszálló ágát határozzuk meg. A mérés során csatlakoztassuk az oszcilloszkóp kapcsait, és a FLuke műszert is a szinkrongép vonali feszültségére. 14. Feladat. (J) A mérés végeztével a jegyzőkönyvben ábrázoljuk a U 0 (I g ) jelleggörbét, és fogalmazzuk meg egyéb tapasztalatainkat, amennyiben vannak. 4.2. A feszültség jelalak harmonikusokra bontása Az üresjárási mérés során az oszcilloszkópon látható volt a vonali feszültség jelalakja. A mérésben szereplő szinkrongép feszültség jelalakja trapéz jellegű, melynek okairól a mérésvezető ad tájékoztatást. A felharmonikusokra bontást a Fluke 41B műszer segítségével gyorsan elvégezhetjük a mérés során, amennyiben azt szintén vonali feszültségre kapcsoljuk. Névleges munkapontban tegyük meg ezt. 15. Feladat. (O) Ismételjék át az analízis tárgyakban tanult Fourier sorfejtés alapjait. Ismerjék/hozzák magukkal az egyes tagok előállítására szolgáló összefüggéseket (a 0 =..., a n =..., b n =...). Gondolják át, hogy egy trapéz függvényt, hogy tudnak Fourier sorba fejteni! A trapéz egy lineáris és egy konstans szakaszból álló jelalak, mely szimmetrikus a a π 2 tengelyre. Válaszolják meg, hogy egy páratlan függvény esetén a Fourier-sor mely tagjai lesznek zérustól különbözőek! 16. Feladat. (M) Végezzük el a Fluke 41B műszer segítségével névleges munkapontban a vonali feszültség jelalakjának harmonikusokra bontását! Az oszcilloszkóp segítéségével határozzuk meg a vonali feszültség jelalakjának a Fourier-sor előállításához szükséges paramétereit! 17. Feladat. (J) A mérés végeztével a jegyzőkönyvben állítsuk elő a trapéz jelalak Fourier-sorát minimum a hetedik felharmonikusig. A sor előállításához a trapéz magasságára (feszültség maximum értékére), valamint a lineáris és konstans szakasz töréspontjának helyére van szükségünk, ezeket jegyezzük fel a mérés során. Hasonlítsuk össze a mért értékeket az általunk számoltakkal. 24

4.3. Rövidzárási jelleggörbe és felvétele A rövidzárási jelleggörbe a kapcsain galvanikusan rövidrezárt szinkrongenerátor armatúra árama és a forgórész gerjesztőárama közötti összefüggés. A jelleggörbét névlegesnél kisebb fordulatszámon is fel lehet venni. Jóllehet, adott gerjesztőáram mellett az U p a fordulatszám arányában kisebb, de a kisebb frekvencia miatt ugyanilyen arányban csökken az X d reaktancia is. Ez azt eredményezni, hogy I z közel független az SZG szinkrongép fordulatszámától. Ez egészen kis fordulatszámokig igaz, ahol az armatúra ohmos ellenállása már nem elhanyagolható. Egész kis fordulatszámon viszont az armatúra ohmos része nem lesz elhanyagolható, így a mérés nem fog jó eredményt adni. A rövidzárási mérés előtt a szinkrongép kapcsait rövidrezárva 3F zárlatot állítunk elő. 18. Feladat. (O) Az 5. ábra alapján gondolják végig a rövidzárási mérést. Hol történik a rövidrezárás, hol mérjük a szinkrongép rövidzárási áramát? 19. Feladat. (M) Vegyük fel az rövidzárási jelleggörbét, az alábbiak szerint: Az egyenáramú géppel állítsuk be a gépcsoport fordulatszámát a kívánt értékre (tipikusan lehet fél fordulatszámon mérni). Állítsuk be a mérésvezető által megadott gerjesztő áram értékeket, s jegyezzük fel a szinkrongép armatúra áramát. A mérést szabvány szerint 1, 2I n armatúra áram értékig kell elvégezni, ennél nagyobb áramot ne állítsunk be, mert a gép tekercselése károsodhat. 20. Feladat. (J) A mérés végeztével a jegyzőkönyvben ábrázoljuk a I z (I g ) jelleggörbét, és fogalmazzuk meg egyéb tapasztalatainkat, amennyiben vannak. 4.4. A szinkron reaktancia meghatározása A 4. ábra alapján látható, hogy a rövidzárási áramot a pólusfeszültség hozza létre. Az áram értékét (R elhanyagolásával) csak az X d szinkron reaktancia korlátozza. Tehát a rövidzárási és az üresjárási mérésből meghatározhatóak a szinkron reaktancia értékek minden olyan munkapontban, amely gerjesztőáram mellett történt I z és U p érték felvétele. 25

21. Feladat. (O) Gondolják át, hogy a szórásnak (X s ) milyen hatásai vannak? Tipp: Nem csak veszteség! 22. Feladat. (J) A mérés végeztével a jegyzőkönyvben ábrázoljuk a X d = Up I z jelleggörbét I g függvényében, és fogalmazzuk meg egyéb tapasztalatainkat, amennyiben vannak. 4.5. A szinkrongép szinkronizálása és a hálózatra kapcsolása A 3.5. pontban már foglalkoztunk a szinkronizálással és a hálózatra kapcsolás feltételeivel. Gyakorlati megjegyzés, hogy a szinkrongép frekvenciáját érdemes a hálózati frekvencia alatt tartani (közel ahhoz, egy-két tized Hz-es eltérés), s így megkísérelni a kapcsolást a helyes pillanatban. Ne felejtsük el azt sem, hogy a kapcsolást az összetartozó fázisfeszültség fazorok együttállásának idejében kell elvégezni, ugyanis, eltérő esetben a feszültség különbség áramot indít, ami működtetheti a kismegszakítókat. 23. Feladat. (M) Szinkronizáljuk a szinkrongépet a hálózat paramétereihez! A hálózattal történő összekapcsoláshoz ("BE" gomb) ellenőrizzük a szükséges paramétereket ((feszültség amplitúdó, fázissorrend, frekvencia, fázishelyzet). Minimális fáziskülönbség esetén kapcsoljuk rá a szinkrongépet a hálózatra. A szinkron állapot beállításához először a DC fordulatszám szabályozott üzemben a szinkrongép üresjárási feszültségének a frekvenciáját a hálózati frekvenciához közeli értékre kell hozni. Ezután az üresjárási feszültség értékét a hálózati feszültség értékével közel azonos értékre kell beállítani (Hogyan? Emlékezzünk az üresjárási mérés tapasztalataira(!)), ellenőrizni kell a fázissorrend azonosságot, és meg kell várni az átkapcsoláshoz kedvező fázishelyzetet, amikor a két feszültség rendszer fázisfeszültségeinek különbsége minimális (50V alatt). 4.6. Meddő teljesítmény szabályozás és a szinkrongép V-görbéje A DC gép hajtó/fékező üzemét tudjuk a MENTOR mellett lévő panelen beállítani. A "Nyomaték" kapcsoló felső-pozitív állása jelenti a DC gép motoros üzemét, tehát a szinkrongép generátoros üzemét, míg az alsó-negatív állása jelenti a DC gép fékező üzemét, tehát a szinkrongép motoros üzemét. 24. Feladat. (M) Képzeljük el, hogy egy hőerőmű teljesítményszabályozása a feladatunk. Mint a 3.4. pontban olvashattuk, a szinkrongép hatásos és meddő teljesítmény szabályozását részben függetlenül végezhetjük. Erőmű esetén hatásos teljesítményt a turbina nyomatékával P = M ω alapján, tehát gőzhozamával, 26

vagy a turbina lapátszögével, míg a meddő teljesítményt a gerjesztő áram nagyságával befolyásoljuk (túl vagy alul gerjesztjük). Esetünkben a DC gép hajtó/fékező nyomatéka és a gerjesztő áram értéke a két beavatkozó paraméter. Feladatunk a következő: Szabályozzuk a szinkron generátort úgy, hogy 5kW hatásos teljesítményt adjon le 4kVAr meddő teljesítmény termelése mellett. Pörgessük fel a gépcsoportot, és a szinkronizálást követően kapcsoljuk a hálózatra. A GSZ gerjesztésszabályozóval állítsuk be a Q = 4kV Ar meddő teljesítmény termelést (Q<0). Előtte számítsuk ki, hogy ehhez milyen wattmérő mérő kitérés tartozik! Állítsuk be a DC gép nyomatékának szabályozásával a P = 5kW generátoros teljesítményt. Előtte számítsák ki, hogy ehhez wattmérő kitérés tartozik. 25. Feladat. (M) Az előző feladat folytatásaként lehet megmérni a hálózatra kapcsolt szinkrongép terhelési jelleggörbéjét, amely jellegzetes alakjáról a V-görbék elnevezést kapta. A terhelési jelleggörbe sereg a szinkrongép I a áramának és I g gerjesztő áramának összefüggése különböző (motoros és generátoros) hatásos teljesítmények (P=áll) mellett. A mérés menete a következő: A szinkrongép P teljesítményét állítsuk P=0 értékre. A mérésvezető által megadott I g áramoknál (I g -t maximumról csökkentve) állapítsuk meg az I a armatúra áramot. Olvassuk le a Q=0 (cosφ = 1) ponthoz tartozó I g áramot. A mérés ismételjük meg a mérésvezető által megadott P 1, P 2 stb. értékeknél. Előtte határozzuk meg a hatásos teljesítményt mutató wattmérő skálaosztását. A jelleggörbék felvétele állandó (a mérésvezető által megadott) hatásos teljesítmény értéken történik. A mérés során fel kell jegyezni a meddő teljesítmény értékeket, a szinkrongép áram értékeit, valamint, amennyiben erre a mérésvezető utasítást ad, adott munkapontokban az egyenáramú gép áramát és feszültségét is. 26. Feladat. (J) A mérés végeztével a jegyzőkönyvben ábrázoljuk Q(I g ) illetve a I(I g ) jelleggörbéket, s fogalmazzuk meg egyéb tapasztalatainkat, amennyiben vannak. 27

A V-görbék közelítő alakjára mutat példát a 11. ábra. Láthatjuk, hogy a P = 0 értékhez tartozó görbe érinti az I g tengelyt, tehát létrehozható olyan állapot, amelyben nem folyik áram a sztátoron. A görbék függőleges tengely (áram tengely) irányú eltolása arányos a beállított P = const értékkel, a V alak pedig az U p és az U k feszültségek egymáshoz viszonyított (I g -től, mint beavatkozó paramétertől függő) változó különbsége miatt adódik. Az alul- és felülgerjesztés határát a cos ϕ = 1-hez tartozó gerjesztő áram érték I g0 jelöli ki. Alulgerjesztéskor ( I g < I g0 ) az U p < U k, tehát meddő teljesítményt fogyaszt a gép; cos ϕ = 1-re szabályozva (I g = I g0 ) U p = U k, tehát képzetes áram komponens nincs (függőleges eltolás van, ha P 0); míg túlgerjesztéskor (I g0 < I g ) az U p > U k, tehát meddő teljesítményt szolgáltat a gép. 11. ábra. A szinkrongép V-görbéi 27. Feladat. (J) A mérésvezető által kért munkapontban számoljuk ki a gépcsoport hatásfokát a szinkrongép generátoros és motoros üzemében is. Emlékezzünk az energia áramlás irányára! A nyomaték kapcsoló átkapcsolás esetén figyeljünk a szinkrongép hatásos teljesítményét mérő műszer polaritására, mivel az áramirány ekkor megfordul. A polaritást a műszeren lévő polaritás váltóval lehet váltani. A nyomaték kapcsoló átkapcsolás esetén figyeljünk az egyenáramú gép áramát mérő műszer polaritására, mivel az áramirány ekkor megfordul. A polaritást a direkt e célra épített polaritásváltóval lehet megfordítani. A mérés során túl- vagy alulgerjesztett állapotban a pólusfeszültség és a kapocsfeszültség különbsége lehet annyira nagy, hogy a névlegesnél nagyobb áram indulhat, mely a gépet károsíthatja, vagy 28

akkora, amekkora az árammérő műszert károsíthatja. Így a mérés során különös figyelmet fordítsunk az áramértékek figyelésére, a méréshatárok betartására. Mivel a meddő teljesítmény előjelet vált a mérés során, az ezt mérő műszer polaritását át kell állítani a Q = 0 pontban. A polaritást a műszeren lévő polaritás váltóval lehet váltani. Megjegyzés: Nagyon fontos belátni, hogy ennek a mérésnek az egyik lényege az, hogy a szinkrongéppel tudjuk befolyásolni a hálózati meddő viszonyokat. Túlgerjesztett állapotban tudunk meddőt termelni. Fontos kiemelni, hogy szinkron motort is használhatunk meddő teljesítmény termelésére. 4.7. Áramvektor-diagram felvétele A váltakozó áramú gépek üzemi viszonyainak tanulmányozásához nyújtanak segítséget az áramvektor-diagramok. Ezek az áramvektor végpontjainak mértani helyei. Esetünkben az armatúra áram vektorának helyzeteit vesszük fel különböző terhelési állapotok mellett. A 12. ábrán látható két áramvektor-diagram képe. A nagyobb körív nagyobb gerjesztő áramhoz tartozik. 12. ábra. Az áramvektor-diagram vázlatos képe Az áramvektor diagramot adott állandó gerjesztő áram mellett kell felvenni, úgy, hogy a hatásos teljesítmény értékeket változtatjuk (a DC gép nyomatékát), s leolvassuk a kialakuló meddő teljesítmény értékét, s az állórész áramokat. 29

28. Feladat. (M) Az áramvektor diagram felvételének menete a következő: A hálózatra kapcsolt szinkrongépen állítsuk be a mérésvezető által megadott I g < I gn (alulgerjesztett) gerjesztőáramot, és a megengedett I a armatúra áram tartományában állítsuk be P 1 > P 2 > ( P 2 ) > ( P 1 ) hatásos teljesítményeket, és jegyezzük fel a hozzátartozó Q 1, Q 2 meddő teljesítményeket. Ismételjük meg a mérést a mérésvezető által megadott I g > I gn (túlgerjesztett) gerjesztőáramnál. Vegyünk fel úgy áramvektor-diagramot, hogy az adott I g -hez tartozó P és Q értékek által kijelölt ív mind a négy síknegyedben elhaladjon. 29. Feladat. (M) Bónusz feladatként (és amennyiben a mérésvezetőnk hajlandó rá) ejtsük ki a szinkrongépet szinkronizmusból! A szinkrongép gerjesztését lecsökkentve a rotor mezejét a remanens fluxus tartja fenn. A kiálló pólusú szinkrongép reluktancia nyomatéka a szinkron üzem fenntartásában segít. Alkalmasan, a szinkrongépet jócskán (géptől függő mértékben) terhelhetjük ráadott gerjesztés nélkül is. A szinkronból való kiesés zárlati jelenség, mely során oszcilloszkóppal figyeljük a sztátor áramokat. A hatásos teljesítmény az egyenáramú gép fékező nyomatékával állítsuk minimumra, a gerjesztés szabályozóval Q meddő teljesítményt is csökkentsük minimumra, majd a szinkronizáló gomb KI nyomógombbal bontsuk a szinkrongép és a hálózat kapcsolatát. A gépcsoport leállása után a mérési elrendezést feszültségmentesítsük. 30

5. A jegyzőkönyvekről 5.1. Megjegyzések a mérési adatok feldolgozásához A szinkrongép oldalán gerjesztő áramot, hatásos- és meddő teljesítményt, valamint armatúra köri áramot mérünk. A mérési összeállításban egy áramváltó kerül elhelyezésre, 1:3-as áttétellel, amellyel illeszteni tudjuk az ampermérő 6A-es maximális mérési határát a szinkrongép 15A-es névleges áramához. Emiatt a mérőműszerekben a tényleges áram harmad része folyik, a valós érték meghatározásához meg kell szorozni a leolvasott értéket hárommal. A wattmérőkkel a háromfázisú teljesítményeket célunk meghatározni. Azonban csak egy fázisban mérjük meg ezeket a teljesítményeket, és szimmetriát feltételezve egyszerűen megszorozzuk hárommal a kapott értékeket, s nem feledkezünk meg az áramváltóról sem. Mind a két wattmérőnek van az adott méréshatárokhoz tartozó műszerállandója, amellyel a leolvasott értéket be kell szorozni. A meddő teljesítmény meghatározásánál vonali értékkel történik a mérés fázis mennyiség helyett, ezt korrigálva szükséges egy 1 3 -mal való szorzás is. Összegezve: Árammérés: Hatásos teljesítmény mérés: Meddő teljesítmény mérés: value real = value read 3 (8) I real = I read 3 (9) value real = value read measuringconstant 3 3 (10) P = α P c W 3 3 (11) value real = value read measuringconstant 3 3 Q = α Q c Q 3 3 1 3 (12) 1 3 (13) 31

5.2. A jegyzőkönyvekről A jegyzőkönyvek írása során törekedjünk az összeszedett, átlátható, igényes munkára. Érdemes a jegyzőkönyvet egy olyan résszel kezdeni, amiben elmondjuk, hogy mit mértünk, miért mértük, pontokba szedve. A mérésvezető kérhet minket arra, hogy a jegyzőkönyv elején fél-egy oldal terjedelemben angol nyelvű összefoglalót ( Review"-t) készítsünk a mérésünkről. A jegyzőkönyv elkészítése során minden kiadott feladatról (O/M/J) emlékezzünk meg, válaszoljunk rá, írjuk le gondolatainkat, tapasztalatainkat. Az (O)tthoni feladatokra lehet rövidebb terjedelemben kitérni, amennyiben a mérés során azokat megbeszéltük. Ennek a mérésnek az a célja, hogy gyakorlatban" lássuk a fizikai összefüggéseket, s megértsük azokat. Épp ezért minden feladat megválaszolása során törekedjünk a saját tapasztalatok kiemelésére. És még egyszer: A jegyzőkönyv legfontosabb része a diszkusszió, az, hogy nekünk mit jelentett" a mérés, mit tanultunk a mérés, és a mérésre való készülés során. A tapasztalatainkra minden feladat megválaszolása során kitérünk, s a jegyzőkönyvet egy összefoglaló értékeléssel zárjuk. 5.3. Gyakori hibák a jegyzőkönyvekben Legfontosabb! Ne gondoljuk, hogy mi ezeket nem követjük el! Olvassuk végig figyelmesen a jegyzőkönyv megírása előtt és után is! Mivel ezekre a hibákra külön felhívjuk a figyelmet, nagyon ajánlatos elkerülni őket. 1. Végig a fogyasztói pozitív irányokat használjuk. 2. A mérésvezető megadhatja a teljesítmény értékeket α kitérés formában. Ezeket a kiértékelés során számoljuk át tényleges teljesítmény értékekké. Figyeljünk az áramváltóra, a háromfázisú rendszerre, illetve arra, hogy vonali vagy fázis értékekkel kell számolnunk, ahogy erről az 5.1. pontban írtunk. 3. Az áramváltó áttétele a teljesítményeknél és az állórész áram értékénél is megjelenik. 4. A mérési adatok ábrázolása során minden esetben skálázzuk a tengelyeket, és tüntessük fel az állandó értéken tartott paramétereket. 32

Beugró kérdések 1. Mik a feltételei egy szinkrongép hálózatra kapcsolásának? 2. Mekkora egy négypólusú, 50Hz-es szinkrongép fordulatszáma? Írja fel a számításra vonatkozó összefüggést paraméteresen. 3. Hogyan alkalmazható hatásos teljesítmény mérésére szolgáló wattmérő meddő teljesítmény mérésére? (ábra, összefüggés) 4. Milyen célból alkalmazunk áramváltót az áram és teljesítménymérő áramkörökben? 5. Mi az üresjárási jelleggörbe? Milyen koordináta-rendszerben ábrázoljuk? Milyen fizikai jelenséget figyelhetünk meg a jelleggörbe alakján? 6. Milyen mennyiségek szerepelnek a V görbe tengelyein? 7. Milyen előjelű a hatásos és a meddő teljesítmény motoros, alulgerjesztett üzemben? 8. Hálózatra kapcsolt szinkrongép gerjesztését megszüntetjük. Mi történik? 9. A mérés során a szinkrongép hatásos teljesítményét mérő wattmérőjén -40 egység kitérést olvasunk le. Milyen üzemmódban van a gép, és mekkora a hatásos teljesítmény, ha az adott méréshatárhoz 10W/osztás műszerállandó tartozik? 33