SZABADKAI MŰSZAKI SZAKFŐISKOLA

SZABADKAI MŰSZAKI SZAKFŐISKOLA MÉRÉSI ÚTMUTATÓ A LABORATÓRIUMI GYAKORLATOK ELVÉGZÉSÉHEZ ( Sóti Róbert ) SZABADKA, 2010.

TARTALOM BEVEZETŐ..1 VILLAMOS GÉPEK LABORATÓRIUM BEMUTATÁSA...2 1. TRANSZFORMÁTOR KIVIZSGÁLÁSA 6 1.1 A ivizsgálás célja...7 1.2. Üresjárási mérés...7 1.3. Rövidzárási mérés...14 2. SZINKRON GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA...21 2.1.Bevezető...22 2.2. A ivizsgálás célja...21 2.3. Üresjárási mérés...23 2.4. Rövidzárási mérés...26 2.5. Külső jelleggörbe...29 2.6. Szabályozási jelleggörbe...33 3. SZINKRON GENERÁTOR HÁLÓZATRA TÖRTÉNŐ KAPCSOLÁSA ÉS A SZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA...35 3.1. A ivizsgálás célja...36 3.2. Szinronizálás...36 3.3. Szinron motor terhelése...39 4. ASZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA...43 4.1. Bevezető...44 4.2. A gyaorlat célja...44 4.3. A negyedi mérőhely bemutatása...44 4.4. Üresjárási mérés...48 4.5. Rövidzárási mérés...54 4.6. Az aszinron motor terhelési jelleggörbéje...57 5. EGYENÁRAMÚ GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA...61 5.1. Bevezető...62 5.2. A gyaorlat leírása...62 5.3. Üresjárási mérés...62 5.4. Független gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi...65 5.5. Vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi...68

5.6. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi...71 6. AZ EGYENÁRAMÚ MOTOR KIVIZSGÁLÁSA..74 6.1. A gyaorlat célja 75 6.2. Soros gerjesztésű egyenáramú motor ülső jelleggörbéi...77 6.3. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor ülső jelleggörbéi...80...6.4. Vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú motor ülső jelleggörbéi...83 FÜGGELÉK...86 A. Felhasznált jelölése jegyzée...86 B. Mérőműszere...87 C. Mérőtranszformátoro...88 IRODALOMJEGYZÉK 90

BEVEZETŐ A Szabadai Műszai Szafőisola tanterve a Villamos gépe tantárgy eretén belül előrelátta a laboratóriumi méréseet. Az összeállított mérése elvégzésével a hallgató beteintést nyerhet a villamos gépe ivizsgálásána folyamatába. A jegyzet a másodi és harmadi évfolyam hallgatói számára észült. A gyaorlat megezdése előtt a tanuló tudáspróbán veszne részt a már elészült elméleti érdése alapján. Amennyiben a gyaorlatvezető nem találja elég felészültne a hallgatóat, nem vehetne részt a ivizsgálásoon. A mérőműszere beötését a hallgató végzi, a gyaorlatvezető által meghatározott módszer szerint. A mérést mindaddig nem lehet elezdeni, míg a gyaorlatvezető le nem ellenőrizte a műszere beötéséne helyességét. A jegyzet a övetező gyaorlatoat foglalja magába: 1. Transzformátor ivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés 2. Szinron generátor ivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés - ülső jelleggörbe felvétele - szabályozási jelleggörbe felvétele 3. Szinron generátor szinronizálása és szinron motor ivizsgálása: - szinron generátor hálózatra történő apcsolása - szinron motor V jelleggörbéine felvétele 4. Aszinron motor ivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés - terhelési jelleggörbe felvétele 5. Egyenáramú generátor ivizsgálása: - üresjárási mérés - ülső és belső jelleggörbe felvétele független gerjesztés esetén - ülső és belső jelleggörbe felvétele vegyes ( ompaund ) gerjesztés esetén - ülső és belső jelleggörbe felvétele párhuzamos gerjesztés esetén 6. Egyenáramú motor ivizsgálása: - ülső és belső jelleggörbe felvétele soros gerjesztés esetén - ülső és belső jelleggörbe felvétele párhuzamos gerjesztés esetén - ülső és belső jelleggörbe felvétele vegyes ( ompaund ) gerjesztés esetén 1

VILLAMOS GÉPEK LABORATÓRIUM BEMUTATÁSA A laboratórium alaprajza az 1. ábrán látható: 1. ábra. A laboratórium alaprajza A mérőhelyeen elvégezhető gyaorlato: 1. mérőhely: Transzformátor ivizsgálása Egyenáramú motor ivizsgálása 2. mérőhely: Egyenáramú generátor ivizsgálása 3. mérőhely: Szinron generátor ivizsgálása Szinron generátor hálózatra apcsolása és szinron motor ivizsgálása 4. mérőhely: Aszinron motor ivizsgálása 2

A laboratórium villamos energiával történő ellátása a városi alacsony feszültségű hálózatból ( U = 3x380/220 V, f = 50 Hz ) történi. A mérőhelyeet a fő elosztószerényből lehet táplálni, mely a övetező módon történhet: - a fő mágnesapcsoló beapcsolása után özvetlenül a hálózatból ( 380/220V, f = 50Hz ), - a regulációs transzformátoron eresztül ( 0-500 V, f = 50 Hz ) A tápláláshoz szüséges vezetée fém szerelőcsatornán eresztül jutna el a mérőhelyehez. A fő elosztószerény ivitelezése a 2. ábrán, míg apcsolási vázlata a 3. ábrán látható. Az ampermérő áramváltó transzformátoroon eresztül vanna az áramörbe apcsolva. A V 1 voltmérő a regulációs transzformátoron beállított feszültség értéet, míg a V 2 voltmérő és a Hz frevenciamérő a hálózat feszültségét illetve frevenciáját méri. Az U F és U L apcsoló segítségével lehet az egyes fáziso feszültéségét ( a V 1 és a V 2 voltmérőön eresztül ) ellenőrizni. A merőhelye táplálása a mágnesapcsolóon ( ontator ) eresztül a nyomógombo lenyomásával történi. 3

2. ábra. Fő elosztószerény 4

3. ábra. Fő elosztószerény apcsolási vázlata 5

1. TRANSZFORMÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Mely változó értéeit mérjü a transzformátor üresjárási mérése során? 2. Melye azo a mennyisége amelyeet az üresjárási mérésből számítás útján határozun meg? 3. Hogyan számítju i a transzformátor vasveszteségét? 4. A transzformátornál mit jelölün I és I g jelöléséel? 5. Rajzolja le a transzformátor helyettesítő apcsolási vázlatát! 6. Milyen apocsfeszültség mellett végezzü el az üresjárási mérést? 7. Milyen apocsfeszültség mellett végezzü el a rövidzárási mérést? 8. Mit értün rövidzárási mérés során? 9. Mely értéeet számítju i a rövidzárási mérés adataiból? 10. Hogyan számítju i a rézveszteségeet? 11. Mit épvisel a transzformátornál az U K jelölés? 12. Mit épvisel a transzformátornál a U jelölés? 13. Mit épvisel a transzformátornál az U R jelölés? 14. Mit épvisel a transzformátornál az U S jelölés? 15. A transzformátor feszültségesését milyen mennyisége befolyásoljá? 16. Mit értün KAPP háromszög alatt? 17. Rajzolja meg a transzformátor rövidzárási állapotána helyettesítő apcsolási vázlatát! 18. Meora teljesítménytényező várható a transzformátor üresjárási mérése során? 19. Meora teljesítménytényező várható a transzformátor rövidzárási mérése során? 20. Mit értün feszültségtranszformátor alatt? 21. Mit értün áramtranszformátor alatt? 6

1.1. A ivizsgálás célja: - A gyaorlat magába foglalja a transzformátor üresjárási- és rövidzárási mérését, a Kapp diagram és a ülső jelleggörbe felvételét. - Az üresjárási mérés során meghatározható a mágnesező áram és a transzformátor vasmagjában fellépő vesztessége. - A rövidzárási mérés során meghatározható a transzformátor teercseine impedanciája. Mért mennyisége: a rövidzárlati feszültség, rövidzárlati áram és a teercseben fellépő Joule vesztesége. A Kapp diagram nagyon jó és átteinthető épet nyújt a transzformátor feszültségeséséne változásával apcsolatban. 1.2. Üresjárási mérés: 1.2.1. A gyaorlat leírása: Az üresjárási állapot legjobban a helyettesítő apcsolási ábrán látható. A valós transzformátor üresjárási helyettesítő apcsolási vázlata az 1. ábrán látható. 1. ábra. A transzformátor üresjárási helyettesítő apcsolási vázlata Az ábrán I 0 - val az üresjárási áramot, I g - vel a vasvesztességi áramot, I μ - vel pedig a mágnesező áramot jelöltü. A transzformátor primer teercse a hálózatra van apcsolva ( 1.1-1.2 ), míg a szeunder apcsai nyitotta ( 2.1-2.2 ). Az üresjárási mérés során a transzformátor által felvett áram ( I 0 ) ét összetevőböl áll. Eze a mágnesező- ( I μ ) és a vasveszteségi áramo ( I g ). A szeunder oldalon mért áram értée zérus ( I 2 = 0 ), míg apcsain ( 2.1-2.2 ) az induált feszültség mérhető ( E 2 = U 2 ). A transzformátor primer és szeunder teercsei csillagba vanna ötve ( Y - Y ). A apcsolótábla a 2. ábrán látható. 7

2. ábra. Kapcsolótábla - Mért értée: U 10 [ V ] U 20 [ V ] I 0 [ A ] P 0 [ W ] - Számított értée: cosφ 0 P Fe [ W ] K I μ [ A ] I g [ A ] R 0 [ Ω ] X 0 [ Ω ] 8

1.2.2. Mérőműszere apcsolása: - Egy wattmérős módszer: 3. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne egy wattmérővel történő elvi vázlata 4. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne egy wattmérővel történő szerelési vázlata 9

- Két wattmérős módszer ( Aron-apcsolás ): 5. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne ét wattmérővel történő elvi vázlata 6. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne ét wattmérővel történő szerelési vázlata A V 3, V 4 és V 5 voltmérőel vonali feszültség mérhető. 10

- Három wattmérős módszer: 7. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne három wattmérővel történő elvi vázlata 8. ábra. A transzformátor üresjárási méréséne három wattmérővel történő szerelési vázlata A V 1 voltmérő átötésével mérhető az egyes ága feszültségei. 11

1.2.3. Felszerelés: - transzformátor adatai:...... - mérőműszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... A 3 ampermérő:... W 1 wattmérő:... W 2 wattmérő:... W 3 wattmérő:... V 1 voltmérő:... V 2 voltmérő:... V 3 voltmérő:... V 4 voltmérő:... V 5 voltmérő:... 1.2.4. Táblázat: U 10 I 0 P 0 U 20 α 1 [V] α [A] α [W] α 2 [V] 1. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étée egy wattmérő esetén α [ ] U 10 I 0 P 0 U 20 2. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étée ét wattmérő esetén ( Aron-apcsolás ) α [ ] U 10 I 0 P 0 U 20 3. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étée három wattmérő esetén 1.2.5. Képlete: P0 cos 0 3U I ( 1.1 ) 10 0 0 3 0 R1 2 W P I P Fe ( 1.2 ) U10 N1 K ( 1.3 ) U N A A 20 2 0 I I 0 cos ( 1.4 ) I g I 0 sin ( 1.5 ) 0 12

U10 R0 ( 1.6 ) I g U10 X 0 ( 1.7 ) I 1.2.6. Transzformátor jelleggörbéi: U 0 = f ( I 0 ); U 0 = f ( P 0 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 13

1.3. Rövidzárási mérés: 1.3.1. A gyaorlat leírása: A rövidzárási mérés során a transzformátor szeunder ivezetései egy ampermérőn eresztül rövidre vanna zárva, míg a primer oldal változtatható feszültségforrásra van apcsolva. A szeunder oldalon mért feszültség értée nulla. E mérést olyan csöentett feszültségen ell elvégezni, amely mellett a primer oldal névleges áramot vesz fel. A rövidzárási mérés során a övetező mennyiségeet ell meghatározni: - rövidzárási feszültség U K - primer oldali rövidzárási áram, csöentett apocsfeszültség mellett ( I 1n = I ) - szeunder oldali rövidzárási áram csöentett apocsfeszültség mellett ( I 2 = I 2n ) - primer oldali rövidzárási teljesítmény csöentett apocsfeszültség mellett ( P K ) A műszere iválasztásához névleges áramot ell figyelembe venni. A rövidzárási mérésor névleges áram mellett ( I = I n ) a feszültség értée igen icsi ( 3-15% U n ), ezért a vasveszteség értée elhanyagolható ( P K P Cu ). A rövidzárási mérés helyettesítő apcsolási vázlata a 9. ábrán látható. 9. ábra. A rövidzárási mérés helyettesítő apcsolási vázlata A transzformátor feszültségét foozatosan ell növelni egészen a névleges áramértéig. - Mért értée: I [ A ] P K [ W ] U K [ V ] - Számított értée: cosφ R K [ Ω ] P Cu [ W ] U R [ V ] U S [ V ] I K [ A ] 14

1.3.2. Mérőműszere apcsolása: - Egy wattmérős módszer: 10. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne egy wattmérővel történő elvi vázlata 11. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne egy wattmérővel történő szerelési vázlata 15

- Két wattmérős módszer ( Aron-apcsolás ): 12. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne ét wattmérővel történő elvi vázlata 13. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne ét wattmérővel történő szerelési vázlata 16

- Három wattmérős módszer: 14. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne három wattmérővel történő elvi vázlata 17

15. ábra. A transzformátor rövidzárási méréséne három wattmérővel történő szerelési vázlata 18

1.3.3. Felszerelés: - mérőműszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... A 3 ampermérő:... A 4 ampermérő:... W 1 wattmérő:... W 2 wattmérő:... W 3 wattmérő:... V 1 voltmérő:... V 2 voltmérő:... V 3 voltmérő:... V 4 voltmérő:... Áramváltó transzformátor 1:... Áramváltó transzformátor 2:... Áramváltó transzformátor 3:... 1.3.4. Táblázat: U K I K = I 1n P K I 2 α [V] ár. α 1 [A] ár. α [W] α 2 [A] 4. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étée egy wattmérő esetén ár. α [ ] U K I K = I 1n P K I 2 5. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étée ét wattmérő esetén ár. α [ ] U K I K = I 1n P K I 2 6. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étée három wattmérő esetén ár. áramváltó transzformátor onstansa 1.3.5. Képlete: PK cos K ( 1.8 ) 3U I K ' R 1 R 2 2 W I R 1 R K ( 1.9 ) P Cu 3 ( 1.10 ) 1 K 19

U R U K cos ( 1.11 ) K U S U K A cos ( 1.12 ) K U I1 n ( 1.13 ) U 1 I K K 1.3.6. Transzformátor jelleggörbéi: A rajzot A4-es formátumban melléelni! Kapp diagram 20

2. SZINKRON GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Mior van a szinron generátor üresjárásban? 2. Mior van a szinron generátor rövidzárásban? 3. A szinron generátor üresjárási mérése során mely mennyisége állandóa és melye változna? 4. A szinron generátor rövidzárási mérése során mely mennyisége állandóa és melye változna? 5. Mi a szinron generátor üresjárási jelleggörbéje? 6. Mi a szinron generátor rövidzárási jelleggöbéje? 7. Mi a szinron generátor terhelési jelleggörbéje? 8. Mi a szinron generátor szabályozási jelleggörbéje? 9. A frevenciamérő sorosan vagy párhuzamosan van e apcsolva? 10. Mi a Szinron reatancia? 11. Rajzold fel a cosφ mérő apcsolási rajzát! 21

2.1. Bevezető: A szinron gépe olyan gépe, amelye a mechaniai energiát villamos energiává alaítjá át, és fordítva. Legtöbbet generátorént használjá, melye a váltaozó áramú villamos energia legfontosabb gépei a hőerőműveben és vízierőműveben. Motorént és ompenzátorént ritább esetben alalmazzá. A gyaorlaton belül a ivizsgálás szinron generátorént történi. 2.2. A ivizsgálás célja: - A ivizsgálás magába foglalja az üresjárási-, rövidzárási mérést, valamint a ülsőés szabályozási jelleggörbe felvételét. - Az üresjárási mérés során meghatározható az induált feszültség változása a gerjesztő áram függvényében, valamint a vas-, súrlódási- és ventilációs vesztesége. Az üresjárási mérés elvégezhető motoros és generátoros üzemben is. Gyaorlatban általában generátorént használjá, ahogy ez a ivizsgálásban is előrelátott. - A rövidzárási mérést háromszögbe apcsolt állórész teercseléssel rendelező szinron generátornál alalmazzá. A rövidzárási áram felvétele a gerjesztő áram függvényében történi. - A ülső jelleggörbe a szeunder feszültség viszonyát fejezi i a terhelés fajtájától függően, állandó primer gerjesztő áram mellett. - A szabályozási jelleggörbe alatt a primer gerjesztő áram változása értendő a terhelés fajtájától függően, állandó szeunder feszültség mellett. - A gyaorlat apcsoló táblája az 1. ábrán látható. 1. ábra. A szinron generátor ivizsgálásána apcsoló táblája 22

2.3. Üresjárási mérés: 2.3.1. A gyaorlat leírása: A szinron generátor üresjárási jelleggörbéje az induált feszültség ( E 2 ) változását mutatja a gerjesztő áram ( I 1 ) függvényében, állandó fordulatszám ( n=const. ) mellett. A generátor szinron fordulatszámon pörög, terhelési árama ( I 2 ) nulla. A gerjesztő áramot nulláról indulva, foozatosan addig növeli, míg az induált feszültség értée el nem éri a névleges feszültség 1,2-szeresét. Az üresjárási mérés során a szinron generátor ivezetései nyitotta, terhelést nem alalmazna, viszont a övetező ötése elengedhetetlene: - a generátor apcsaira voltmérőt ell ötni, amivel az induált feszültség nagysága mérhető ( E 2 ) - a generátor gerjesztése ( J K ) ampermérőn eresztül apcsolódi a tápforráshoz A feszültség felvétele a gerjesztő áram foozatos növelésével történi, míg el nem éri a névleges feszültség 1,2 szeresét ( 1,2 U n ) A jelleggörbe felvétel során a gerjesztő áram növeléseor egy pillanatra sem szabad értéét csöenteni, mert az befolyásolná a további mérés pontosságát. - Mért értée: E 2 [ V ] I 1 [ A ] 23

2.3.2. Mérőműszere apcsolása: 2. ábra. A szinron generátor üresjárási méréséne elvi vázlata 3. ábra. A szinron generátor üresjárási méréséne szerelési vázlata 24

2.3.3. Felszerelés: - Szinron generátor adatai:......... - Egyenáramú gép adatai:......... - Mérőműszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... V voltmérő:... 2.3.4. Táblázat: I 1 E 2 α [A] α [V] 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1. táblázat: A szinron generátor üresjárási méréséne eredményei n [min -1 ] = 1500 f [Hz] = 50 2.3.5. A szinron generátor üresjárási jelleggörbéje: A rajzot A4-es formátumban melléelni! E 2 = f ( I 1 ) 25

2.4. Rövidzárási mérés: 2.4.1. A gyaorlat leírása: A rövidzárási mérés során meghatározható az I rövidzárási áram, a gerjesztő áram I 1 függvényében, valamint a szinron generátor teercs veszteségei a gerjesztő áram függvényében, és az egyéb vesztesége, a terhelés függvényében. A vesztesége meghatározását a gyaorlat nem tartalmazza. A rövidzárási mérés folyamán a forgórész szinron fordulatszámon pörög +/- 5 %, míg az állórész ivezetései R-S-T ( Polje-6 ) egy ampermérőn eresztül rövidre vanna zárva. A szinron generátor rövidzárási méréséne elvi és szerelési vázlata a 4. és 5. ábrán látható - Mért értée: I 1 [ A ] I 3 [ A ] 26

2.4.2. Mérőműszere apcsolása: 4. ábra. A szinron generátor rövidzárási méréséne elvi vázlata 5. ábra. A szinron generátor rövidzárási méréséne szerelési vázlata 27

2.4.3.Felszerelés: - Mérőműszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... A 3 ampermérő:... 2.4.4. Táblázat: I 1 α [A] I 3 α [A] 5,3 2. táblázat. A szinron generátor rövidzárási méréséne eredménye n [min -1 ] = 1500 f [Hz] = 50 2.4.5. A szinron generátor rövidzárási jelleggörbéje: I 3 = f ( I 1 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 28

2.5. Külső jelleggörbe: 2.5.1. A gyaorlat leírása: A ülső jelleggörbe felvétele során a szinron generátor forgórésze szinron fordulatszámon forog ( mint a többi gyaorlatnál ), üresjárásban névleges feszültségig gerjeszti, majd állandó gerjesztés ( I 1 = const. ) mellett terheli. Ezután meghatározzá a generátor feszültségét ( U 2 ) ülönböző típusú teljesítménytényező esetén. A mérőműszere beötése után a szinron generátort névleges feszültség értéig gerjeszti, állandó fordulatszámon, a gerjesztő áram változása nélül foozatosan apcsoljá rá a terhelést, majd felvételizi a generátor áramát és feszültségét. Először ohmius terhelés esetén veszi fel a jelleggörbét ( cos =1 ), majd indutív és apacitív terhelés szerint ( cos =0.8 ind. és ap. ). Az indutív terhelést ohmos és indutív fogyasztóval ell ivitelezni, míg apacitív terhelés esetén mindhárom terheléstípust rá ell ötni a generátorra, majd beállítani az előrelátott teljesítménytényezőt. - Mért értée: U 2 [ V ] I 3 [ A ] cosφ 29

2.5.2. Mérőműszere apcsolása: 6. ábra. Elvi apcsolási rajz a szinron generátor ülső- és szabályozási jelleggörbéjéne felvételezéséhez 30

7. ábra. Szerelési rajz a szinron generátor ülső- és szabályozási jelleggörbéjéne felvételezéséhez 31

2.5.3. Felszerelés: - Mérőműszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... A 3 ampermérő:... V voltmérő:... cosφ mérő:... 2.5.4. Táblázat: Mért értée Terhelés cosφ = 1 cosφ = 0.8 ind cosφ = 0.8 cap I 3 α [A] 0 0 0 U 2 α [V] 380 380 380 3. táblázat. A szinron gép ülső jelleggörbe felvételezéséne mérési eredményei n [min -1 ] = 1500 I 3 [ A ] = 0 I 1 [A] = const. = U 2 [ V ] = 380 f [Hz] = 50 cosφ = 1 ohmius terhelés cosφ = 0.8 ind párhuzamosan apcsolt indutivitás és apacitás ( Y / Δ ) + ohmius terhelés cosφ = 0.8 ap - párhuzamosan apcsolt indutivitás és apacitás ( Δ / Δ ) + ohmius terhelés 2.5.5. A szinron generátor ülső jelleggörbéje: A rajzot A4-es formátumban melléelni! U 2 = f ( I 3 ) 32

2.6. Szabályozási jelleggörbe 2.6.1. A gyaorlat leírása: A szabályozási jelleggörbe megmutatja, hogyan ell szabályozni az I 1 áramot az I 2 terhelő áram függvényében, változó teljesítménytényező és állandó feszültség esetén. A terhelés növelésével csöen az U 2 apocsfeszültség, ezért növelni ell a gerjesztő áramot, hogy a feszültség állandó értéen maradjon. Figyelni ell arra, hogy a szüséges gerjesztő áram indutív jellegű terhelés esetén nagyobb, mint apacitív terhelés esetén. - Mért értée: I 1 [ A ] I 2 [ A ] cosφ 2.6.2. Mérőműszere beitatása: A mérőműszere beötése a 6. és 7. ábrán látható. 33

2.6.3. Felszerelés: - Mérőműszere: A 1 amperméter:... A 2 amperméter:... A 3 amperméter:... cosφ méter:... 2.6.4. Táblázat: Mért értée Terhelés cosφ = 1 cosφ = 0.8 ind cosφ = 0.8 cap I 3 α [A] 0 0 0 I 1 α [A] 4. táblázat. A szinron gép szabályozási jelleggörbe felvételezéséne mérési eredményei n [min -1 ] = 1500 U 2 [V] = 380 f [Hz] = 50 cosφ = 1 ohmius terhelés cosφ = 0.8 ind párhuzamosan apcsolt indutivitás és apacitás ( Y / Δ ) + ohmius terhelés cosφ = 0.8 ap - párhuzamosan apcsolt indutivitás és apacitás ( Δ / Δ ) + ohmius terhelés 2.6.5. A szinron generátor szabályozási jelleggörbéje: A rajzot A4-es formátumban melléelni! I 1 = f ( I 3 ) 34

3. SZINKRON GENERÁTOR HÁLÓZATRA TÖRTÉNŐ KAPCSOLÁSA ÉS A SZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Mi a szinron generátor hálózati szinronizálásána feltételei? 2. Mi a szinronoszóp? 3. A túlgerjesztett szinron generátor párhuzamos üzeménél milyen a cos φ értée? 4. Az alulgerjesztett szinron generátor párhuzamos üzeménél milyen a cos φ értée? 5. Mior esi i a szinron generátor a szinronizmusból? 6. Miént váli a szinron generátor szinron motorrá? 7. Mi a szinron ompenzátor? 8. Mi a V görbé a szinron motornál? 9. Mely cos φ értére a legisebb a motor árama? 10. Milyen a cos φ értée, a túlgerjesztett szinron motornál? 11. Milyen a cos φ értée az alulgerjesztett szinron motornál? 35

3.1. A ivizsgálás célja: - A szinron generátoro motorént is üzemelhetne, ha a tápláló hálózat feszültsége és frevenciája megfelelő. - A gyaorlat során a generátort szinronizálás útján apcsoljá a hálózatra, majd motoros üzemben figyeli műödését. - Motoros üzemben felveszi a szinron gép V jelleggörbéit, és meghatározzá a teljesítménytényezőt, amely megmutatja a szinron gép általános hajtási jelleggörbéjét. 3.2. Szinronizálás: 3.2.1. A gyaorlat leírása: Ahhoz, hogy a generátort apcsoljá a hálózatra ( párhuzamos üzem ) a övetező feltételeet ell ielégíteni: - a generátor és a hálózat feszültségéne azonos értéűne ell lenniü - a generátor és a hálózat frevenciáina azonos értéűne ell lenniü - a generátor és a hálózat fázissorrendje azonos ell, hogy legyen - a generátor hálózatra történő apcsolása pillanatában a generátor és a hálózat feszültségei azonos fázisúa ell, hogy legyene. Azona a műveletene az összességét, amelye segítségével a felsorolt övetelményeet biztosítjá szinronizálási műveletene nevezzü. A szinronizálás célja a generátor hálózatra apcsolásána lehetővé tétele, áramlöés nélül. Ha a felsorolt övetelménye özül aár egy nincs ielégítve, a hálózatra apcsolás során nagy áramlöése léphetne fel, melye értéei: I = ( 2-3 ) I n A szinronoszóp belső apcsolási vázlata az 1. ábrán látható. A feszültség egyenlőségéne vizsgálata ét voltmérővel történi, az egyiel a hálózat, míg a másial a generátor feszültségét méri. A frevencia nagyságána meghatározására a hálózathoz és a generátorhoz tartozó frevenciamérőet használna. A generátor és a hálózat azonos fázis feszültségéne ellenőrzése három szimmetriusan elhelyezett égővel történi, melyne egyi ivezetése a generátorhoz, mási pedig a P3 apcsolón eresztül ( 1. ábra ) a hálózathoz apcsolódi. 36

1. ábra. A szinronoszóp apcsolási vázlata A P3-as apcsoló bal oldali állapotánál ( világos apcsolás ), az égő a generátor három fázisára és hálózat egy fázisára vanna apcsolva. Ebben a apcsolásban az égő egymás után gyulladna i és oltódna el. Ez az égőnél egy látszólagos forgást idéz elő. A generátor fordulatszámána növelésével, vagy csöentésével elérhető, hogy az égő fitív fordulatszáma a lehető leglassúbb legyen. Eor a P3 apcsolót jobbra, sötét apcsolásra váltjá. Sötét apcsolásban az égő egyidejűleg gyulladna és oltódna i. A generátort a P1 apcsoló segítségével ( Polje-1 ) az égő ioltási időtartamána özepe táján ell a hálózatra apcsolni. A mérő-műszere beötése látható a 2. ábrán. A övetező ötéseet ell ivitelezni: - a generátor gerjesztő teercseine ivezetéseit ( J-K ) a Polje-6 táblán ampermérőn eresztül az egyenáramú forrásra ell apcsolni - a szinron generátor állórészéne ivezetéseit ( Polje-6 ) a szinronoszópra és a Polje-1 tábla apcsaira ell ötni, amely lehetővé teszi a gép ráapcsolását a hálózatra. - a hálózat apcsait ( Polje-2 ) a szinronoszópra ell ötni - az egyenáramú gép armatúra- és gerjesztő teercseit a mérőműszereen eresztül az automata fordulatszám szabályzóra ( AFSZ ) ell ötni. 37

3.2.2. Mérőműszere apcsolása 2. ábra. A szinron generátor hálózatra történő apcsolásána szerelési vázlata 38

3.3. Szinron motor terhelése: 3.3.1. Bevezető: A szinron motoro eletromos energiát alaítana át mechaniai energiává. Nem rendelezne indító nyomatéal. Ezért ritán használjá őet. A generátor hálózatra történő szinronizálása után, ha iapcsoljá a meghajtó gépet, a generátor motoros üzembe lép át. 3.3.2. A gyaorlat leírása: Eor történi a V görbe és a teljesítménytényező felvételezése a gerjesztő áram függvényében, legalább három ülönböző értéű mechaniai terhelés mellett. A mechaniai terhelés az egyenáramú géppel valósítható meg, amely mechanius úton össze van ötve a szinron motorral. Az egyenáramú generátor ivezetésein eresztül ( Polje-4 ), ampermérőn mérhető a generátor terhelése. Az ohmos terhelés apcsolása a Polje-3 apcsolótábláról történi. Az egyenáramú generátor gerjesztő áramána mérésével meghatározható a szinron motor terhelése. - Mért értée: U t [ V ] I t [ A ] I 1 [ A ] I 2 [ A ] cosφ - Számított értée: P t [ W ] 39

3.3.3. Szinron motor terheléséne apcsolási vázlata: 3. ábra. Szinron motor terheléséne apcsolási vázlata 40

3.3.4. Felszerelés: - Szinron gép adatai :............... - Egyenáramú gép adatai:......... - Műszere: A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... A t ampermérő:... V t voltmérő:... cosφ mérő:... 3.3.5. Táblázat: U t = [ V ]; I t = [ A ]; P t = [ W ] cosφ I 1 I 2 α [ A ] α [ A ] 0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 ap. 0.8 ap. U t = [ V ]; I t = [ A ]; P t = [ W ] cosφ I 1 I 2 α [ A ] α [ A ] 0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 ap. 0.8 ap. U t = [ V ]; I t = [ A ]; P t = [ W ] cosφ I 1 I 2 α [ A ] α [ A ] 0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 ap. 0.8 ap. 1. táblázat. Szinron motor terhelési jelleggörbe felvételénél mért értée 41

3.3.6. Képlete: P t [W]= U t I t ( 3.1 ) 3.3.7. Szinron motor V jelleggörbéi és teljesítmény tényező: I 2 = f ( I 1 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 42

4. ASZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Mit értün aszinron feszültségszabályozó alatt? 2. Mit értün eletrodinamius féberendezés alatt? 3. Mely értée szüségese az aszinron motor ördiagramjána a megrajzolásához? 4. Mely értée határozható meg az aszinron motor üres járási mérése alapján? 5. Mely értée határozhatóa meg az aszinron gép rövidzárási mérése alapján? 6. Mit értün szlip ( csúszás ) alatt? 7. Mitől függ az aszinron motor vasvesztesége? 8. Mior van az aszinron gép motoros-, generátoros- és fé üzemben? 9. Hogyan függ az aszinron gép nyomatéa a primer feszültségtől? 10. A fordulatszám mérésére hányféle módot ismer? 11. Mit értün az aszinron motornál terhelési jelleggörbé alatt? 12. Mely teljesítménynél legnagyobb az aszinron gép hatásfoa? 13. Hogyan határozzu meg az aszinron motor leadott teljesítményét? 14. Hogyan határozzu meg az aszinron gép felvett teljesítményét? 15. A nyomatégörbe mely szaaszát nevezzü stabil szaaszna? 16. Az aszinron gépnél mit értün forgórész-osztály alatt? 43

4.1. Bevezető: Az aszinron ( induciós ) gépe a többi villamos géphez viszonyítva a legegyszerűbb szerezetű felépítéssel rendelezne. Az aszinron gépet napjainban legtöbbet az iparban, mezőgazdaságban, bányászatban stb. meghajtó motorént használjá ( 95% mint motor ). Kisebb részben generátorént ( b. 5% ) is alalmazzá is vízierőműveben és szélerőműveben, mert a hálózatra apcsolás során nem igényel szinronizáló szerezetet. 4.2. A gyaorlat célja: - A gyaorlat magába foglalja: üresjárási-, rövidzárási mérést és a terhelési jelleggörbe felvételét - Az üresjárási mérés során meg ell határozni az üresjárási áramot ( I 0 ) és teljesítményt ( P 0 ), az állórész apcsaira jutó feszültséget ( U 0 ) és az állórész teercs ellenállását ( R 1 ) - A rövidzárási ísérlet során csöentett áram ( I ) mellett a övetező méréseet ell elvégezni: apocsfeszültség ( U ), nyomaté ( P ) és indítónyomaté ( M p ) meghatározása - E ét mérés során nyert adato alapján megrajzolható az aszinron motor ördiagramja - A terhelési ísérlet során felvehető az üzemi jelleggörbe, melyhez szüséges a mechaniai nyomaté ( M m ), áram ( I 1 ), teljesítmény ( P 1 ), fordulatszám ( n ) és a csúszás ( s ) 4.3. A negyedi mérőhely bemutatása: Az aszinron motor ivizsgálása a negyedi mérőhelyen történi, amely az 1. ábrán látható. A mérlegdinamó oldal nézete a 2. ábrán látható. A mérlegdinamó forgó gépe nyomatéána mérésére szolgál. Szerezeti felépítése megegyezi a szoásos egyenáramú generátoréval, azzal a ülönbséggel, hogy az állórész is csapágyazva van. Az állórész ét oldalához mérlegaro csatlaozna. Mérés alatt a dinamó ülső gerjesztésű generátorént üzemel. A féező nyomaté a gerjesztés változtatásával módosítható. 44

1. ábra. A 4. mérőhely alaprajza 45

2. ábra. Mérlegdinamó oldal nézete A forgó gépe ( jelen esetben a 3 ~ aszinron motor ) ivizsgáló állomásána elvi vázlata a 4. ábrán látható. A Ward - Leonard hajtás három nagyteljesítményű gépet tartalmaz: M1 3 ~ aszinron motor M2 egyenáramú gép M3 speciális egyenáramú gép ( mérlegdinamó ) Az aszinron motor ivizsgálása során reuperációs féezés alalmazható. Féezésor az M3 generátoros üzemben táplálja az M2-es egyenáramú gépet, amely az M1-es aszinron motort ( özös tengely révén ) generátoros üzembe viszi át. Így az aszinron motor a háromfázisú hálózatba táplálja a féezési energiát. Az aszinron motor M = f ( n ), és I = f ( n ) jelleggörbéi a 3. ábrán látható. 3. ábra. Az aszinron motor M = f ( n ) és I = f ( n ) jelleggörbéi 46

4. ábra. A 4. mérőhely elvi vázlata 47

4.4. Üresjárási mérés: 4.4.1. A gyaorlat leírása: Az üresjárás az az üzemi állapot, amior az aszinron motort nominális feszültséggel tápláljá és forgórészét szabadon ( nincs mechanius terhelés ) hagyjá ( U 1 =U n, P 2m =0, n 1 =n 2 ). A mérés megezdése előtt meg ell határozni az állórész teercséne ellenállás értéét U-I módszerrel. A mérés az 5. ábrán látható. 5. ábra. Az állórész teercs ellenállás értééne meghatározása U-I módszer segítségével I α [ A ] 1 1 1 U α [ U ] U R I [ Ω ] 1. táblázat: Az U-I módszer során mért és számított értée Az üresjárási mérést ülönböző apocsfeszültségenél ell elvégezni, majd az így apott adatoat a megfelelő táblázatban feljegyezni ( 2. 3. vagy 4. ). A ivizsgálás során megapható a ördiagram első pontja ( I 0, cosφ 0 ). - Mért értée: U 0 [ V ] I 0 [ A ] P 0 [ W ] R 1 [ Ω ] - Számított értée: cosφ 0 P Fe [ W ] 48

6. ábra. A vezérlő panellel ellátott elosztó szerény energetiai vázlata Az aszinron motor táplálása történhet: - A P1-es apcsoló segítségével: - regulációs transzformátoron eresztül, vagy - özvetlen a 3 fázisú városi ( alacsony feszültségű ) hálózatból - A P2-es apcsoló segítségével csillag-delta indítással A mérőhelyre itatható műszere beötéséne vázlata a 7. 8. és 9. ábrán látható. 49

4.4.2. Mérőműszere apcsolása: - Egy wattmérős módszer: 7. ábra. A mérőműszere beötéséne szerelési vázlata egy wattmérő esetén - Két wattmérős módszer ( Aron -apcsolás ): 8. ábra. A mérőműszere beötéséne szerelési vázlata ét wattmérő esetén ( Aron-apcsolás ) Aron-apcsolás esetén a megadott fázis feszültség értéeet vonali feszültéggé ell átszámítani. 50

- Három wattmérős módszer: 9. ábra. A mérőműszere beötéséne szerelési vázlata három wattmérő esetén Ennél a módszernél a voltmérő áthelyezésével mérhető a három fázis feszültsége. 51

4.4.3. Felszerelés: - Aszinron motor adatai:......... - Mérlegdinamó adatai:......... - Mérőműszere: V1 voltmérő:... V2 voltmérő:... V3 voltmérő:... A1 ampermérő:... A2 ampermérő:... A3 ampermérő:... P1 wattmérő:... P2 wattmérő:... P3 wattmérő:... 4.4.4. Táblázat: U 0 I 0 P 0 α [ V ] α [ A ] α [ W ] 220 3 = 170 3 = 120 3 = 70 3 = 2. táblázat: Az aszinron motor üresjárásaor mért értée egy wattmérő esetén U 0 I 0 P 0 α [V] 1 α 1 [A 1 ] 2 α 2 [A 2 ] 1 α 1 [W 1 ] 2 α 2 [W 2 ] 380 294 207 121 3. táblázat: Az aszinron motor üresjárásaor mért értée ét wattmérő esetén ( Aron-apcsolás ) 52

U 0 α [V] 220 170 120 70 I 0 1 α 1 [A 1 ] 2 α 2 [A 2 ] 3 α 3 [A 3 ] P 0 1 α 1 [W 1 ] 2 α 2 [W 2 ] 3 α 3 [W 3 ] 4. táblázat: Az aszinron motor üresjárásaor mért értée három watt-méter esetén cosφ 0 P Fe [ W ] 5. táblázat: Az aszinron motor üresjárásaor számított értée n1 [ /min] = R1 [Ω] = 4.4.5. Képlete: P0 cos 0 ( 4.1 ) 3U I 0 0 2 W P I 0 R Ptrv W PFe 0 3 1 ( 4.2 ) P trv 30 ( tapasztalati adat ) 53

4.5. Rövidzárási mérés: 4.5.1. A gyaorlat leírása: A ivizsgálás csöentett apocsfeszültség mellett történi ( U 1 = U ). A motor forgórészét leféezi, és nyugalomban tartjá. A gyaorlat során le ell mérni az indító nyomatéot, a rövidzárási áramot és feszültséget ( M p, I, U ), majd meghatározni a valós rövidzárási áramot ( I ), teljesítmény tényezőt ( cosφ ), az állóés forgórész Joule-veszteségeit ( P Cu1, P Cu2 ) valamint az indító nyomatéot ( M p ). A rövidzárási áram és a teljesítménytényező adja a ördiagram másodi pontját ( I, cosφ ). A ét pont ismeretében megrajzolható az aszinron motor ördiagramja, melyne szeresztéseor a rotor és a sztátor Joule-veszteségeine aránya 1:1. A motor feszültségéne növelése a regulációs transzformátoron eresztül névleges áram értéig ( I = I n ) történi, ugyanis eor még a motor nem szenved árosodást. Eor ell leolvasni az aszinron motor áramát ( I ), feszültségét ( U ), teljesítményét ( P ) és indító nyomatéát ( M p ). Az indító nyomaté nagysága, a rövidzárási áram értée mellett az üzemi hajtáso legfontosabb adata. Az M p méréséhez az aszinron motort hozzá apcsoljá a mérlegdinamóhoz. A mérlegdinamó álló- és forgó részét mechaniusan rögzíti egymáshoz. A dinamó állórésze mérlegaron eresztül apcsolódi a mérő átalaító berendezéshez. A rövidzárási áram öveteztében, a ivizsgált aszinron motor forgórészében fellépő indító nyomaté nagysága ( a mérlegdinamón eresztül ) a mérősálán olvasható. - Mért értée: I [ A ] U [ V ] P [ W ] M p [ Nm ] - Számított értée: cosφ I [ A ] M p [ Nm ] P [ W ] R [ Ω ] R 2 [ Ω ] 4.5.2. Mérőműszere apcsolása: A mérés során használt műszere beötése az előző gyaorlato szerint történi, amely a 7. 8. és 9. ábrán látható. A mérőműszere leolvasását gyorsan ell végezni!! 54

4.5.3. Felszerelés: - Mérőműszere: V1 voltmérő:... V2 voltmérő:... V3 voltmérő:... A1 ampermérő:... A2 ampermérő:... A3 ampermérő:... P1 wattmérő:... P2 wattmérő:... P3 wattmérő:... 4.5.4. Táblázat: I U P M p α [ A ] α [ V ] α [ W ] [ Nm ] 6.24 3 = 6. táblázat: Az aszinron motor rövidzárásaor mért értée egy wattmérő esetén I M p α [A] [Nm] 6.24 U P 1 α 1 [V 1 ] 2 α 2 [V 2 ] 3 α 3 [V 3 ] 1 α 1 [V 1 ] 2 α 2 [V 2 ] 7. táblázat: Az aszinron motor rövidzárásaor mért értée ét wattmérő esetén ( Aron-apcsolás ) I M p α [A] [Nm] 6.24 U 1 α 1 [V 1 ] 2 α 2 [V 2 ] 3 α 3 [V 3 ] P 1 α 1 [W 1 ] 2 α 2 [W 2 ] 3 α 3 [W 3 ] 8. táblázat: Az aszinron motor rövidzárásaor mért értée három wattmérő esetén 55

56 4.5.5. Képlete: ' ' 3 ' cos I U P ( 4.3 ) ' ' 1 U U I A I ( 4.4 ) 2 1 ' ' p p U U M Nm M ( 4.5 ) 2 1 ' ' U U P W P ( 4.6 ) 2 2 1 ' 3 ' ' I P R R R ( 4.7 ) 1 2 ' R R R ( 4.8 ) 4.5.6. Az aszinron motor ördiagramja: A rajzot A4-es formátumban melléelni!

4.6. Az aszinron motor terhelési jelleggörbéje: 4.6.1. A gyaorlat leírása: Ez a mérés az aszinron motor viseledését mutatja be változó terhelés esetén. A ivizsgáláshoz a motor tengelyét össze ell apcsolni a mérlegdinamóval. A mérőműszere iválasztása a várható feszültség ( U 1 ), áram ( I 1 ) és teljesítmény ( P 1 ) értéene megfelelően történi. Az aszinron motor terhelésére mérlegdinamót használna, előre meghatározott érté beállításával. A tengely által leadott nyomaté ( Mm ), a mérlegdinamóval egybeötött mérősálán olvasható le. A motor hálózatra történő apcsolása után a mérlegdinamó gerjesztéséne változtatásával beállítható a ívánt terhelő nyomaté. A hálózati feszültséget a jelleggörbé felvételénél folyamatosan állandó értéen ell tartani. - Mért értée: U 1 [ V ] I 1 [ A ] P 1 [ W ] n [ /min ] N t [ s ] - Számított értée: s [ % ] P 2m [ Nm ] cosφ η [ % ] 57

4.6.2. Mérőműszere apcsolása: A gyaorlat során használt műszere beötése az előző ísérlete szerint történi, amely a 7. 8. és 9. ábrán látható. A fordulatszám mérése ézi fordulatszám mérő műszert használna. A csúszás ( szlip ) méréséne bemutatása a 10. ábrán látható. A rotor mágneses mezeje által létrehozott, tóruszban induált feszültség a polarizált voltmérővel ísérhető. A műszer lengőteercséne minden tizedi itérése ( N ) özötti időtartamot stopperórával ( t ) ell mérni. A tóruszt az aszinron motor házára ell tenni. 10. ábra. A polarizált voltmérő beötéséne szerelési vázlata 58

4.6.3. Felszerelés: - Mérőműszere: V1 voltmérő:... V2 voltmérő:... V3 voltmérő:... Polarizált mv-mérő:... A1 ampermérő:... A2 ampermérő:... A3 ampermérő:... P1 wattmérő:... P2 wattmérő:... P3 wattmérő:... Kézi ford.szám mérő:... 4.6.4. Táblázat: Mm I 1 P 1 n [Nm] α [A] α [W] [ /min] 5 3 = 10 15 20 9. táblázat: Az aszinron motor terheléseor mért értée egy wattmérő esetén Mm I 1 P 1 n [Nm] 1 α 1 [A 1 ] 2 α 2 [A 2 ] 1 α 1 [W 1 ] 2 α 2 [W 2 ] [ /min] 5 10 15 20 10. táblázat: Az aszinron motor terheléseor mért értée ét wattmérő esetén ( Aron-apcsolás ) Mm I 1 [Nm] 1 α 1 [A 1 ] 2 α 2 [A 2 ] 3 α 3 [A 3 ] 2 10 15 20 n P 1 [ /min] 1 α 1 [W 1 ] 2 α 2 [W 2 ] 3 α 3 [W 3 ] 11. táblázat: Az aszinron motor terheléseor mért értée három wattmérő esetén 59

Mm [Nm] 5 10 15 20 N 10 10 10 10 t [s] 12. táblázat: Az aszinron motor terheléseor mért értée Mm s P 2m η cosφ [Nm] [%] [W] [%] 5 10 15 20 13. táblázat: Az aszinron motor terheléseor számított értée U 1 [V] = 220 t [s] stopperórával mért idő P 2m [Nm] leadott teljesítmény η [%] - hatásfo N itérése száma f 1 [Hz] hálózat frevenciája cosφ teljesítmény tényező 4.6.5. Képlete: N 100 s[%] = t f1 ( 4.9 ) P2 m[ W ] M m n 30 ( 4.10 ) P1 cos 3U I ( 4.11 ) 1 P2 % m P 1 1 ( 4.12 ) 4.6.6. Az aszinron motor terhelési jelleggörbéje: I 1 = f ( Mm ); P 1 = f ( Mm ); n = f ( Mm ); s = f ( Mm ); cosφ = f ( Mm ); η = f ( Mm ); P 2m = f ( Mm ); A rajzot A4-es formátumban melléelni! 60

5. EGYENÁRAMÚ GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Az egyenáramú gépenél hányféle gerjesztési módot ismer? 2. Az egyenáramú gépe teercsvégei milyen jelöléseel vanna ellátva? 3. Mit értün belső jelleggörbe alatt? 4. Mit értün ülső jelleggörbe alatt? 5. Rajzolja le a független gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 6. Rajzolja le a párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 7. Rajzolja le a soros gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 8. Rajzolja le a vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 9. Melyi gerjesztésnél lesz az egyenáramú generátor rövidzárási árama a legnagyobb? 10. Hogyan végezzü az egyenáramú generátor terhelését? 61

5.1. Bevezető: Az egyenáramú gépe motorént és generátorént egyaránt műödhetne. A gép iválasztása a atalógusban található adato alapján történi. A többi jellemző ellenőrzése ivizsgálás útján történi. 5.2. A gyaorlat célja: - Az egyenáramú generátor üresjárási mérése során felveszi a telítési jelleggörbét, az induált feszültség ( E ) értée meghatározható a gerjesztő áram ( I m ) függvényében, állandó fordulatszám mellett. - Különböző gerjesztése mellett meghatározható továbbá a generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéje, amely lehet lágy és emény. Eze az adato a generátor feszültségéne stabilitásáról adna beteintést, ami párhuzamos üzemben megosztva áramli a terhelésen. A belső ellenálláso: R A-BH = 0.39 Ω R C-D = 32.6 Ω R E-F = 0.072 Ω 5.3. Üresjárási mérés: 5.3.1. A gyaorlat leírása: A terheletlen egyenáramú generátor üresjárási jelleggörbéjéne felvétele a gerjesztés függvényében történi, állandó fordulatszám mellett. A generátor feszültségéne ( E ) felvétele a gerjesztő áramtól ( I 1 ) és a remanens feszültségtől függ. Értéét addig növeli, míg nem haladja meg 1,1U n -t. Majd csöenti a gerjesztő áramot nullára. A gerjesztő áram növeléseor egy pillanatra sem szabad értéét csöenteni, mert aor megváltozi a görbe alaja ( hiszterézis ), és a ésőbbi mérés pontatlanná váli. A generátor gerjesztő áramát F1( I,C ) F2( K, D ) ampermérőn és változtatható ellenálláson eresztül egy iegyenlítet, egyenáramú feszültség forrás szolgáltatja. Az induált egyenáramú feszültség voltmérővel az A1-C2( A-BH ) apcsoon mérhető. Az első pont leolvasásaor a gerjesztő áram értée nulla. A többi pont meghatározásaor a gerjesztő áram érté növelni ell a névleges feszültségig, majd iapcsolás nélül a gerjesztő áramot csöenteni míg értée el nem éri a nullát. Közben le ell olvasni az áram és feszültség értéeet. - Mért értée: U 0 [ V ] I 1 [ A ] 62

5.3.2. Mérőműszere apcsolása: 1. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor üresjárási ísérleténe elvi vázlata 2. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor üresjárási ísérleténe szerelési vázlata 63

5.3.3. Felszerelés: - Egyenáramú generátor adatai:......... - Aszinron motor adatai:......... - Frevencia váltó adatai:... - Mérőműszere: V voltmérő:... A ampermérő:... Ellenállás :... Egyenáramú fesz. forrás:... Kézi ford.szám mérő:... 5.3.4. Táblázat: - I 1 növelése I 1 α [A] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.76 U 0 α [V] 1. táblázat: Független gerjesztésű generátor üresjárási ísérleténe mérési eredményei - I 1 csöentése I 1 α [A] 0.76 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 U 0 α [V] 2. táblázat: Független gerjesztésű generátor üresjárási ísérleténe mérési eredményei 5.3.5. Egyenáramú generátor jelleggörbéje: A rajzot A4-es formátumban melléelni! U 0 = f ( I 1 ) 64

5.4. Független gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.4.1. A gyaorlat leírása: A független gerjesztésű egyenáramú generátor ülső jelleggörbéjéne felvételénél a rotor állandó fordulatszámon forog és a gép névleges feszültségig van gerjesztve, a terhelés indításaor a generátor gerjesztő árama változatlan. A generátor változó apocsfeszültségéne felvétele a terhelés függvényében történi. A gyaorlat feladata az egyenáramú generátor üresjárási araterisztiájána felvétele. A belső araterisztiát úgy lehet megapni, ha a apocsfeszültség ( U ) értééhez hozzáadju a generátor feszültségesését: E [V] = U + I 2 R A1-C2 ( 5.1 ) A eféen lévő feszültségesés névleges terhelő áram esetén 1-2% U n, ezért elhanyagolható. A független forrással történő gerjesztés apcsolása nem változi. A generátor apcsai özé A1-C2( A-BH ) öti a terhelő ellenállást és az amper-métert. A felszerelés beötése után a generátort névleges fordulatszámon, névleges feszültségig gerjeszti. A mérés ezdeteor a terhelő áram értée nulla. Ezután megezdődi a terhelés. A gyaorlat során a gerjesztés és a fordulatszám állandó. - Mért értée: U [ V ] I 2 [ A ] - Számított értée: E [ V ] ΔU [ V ] 65

5.4.2. Mérőműszere apcsolása: 3. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne elvi vázlata 4. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne szerelési vázlata 66

5.4.3. Felszerelés: - Mérőműszere: V voltméter:... A 1 amperméter:... A 2 amperméter:... Ellenállás :... Egyenáramú fesz. forrás:... Kézi ford.szám mérő:... 5.4.4. Táblázat: I 2 U α [A] α [V] 3. táblázat: Független gerjesztésű generátor mérési eredményei ΔU E α [V] α [V] 4. táblázat: Független gerjesztésű generátor számítási eredményei 5.4.5. Képlete: ΔU [V] = I 2 R A-BH ( 5.2 ) E [V] = U + Δ U ( 5.3 ) 5.4.6. Egyenáramú generátor ülső és belső jelleggörbéi: U = f ( I 2 ) E = f ( I 2 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 67

5.5. Vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.5.1. A gyaorlat leírása: A jelleggörbe felvétele azonos az előző gyaorlatban leírtaal. A párhuzamos gerjesztő teercs E1-E2( C-D ) táplálása a generátor által történi, amely az A1-C2( A-BH ) apcsora van ötve egy változtatható ellenálláson és egy ampermérőn eresztül. Az armatúraörben található a soros gerjesztő teercs D2-D1( F-E ). A jelleggörbe felvétel ezdeteor a generátor terheletlen állapotban van, apcsain a névleges feszültség mérhető, ésőbb foozatosan apcsoljá rá a terhelést. A feszültségesés öveteztében a gerjesztő áram, a párhuzamos gerjesztő teercsen E1-E2( C-D ) csöen. Ezután le ell olvasni a generátor feszültségéne és a terhelő áramána értéét. A belső jelleggörbe a feszültség és a terheléseen eső feszültségesése összegeént határozható meg: E [V] = U + ( I a + I m ) R A1-C2(A-BH) + I a R D1-D2(E-F) ( 5.4 ) - Mért értée: I 1 [ A ] I 2 [ A ] U [ V ] - Számított értée: E [ V ] ΔU [ V ] 68

5.5.2. Mérőműszere apcsolása: 5. ábra. Vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne elvi vázlata 6. ábra. Vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne szerelési vázlata 69

5.5.3. Felszerelés: - Mérőműszere: V voltmérő:... A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... Ellenállás :... Egyenáramú fesz. forrás:... Kézi ford.szám mérő:... 5.5.4. Táblázat: I 2 U I 1 ΔU E α [A] 0 α [V] 25 α [A] 0.6 5. táblázat: Vegyes gerjesztésű generátor mérési eredményei α [V] α [V] 6. táblázat: Vegyes gerjesztésű generátor számítási eredményei 5.5.5. Képlete: ΔU [V] = I 2 R A1-C2(A-BH) ( 5.5 ) E [V] = U + Δ U ( 5.6 ) 5.5.6. Egyenáramú generátor ülső és belső jelleggörbéi: U = f ( I 2 ) ; E = f ( I 2 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 70

5.6. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor ülső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.6.1. A gyaorlat leírása: Az elv megegyezi az előző gyaorlatoéval. A vegyes apcsolástól abban ülönbözi, hogy a ompaund teercs ( soros ) nem része, nem folyi rajta eresztül áram. A ülső jelleggörbéhez adott feszültségesése adjá meg a generátor belső jelleggörbéjét. A belső jelleggörbe a övetező összefüggéssel határozható meg: E [V] = U + ( I a + I m ) R A1-C2(A-BH) ( 5.7 ) - Mért értée: I 1 [ A ] I 2 [ A ] U [ V ] R A1-C2( A-BH ) [ Ω ] - Számított értée: E [ V ] ΔU [ V ] 71

5.6.2. Mérőműszere apcsolása: 7. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne elvi vázlata 8. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor beötéséne szerelési vázlata 72

5.6.3. Felszerelés: - Mérőműszere: V voltmérő:... A 1 ampermérő:... A 2 ampermérő:... Ellenállás :... Egyenáramú fesz. forrás:... Kézi ford.szám mérő:... 5.6.4. Táblázat: I 2 U I 1 α [A] α [V] α [A] 7. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű generátor mérési eredményei ΔU E α [V] α [V] 8. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű generátor számítási eredményei 5.6.5. Képlete: ΔU [V] = I 2 R A1-C2(A-BH) ( 5.8 ) E [V] = U + Δ U ( 5.9 ) 5.6.6. Egyenáramú generátor ülső és belső jelleggörbéi: U = f ( I 2 ) E = f ( I 2 ) A rajzoat A4-es formátumban melléelni! 73

6. AZ EGYENÁRAMÚ MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti érdése a laboratóriumi gyaorlato elvégzéséhez: 1. Mit értün egyenáramú gépenél tipius fordulatszám alatt? 2. Mit jelent a étnegyedes ( négynegyedes ) hajtás? 3. Mit értün rövid és hosszú söntölés alatt? 4. A laboratóriumban mivel féezzü az egyenáramú motort? 5. Az egyenáramú motoronál mit értün mechaniai jelleggörbe alatt? 6. Rajzolja le a független gerjesztésű egyenáramú motor természetes mechaniai jelleggörbéjét! 7. Rajzolja le a soros gerjesztésű egyenáramú motor természetes mechaniai jelleggörbéjét! 8. Rajzolja le a vegyes ( ompaund ) gerjesztésű egyenáramú motor természetes mechaniai jelleggörbéjét! 9. Rajzolja le az egyenáramú motor ellenállásos indításána elvi vázlatát! 10. Mit értün ellenállásos féezés alatt? 74

6.1. A gyaorlat célja: - A gyaorlat során ülönböző gerjesztése mellett ell elészíteni az egyenáramú motor ülső jelleggörbéit. A ülső araterisztia megmutatja a motor nyomatétól, fordulatszámtól és az állandó feszültségű hálózatból felvett terhelő áramtól való függőségét. - A ivizsgálás az előző gyaorlatban felhasznált isteljesítményű, azonos típusú ( generátor ) motoron történi. A leadott nyomaté araterisztiája mellett, minden gerjesztés típusnál i ell számolni és meg ell rajzolni a létrehozott nyomatéot is. - A motor terhelésére sárgaréz tárcsás induciós féet használna ( 1. 2. ábra ), melyet a ivizsgálandó gép tengelyére szerelne. A disz a megszaított mágneses örben forog. A mágneses ör egy mérlegarra van felerősítve. A mágnes áramána szabályozásával változi az indució, így a tárcsában végbemenő örvényáram effetus féezőnyomatéoz hoz létre. A mérlegaron lévő súly elmozdításával beálló egyensúly, a létrehozott erővel és távolsággal, tehát a féező nyomatéal egyenlő. - Az egyenáramú motor táplálására három fázisú hidas egyenirányítót használna. A motor ellenállás értéei: R A-BH = 0.39 Ω R C-D = 32.6 Ω R E-F = 0.072 Ω R E1-F1 = 0.14 Ω 75

1. ábra. Induciós fé ( örvényáram fé ) szemözti vázlata 2. ábra. Induciós fé ( örvényáram fé ) felülnézeti vázlata 76

6.2. Soros gerjesztésű egyenáramú motor ülső jelleggörbéi: 6.2.1. A gyaorlat leírása: A soros gerjesztésű egyenáramú motor ülső jelleggörbéjéne felvételeor a motor táplálását egy három fázisú szilícium diódás független feszültségforrás szolgáltatja, miözben változi a terhelés. A övetező mennyiségeet ell feljegyezni: fordulatszámot n, mechaniai nyomatéot M és a motor I áramát. A motor táplálása ampermérőn eresztül történi. A motor indításaor foozatosan növeljü az egyenirányító feszültségét, míg a motor feszültsége el nem éri a nominális értéet. Az indutív fé táplálása egy egyenirányítóval összeötött autótranszformátoron eresztül, független feszültségforrásból történi. A vezetée beötése után az egyenirányító beapcsolásával be ell állítani a motor nominális feszültségét. Ez után történi az indutív fé egyenfeszültségre apcsolása. A soros gerjesztésű egyenáramú motor nem indítható terhelés nélül!!! A ísérlet ezdeteor lassan ell növelni a motorra jutó feszültséget, majd figyelni, hogy a motor árama ne haladja meg a névleges értéet. A féezési nyomaté a súly beállításával, az egyensúlyi állapot elérése pedig a mágnes áramána növelésével történi. Mérés özben leolvasható a nyomaté, a fordulatszám és a motor árama ülönböző terhelése esetén, miözben a gerjesztő áram növelésével a motor feszültségét állandó értéen ell tartani. A leolvasott értéeből iszámítható a létrehozott nyomaté M. - Mért értée: U [ V ] I [ A ] l [ mm ] n [ /min ] - Számolt értée: M [ Nm ] M [ Nm ] P 1 [ W ] P 2m [ W ] η 77

6.2.2. Mérőműszere apcsolása: 1. ábra. Soros gerjesztésű egyenáramú motor beötéséne elvi vázlata 2. ábra. Soros gerjesztésű egyenáramú motor beötéséne szerelési vázlata 78