ISPITIVANJE_ELEKTRICNIH_STROJEVA

1

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA - ZAGREB IVAN GAŠPARAC – MIRKO CETTOLO ELEKTRIČNI STROJEVI UPUTE ZA LABORATORIJSKE VJEŽBE

I TRANSFORMATORI

II

ISTOSMJERNI STROJEVI III

ASINHRONI STROJEVI

IV SINKRONI STROJEVI

ZAGREB 1999/2000/2001 2010/2011

2

PREDGOVOR

Bitni dio nastave električnih strojeva na Fakultetu elektrotehnike i računarstva u Zagrebu u Zavodu za elektrostrojarstvo i automatizaciju čine laboratorijske vježbe.

Laboratorijske vježbe se održavaju na odgovarajućim radnim mjestima u laboratorijima za grupe studenata gdje se velika pozornost posvećuje samostalnom radu uz nadzor nastavnika.

Ove upute predviđene su kao pripremni materijal laboratorijskih vježbi ispitivanja električnih strojeva i to prvenstveno u okviru iz predmeta električni strojevi poglavito za predmet Dijagnostika imonitorin strojeva i pogona.

Koncepcijski je materijal podijeljen prema vrstama električnih strojeva koji se ispituju u četiri dijela: I transformatori, II istosmjerni strojevi, III asinhroni strojevi, IV sinhroni strojevi, a donekle i prema metodologiji ispitivanja: klasične metode, primjena suvremenijeg instrumentarija, primjena računala u ispitivanju i obradi, automatizirana ispitivanja. Svaki od navedenih dijelova se može koristiti i kao zasebna cjelina pri provođenju vježbi iz određenog područja.

Za svaku pojedinu vježbu daje se cilj i zadatak vježbe, opis problema i metodologije te prijedlog sheme ispitivanja.

Ranije korišteni dijelovi uputa ovog tipa pokazali su se u praksi ispitivanja električnih strojeva dobrim, te se nadamo da će i ovaj materijal korisno poslužiti studentima pri pripremi i provođenju laboratorijskih vježbi ispitivanja električnih strojeva.

3

UVOD

1. Svrha laboratorijskih vježbi

Svrha laboratorijskih vježbi je praktično provjeravanje teoriskih saznanja i upoznavanje laboratorijskih metoda rada. Osim toga dobiva se određena samostalnost i samopouzdanje u rukovanju instrumentarijem i ispitivanim objektima - električnim strojevima. Ovo potonje je od velike važnosti ne samo za pravilno shvaćanje svrhe kolegija "Dijagnostika i monitorin strojeva i pogona", nego i kasnije u praksi za rad u ispitnim stanicama.

2. Ponašanje u laboratoriju

Kod ispitivanja električnih strojeva u ispitnoj stanici mnogi vodovi i spojevi imaju provizorni karakter. To uzimaju u obzir inače strogi propisi o zaštiti na radu time da ne zahtijevaju sve zaštitne mjere propisane za čvrste instalacije u pogonskim prostorijama. Zbog toga je uvijek potrebno pridržavati se uputa voditelja vježbe i pravila o radu u laboratorijima da ne bi došlo do nesretnog slučaja, bilo od električne struje, bilo od rotirajućih dijelova električnih strojeva.

3. Način rada u laboratorijima Zavoda za elektrostrojarstvo i automatizaciju

a) Laboratorij električnih strojeva u V katu organiziran je tako, da omogućava demonstriranje i ispitivanje fizikalnih svojstava električnih strojeva, kao i ponašanje raznih vrsta električnih strojeva, bez dugotrajnih priprema.

Svi strojevi su agregirani, tj. svaka vrsta stroja ima svoj pogonski ili opteretni stroj na zajedničkom postolju. Priključne stezaljke agregata izvedene su na posebnoj priključnoj kutiji na mjernom stolu ili na samom agregatu. Osim ove na mjernom stolu se nalazi i priključna kutija s dovodom energije (mreža 3x380 V, 50 Hz, 220 V= i sl.) i međusobnom vezom između stolova.

Pomoću linijskog birača (križnih sabirnica, smještenih u hodniku Zavoda) mogu se stolovi medjusobno spojiti četverožilnim vodom. Ovo povezivanje linijama 1, 2, 3, 4, 5 koristi se kod međusobnog terećenja strojeva, smještenih na različitim mjernim stolovima.

U laboratoriju se nalazi ukupno 8 mjernih stolova, podijeljenih u 2 grupe. Stolovi iste grupe priključeni su na istu liniju na biraču.

4. Priprema i provodjenje vježbe

Svaka vježba provodi se u grupi od 3-5 studenata, prema unaprijed poznatom programu vježbe. Svaki student je obavezan na vježbu doći spreman, tj. upoznat s programom vježbe, metodom ispitivanja, traženim rezultatima pokusa i načinom razrade podataka ispitivanja.

Na samoj vježbi potrebno je najprije upoznati se s ispitivanim objektom, tj. podacima njegove natpisne pločice. Nakon odabiranja sheme spoja ispitivanja (i odobrenja sa strane voditelja vježbe) odabire se potrebni instrumentarij i vrši spajanje. Priključak mjernog spoja na napon i samo mjerenje vrši se tek nakon kontrole i odobrenja voditelja vježbe.

4.1. Izvedba mjernog spoja

a) Izbor opreme i instrumentarija

4

Prema odabranoj shemi spoja odabrati instrumentarij s obzirom na pretpostavljene vrijednosti mjernih veličina i točnost mjerenja.

b) Raspored instrumentarija

Na radnom mjestu razmjestiti instrumentarij u logičkim grupama s obzirom na podešavanje i očitavanje mjerenih veličina. Npr. kod ispitivanja dva stroja u agregatu, strogo prostorno odvojiti instrumentarij za oba stroja, tako, da ne može doći do nepotrebnih zabuna i dvoumljenja tijekom ispitivanja i razrade podataka.

c) Spajanje

Spajanje vršiti kablićima (vodičima) odgovarajućeg presjeka: za naponske grane cca 1,5 mm2, za strujne grane paziti da strujna gustoća ne prelazi cca 5 A/mm2 za trajni rad, ali koristiti minimalni presjek 2,5 mm2.

Posebno pouzdani moraju biti spojevi kruga uzbudnih namota zbog velikog induktiviteta i mogućnosti pobjega istosmjernih motora, te sekundarne strane mjernih strujnih transformatora zbog mogućnosti pojave visokog napona, što može dovesti do životne opasnosti. U ovim krugovima koriste se spojni vodovi s kabelskom papučicom (stopicom) i samo iznimno vodovi s banana utikačem.

d) Priključak

Priključak na izvor energije (mreža 380 V i slično) mora uvijek biti izveden preko prekidača smještenog na dohvat ruke.

4.2. Provedba mjerenja a) Prije početka ispitivanja potrebno je pripremiti tablice za upisivanje mjerenih vrijednosti i

konstanti mjernih instrumenata. Općenito je nužno očitavati na instrumentu samo otklon kazaljke, koji se upisuje u tablicu, pa se pomoću konstante instrumenta preračunava u mjerenu vrijednost. Preračunavanje se vrši nakon obavljenog mjerenja, da se nepotrebno ne produljuje vrijeme potrebno za mjerenje. Mjerna područja treba adekvatno odabrati, što kod klasičnih instrumenata znači da je tijekom cijelog mjerenja otklon kazaljke dovoljno velik ( barem 1/3 konačnog otklona skale), kod pretvarača izlazni signal treba biti barem 1/3 nazivne vrijednosti.

b) Mjerenje je potrebno izvršiti što brže. U pravilu počinje se s najvećim toplinskim opterećenjem ispitivanog stroja (napose onda, kada se želi izbjeći utjecaj promjene zagrijavanja stroja, tj. osigurati, da je temperatura stroja tijekom cijelog pokusa približno konstantna).

c) U slučaju nestanka napona, kvara na instrumentariju, ili ispitivanom stroju ili kod sumnji u pravilno ponašanje (vibracije, šum, iskrenje itd.) potrebno je odmah zaustaviti ispitivani stroj i prekinuti glavni dovod energije ("skinuti s napona") i o nastalom stanju obavijestiti voditelja vježbe.

d) Najstrože je zabranjeno vršiti prespajanje i premještanje instrumentarija kada je mjerni spoj pod naponom.

e) Bez znanja i suglasnosti voditelja vježbe nije dozvoljeno: - napuštanje prostorije laboratorija - prvo priključivanje mjernog spoja na napon - ometanje drugih grupa u vršenju vježbe - uzimanje instrumentarija iz tuđih mjernih spojeva.

5

5. Rezultat rada u laboratoriju - ispitni protokol

Ispitni protokol je sastavni dio vježbe kao njen završni dio. Na kraju semestra pristupa se ispitu s kompletom protokola iz svih vježbi.

5.1. Sadržaj ispitnog protokola

a) Naziv ispitivanja (ispitni zadatak)

b ) Identifikacija ispitivanog predmeta objekta (stroja)

Za točno i sigurno identificiranje stroja potrebno je poznavanje slijedećih podataka: vrsta stroja, proizvođač, podaci natpisne pločice, broj ili inv. broj.

c) Shema spoja mjerenja

Potrebno je nacrtati kompletnu upotrebljenu shemu spoja sa svim upotrebljenim instrumentima i priborom. Grafička izvedba: olovka, kemijska olovka ili tuš.

d) Popis upotrebljenih instrumenata i pomagala

Popis mora, osim naziva instrumenata sadržati i podatke za identifikaciju. Popis može biti sastavni dio tablice mjerenih vrijednosti.

e) Tablični prikaz mjerenih i izračunatih vrijednosti (rezultata mjerenja)

Sadržaj tablice: - identifikacija ispitivanog objekta - naziv ispitivanja (pokusa) - napomena uz mjerenje - datum ispitivanja i imena ispitivača - mjerene vrijednosti (otklon, konstanta instrumenta, vrijednost) - izračunate vrijednosti.

f) Grafički prikaz (dijagram) rezultata mjerenja

Optimalna veličina dijagrama za lako crtanje i dovoljno točno očitavanje (kod mjerenja s instrumentima klase 0,2 do 0,5) iznosi 10-15 cm. Crta se u pravilu na milimetarskom papiru. Na krivulji moraju biti jasno označene sve mjerene točke (križićem, kružićem i sl.). Sastavni dio dijagrama je i opis. Opis se sastoji iz mjerila na obje osi, natpisa i oznake krivulje, jasne oznake vrijednosti očitanih s krivulja i oznake stroja, na kojem je snimanje izvršeno. Kada u jednom dijagramu treba prikazati više krivulja, tada svaka veličina mora na ordinatnoj osi imati svoje mjerilo. Prikazivati dvije ili više veličina u istom dijagramu ima smisla samo ako su sve ovisne o istoj abscisi, jer u protivnom dijagram postaje jako nepregledan.

g) Pregled konačnih rezultata.

Na kraju svakog ispitnog protokola treba pregledno navesti sve važnije rezultate mjerenja.

6

SADRŽAJ

I

TRANSFORMATORI 101 PRIJENOSNI OMJER TRANSFORMATORA 102 ISPITIVANJE IZOLACIJE 103 GRUPA SPOJA TRANSFORMATORA 104 PODACI NATPISNE PLOČICE 105 OTPOR NAMOTA 106 POKUS PRAZNOG HODA 107 POKUS KRATKOG SPOJA 108 NADOMJESNA SHEMA TRANSFORMATORA 109 PRIJELAZNE POJAVE PRI UKLJUČIVANJU TRANSFORMATORA II ISTOSMJERNI STROJEVI 201 PODACI NATPISNE PLOČICE 202 OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE 203 OZNAKE STEZALJKI 204 NEUTRALNA ZONA 205 BAŽDARNE KRIVULJE GUBITAKA 206 KRIVULJA MAGNETIZIRANJA 207 VANJSKE KARAKTERISTIKE NEZAVISNO UZBUĐENOG GENERATORA 208 VANJSKE KARAKTERISTIKE POREDNO UZBUĐENOG GENERATORA 209 KARAKTERISTIKE REGULACIJE ISTOSMJERNOG STROJA 210 VANJSKA KARAKTERISTIKA NEZAVISNO UZBUĐENOG MOTORA 211 PAD NAPONA NA ČETKICI; CRNI POJAS KOMUTACIJE 212 VANJSKE KARAKTERISTIKE ISTOSMJERNOG MOTORA SA SERIJSKOM UZBUDOM

7

III ASINHRONI STROJEVI

301 PODACI NATPISNE PLOČICE 302 OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE 303 OZNAKE STEZALJKI 304 POKUS PRAZNOG HODA 305 POKUS KRATKOG SPOJA 306 POKUS OPTEREĆENJA I NAZIVNI PODACI 307 MOMENTNA KARAKTERISTIKA 308 KRUŽNI DIJAGRAM - POLARNI DIJAGRAM STRUJA 309 KRUŽNI DIJAGRAM IZ POKUSA PRAZNOG HODA I KRATKOG SPOJA 310 NADOMJESNA SHEMA 311 POKUS ZAGRIJAVANJA 312 POKUS ZAUSTAVLJANJA ASINHRONOG STROJA 313 POKUS ZALETA ASINHRONOG STROJA

IV SINHRONI STROJEVI

401 PODACI NATPISNE PLOČICE 402 MJERENJE OTPORA NAMOTA 403 OZNAKE STEZALJKI 404 POKUS PRAZNOG HODA - GENERATORSKI POSTUPAK 405 POKUS PRAZNOG HODA - MOTORSKI POSTUPAK 406 POKUS KRATKOG SPOJA 407 REAKTANCIJE SINHRONOG STROJA 408 SINHRONIZACIJA 409 RAD SINHRONOG STROJA NA MREŽI 410 RAD SINHRONOG STROJA NA MREŽI - V KRIVULJE 411 RAD SINHRONOG STROJA MA MREŽI - KRIVULJE REGULACIJE 412 ODREĐIVANJE NAZIVNE UZBUDE 413 KUT OPTEREĆENJA

8

414 POGONSKI DIJAGRAM 415 NESIMETRIČNI KRATKI SPOJEVI 416 TROPOLNI UDARNI KRATKI SPOJ SINHRONOG STROJA 417 IDENTIFIKACIJA PARAMETARA SINHRONOG STROJA IZ SNIMAKA

STRUJA DOBIVENIH POKUSOM UDARNOG KRATKOG SPOJA

9

I

TRANSFORMATORI

10

101 PRIJENOSNI OMJER TRANSFORMATORA

Cilj vježbe:

Određivanje prijenosnog omjera transformatora

Zadatak vježbe:

1. Mjerenjem voltmetrom odrediti prijenosni omjer

1.1 Odrediti potrebne klase točnosti instrumenata

1.2 Odrediti pogrešku mjerenja

2. Potenciometarskom metodom odrediti prijenosni omjer

3. Prijenosni omjer odrediti uređajem za mjerenje prijenosnog omjera

4. Usporediti rezultate pojedinih metoda i njihovu točnost

Opis vježbe:

1. Prijenosni omjer transformatora

Prijenosni omjer transformatora je omjer nazivnih napona, izražen njihovim iznosima, bez kraćenja razlomka. Izlazni nazivni napon je onaj napon koji dobivamo na stezaljkama neopterećenog transformatora, kad je na ulaznim stezaljkama priključen nazivni napon nazivne frekvencije. Tolerancija stvarne vrijednosti prijenosnog omjera od vrijednosti na natpisnoj pločici je 0.5 %.

Prijenosni omjer transformatora treba točno mjeriti jer npr. u paralelnom radu transformatora već i male razlike u prijenosnom omjeru izazivaju znatne struje izjednačenja.

Pri mjerenju na trofaznim transformatorima mora se paziti na stvarni spoj transformatora, budući da se mjerenja uvijek izvode jednofazno.

1.1.Mjerenje voltmetrom

Najjednostavnije je mjeriti prijenosni omjer tako, da se voltmetrom mjeri istovremeno napon jedne i odgovarajući napon druge strane (sl.1).

Ako su greške mjerenja p1 i p2, bit će stvarne vrijednosti napona U1 i U2, za razliku od mjerenih vrijednosti U1m i U2m:

odnosno stvarna vrijednost omjera:

) p 1 ( U = U 1m11 ±•

) p _+ 1 ( U = U 2m22 •

) p _+ 1 ( UU = ) p _+ p _+ 1 (

UU _

) p _+ 1 ( U ) p _+ 1 ( U

= UU

m2

m121

m2

m1

2m2

1m1

2

1 ••••

11

S obzirom da je tolerancija prijenosnog omjera malena (0,5 %) moraju i voltmetri kod mjerenja prijenosnog omjera biti odgovarajuće visoke klase. Kod računanja pogreške mora se uzeti u obzir i utjecaj potroška voltmetra Pi (VA).

sl.1. Shema spoja mjerenja prijenosnog omjera voltmetrom

1.2. Potenciometarska metoda

Ukoliko oba namota transformatora imaju nazivni napon sličnog reda veličine, prijenosni omjer se može odrediti korištenjem otporničkog potenciometra i osjetljivog voltmetra. U slučaju napona različitog reda veličine, u seriju s potenciometrom spajaju se odgovarajući dodatni otpornici. Potenciometar se spoji paralelno gornjenaponskom namotu (gn- namotu), bilo da je to primar ili sekundar. Jedna strana donjenaponskog namota (dn-namota) se spoji s odgovarajućom stezaljkom gn-namota, a druga preko osjetljivog voltmetra na klizač potenciometra (sl.2). U položaju u kojem je mjereni napon minimalan, odrede se vrijednosti otpora R (spojenog paralelno gn- namotu) i r (spojenog paralelno dn-namotu). Prijenosni omjer se tada određuje prema relaciji:

Oba napona moraju biti u fazi, što zahtijeva odgovarajući spoj transformatora pri mjerenju. Pogrešku pri mjerenju uzrokuju:

a)pad napona u omskom i induktivnom otporu gn-namota, koji ima za posljedicu fazni pomak između narinutog i induciranog napona, odnosno razliku između narinutog i induciranog napona;

b)pogreška u određivanju otpora, odnosno omjera R/r; što je prijenosni omjer veći, to je zahtijevana točnost mjerenja otpora veća.

rR =

UU

2

1

12

sl.2. Shema spoja mjerenja prijenosnog omjera

potenciometarskom metodom

1.3. Uređaj za mjerenje prijenosnog omjera

Postoje specijalni uređaji kojima se mjeri prijenosni omjer, a princip rada je kombinacija metode standardnog transformatora i potenciometarske metode (tzv. Kellerov uređaj). Tim ure|ajima je omogućeno brzo i jednostavno mjerenje, uz veliku točnost. Uređaj se redovito napaja naponom 220 V, 50 Hz i na njega se priključuju stezaljke gn-namota i dn-namota ispitivanog transformatora (sl.3). Ukoliko je gn-namot znatno višeg napona, kod kojeg nije preporučljivo mjeriti s 220 V, gn-namot se priključuje na uređaj preko međutransformatora poznatog prijenosnog omjera.

Pomoću ugrađenog standardnog transformatora, koji ima izvedene odgovarajuće odvojke na preklopku (s dekadnom podjelom - tzv. dekada), postiže se udešavanje prijenosnog omjera u vrlo širokim granicama. Fino udešavanje obavlja se potenciometrom. Iznos prijenosnog omjera očitava se na dekadi, a potenciometrom se dodatno određuje pogreška mjerenja (u promilima).

Na početku mjerenja valja odrediti istofaznost priključenih napona na uređaj i nakon toga udešavati prijenosni omjer preklopkom (od veće znamenke prema manjoj), a na kraju poten-cimetrom.

13

sl.3 Shema spoja mjerenja prijenosnog omjera

Kellerovim uređajem

14

102 ISPITIVANJE IZOLACIJE

Cilj vježbe:

Upoznavanje metoda ispitivanja izolacije transformatora

Zadatak vježbe:

1. Određivanje kvalitete izolacije mjerenjem izolacijskog otpora 2. Naponsko ispitivanje niskonaponskog transformatora

Opis vježbe:

1. Otpor izolacije

Otpor izolacije se mjeri u načelu U-I metodom s istosmjernim naponom. Priključkom istosmjernog izvora na izolaciju u prvom trenutku poteče velika struja nabijanja koja brzo opadne, dalje se održava polarizaciska struja koja također opada ali sporije te tek nakon nekoliko minuta ostane samo struja odvoda kroz izolaciju koja određuje istosmjerni statički otpor izolacije (sl.1). Zato se prilikom mjerenja s očitanjem čeka toliko dugo dok se struja kroz izolaciju ne stacionira, tj. dok se ne ustali pokazivanje instrumenta koji pokazuje otpor izolacije. Dobro je kod podatka za mjerenu vrijednost otpora izolacije navesti vrijeme očitanja nakon priključka. Često se daju vrijednosti 1-minutnog i 10-minutnog otpora izolacije. Omjer 10-minutnog i 1-minutnog otpora izolacije naziva se polarizacijski indeks. Treba navesti i s kolikim istosmjernim naponom je provedeno mjerenje te kolika je bila temperatura jer o tome bitno ovisi vrijednost izmjerenog izolacijskog otpora. Na temelju mjerenja otpora izolacije može se procijeniti stanje izolacije. Naročito, ako se mjerenje otpora izolacije provodi u određenim vremenskim intervalima, se može na temelju kretanja vrijednosti otpora izolacije dobro zaključivati o stanju izolacije i očekivanim promjenama jer je za takvu ocjenu često važnije praćenje vremenske relativne promjene otpora izolacije nego apsolutni iznos otpora izolacije.

a) mjerenje otpora izolacije

Obično se koriste gotovi uređaji koji imaju skalu baždarenu u MΩ a daju konstantni istosmjerni mjerni napon uobičajenih vrijednosti 250, 500 ili 1000V.

b) kontrola otpora izolacije

Za kontrolu izolacijskog otpora u pogonskim uvjetima često se koristi induktorski megaometar (istosmjerni generator i instrument s križnim svicima). Uobičajeni mjerni naponi su 100, 250, 500, 1000, 2500 i 5000V.

sl.1 Struja kroz izolaciju

15

2. Naponska ispitivanja

Izdržljivost izolacije ispituje se podvrgavanjem izolacije transformatora povišenom naponu. Ispitivanje se vrši općenito u tri smjera:

a) ispitivanje glavne izolacije, koje provjerava izolaciju između namota i jezgre,

b) ispitivanje unutarnje izolacije (izolacije izmedju zavoja i slojeva namota) se vrši induciranim naponom,

c ) ispitivanje udarnim naponom koje provjerava izdržljivost izolacije prema visokim ali kratkotrajnim naponskim valovima.

U vježbama se obavlja samo ispitivanje glavne izolacije (a) stranim narinutim naponom (sl.2). Ispituje se:

A ) Izolacija između gn-namota i ostalih namota spojenih na masu (jezgru).

B) Izolacija između dn-namota i ostalih namota spojenih na masu (jezgru).

Za pogonske napone transformatora manje od 1.1 kV ispitivanje se obavlja narinutim naponom 2.5 kV, dok su za veće pogonske napone ispitni naponi određeni propisima. Frekvencija napona je 50 Hz.

Prilikom uklapanja napon ne smije biti viši od 50 % konačne vrijednosti, a dalje podizanje mora ići postepeno (u stupnjevima od 5 % i u vremenu od najmanje 10 sekundi). Puni ispitni napon se mora zadržati 1 min.

sl.2. Shema spoja ispitivanja glavne izolacije transformatora

16

103 GRUPA SPOJA TRANSFORMATORA

Cilj vježbe:

Upoznavanje grupe spoja transformatora, način označavanja, utvrđivanje grupe spoja za konkretni transformator

Zadatak vježbe

1. Identifikacija stezaljki transformatora

2. Spajanje transformatora u zadani spoj

3. Kontrola grupe spoja - grafički prikaz

Opis vježbe:

Ovom vježbom je simuliran pogonski slučaj kada treba spojiti transformator nepoznatih podataka u zadani spoj. Na raspolaganju je trofazni transformator s po 4 svitka s istim brojem zavoja na svakom stupu. Raspored izvoda nije poznat. Dozvoljeni priključni napon iznosi 70 V po svitku.

1. Identifikacija stezaljki transformatora

Primarne (obično visokonaponske) i sekundarne (obično niskonaponske) stezaljke se mogu lako razvrstati prema presjeku izvoda ili veličini izolatora.

1.1.Pripadnost stezaljki pojedinim svicima određuje se ohmmetrom (ili probnom svjetiljkom) - kontrolira se galvanska povezanost.

1.2.Pripadnost svitka stupu određuje se prema raspodjeli magnetskog toka. Na bilo koji (referentni) svitak narine se jednofazni napon. Magnetski tok kroz stup, na kojem je ovaj svitak smješten, dijeli se na ostale stupove u omjeru njihovih magnetskih otpora (sl.1). Na temelju induciranih napona može se odrediti da li je napon narinut na srednji ili neki od krajnjih stupova.

Napon treba narinuti na krajnji stup, tako da je prema visini induciranog napona u svakom svitku jednoznačno određeno na kojem stupu je smješten.

17

sl.1 Raspodjela toka kod jednofaznog napajanja transformatora

1.3. Za odredjivanje početaka i krajeva svitaka (smjer namatanja; odn. smjer ili faza induciranog napona) potrebno je na referentni svitak na krajnjem stupu (kojem se odredi početak i kraj proizvoljno) narinuti jednofazni napon. Kraj referentnog svitka spoji se s jednom stezaljkom ispitivanog svitka pa se mjeri razlika napona izmedju preostalih stezaljki (sl.2). Naponi u oba svitka se vektorski zbrajaju, pa su moguća dva slučaja:

a) voltmetar pokazuje napon U=U1+U2, ako je priključen na kraj ispitivanog svitka,

b) voltmetar pokazuje napon U=U1-U2 ako je priključen na početak ispitivanog svitka.

Za svitke smještene na različitim stupovima treba obratiti pažnju na različiti smjer magnetskog toka kod ovog ispitivanja (jednofazno napajanje) i u stvarnom pogonskom slučaju (kod priključka na trofazni napon).

sl.2 Određivanje početaka i krajeva svitaka

2. Spajanje transformatora u zadani spoj

a) Crtanje vektorskog dijagrama zadanog spoja (npr.sl.3)

b) Crtanje sheme spoja

c) Unošenje u shemu oznaka stezaljki

d) Spajanje stezaljki

18

3. Kontrola grupe spoja

Za kontrolu ispravnosti potrebno je:

a) Provjeriti ispravnost spoja primarnog namota

b) Provjeriti ispravnost spoja sekundarnog namota

c) Mjerenjem vektorske slike izvršiti kontrolu dobivenog spoja

Provjera pod a) i b) se za spoj zvijezda, obavlja tako, da se na primar narine trofazni napon (ne više od 70 V po svitku) uz istovremenu kontrolu struje u sve tri faze, a mjere se svi fazni i linijski naponi prema vektorskom dijagramu.

Za spoj trokut eventualna zamjena početka i kraja jednog svitka znači kratak spoj, te treba kontrolirati fazne i linijske napone prije konačnog fizičkog zatvaranja trokuta.

sl.3 Spoj transformatora Yd5 sl.4 Kontrola zadanog spoja

Kontrola satnog broja (c), odn. grupe spoja, obavlja se tako, da se zajedno spoji na jednoj (bilo kojoj) stezaljci primar sa sekundarom. Obično se uzimaju stezaljke A i a. Narine se trofazni napon na primar i mjere se naponi izmedju svih preostalih stezaljki međusobno (npr. sl.4). Pomoću šestara ucrta se položaj stezaljki b i c u vektorski dijagram te se onda odredi kut izmedju faznih napona (fiktivne ili stvarne zvijezde) primara i sekundara.

19

104 PODACI NATPISNE PLOČICE

Cilj vježbe:

Određivanje osnovnih nazivnih podataka transformatora

Zadatak vježbe:

1. Očitati podatke natpisne pločice

Opis vježbe:

Svaki električni stroj, pa tako i transformator, po izlasku iz proizvodnje dobiva natpisnu pločicu (npr.sl.1) na kojoj su upisani osnovni podaci proizvoda. Natpisna pločica se odnosi na sve transformatore istog tipa, a podaci za konkretni transformator smiju odstupati od navedenih na natpisnoj pločici u granicama određenim propisima (npr. IEC-normama). Natpisna pločica prema tome služi samo za grubo upoznavanje s transformatorom, a točni parametri se dobivaju mjerenjima na konkretnom transformatoru.

sl.1 Primjer natpisne pločice transformatora

20

Svaka promjena bitnih parametara transformatora mora biti unešena u natpisnu pločicu, odn. mora se dodati nova natpisna pločica s obaveznim unošenjem imena onoga koji je promijenio parametre transformatora.

Natpisna pločica mora sadržavati slijedeće podatke transformatora:

1) Ime proizvođača 2) Oznaka tipa transformatora 3) Tvornički broj transformatora 4) Nazivni primarni napon 5) Nazivni sekundarni napon - napon praznog hoda sekundara kad je na primar narinut nazivni

ulazni napon 6) Nazivna frekvencija 7) Nazivna snaga - propisima je definirana kao ulazna snaga, zbog njene neovisnosti o faktoru

snage tereta 8) Nazivna ulazna struja - dobije se iz nazivne ulazne snage i nazivnog primarnog napona 9) Nazivna izlazna struja - dobija se iz nazivne ulazne struje i prijenosnog omjera

transformatora 10) Podaci u vezi s kratkim spojem transformatora: nazivna struja kratkog spoja, napon kratkog

spoja i dozvoljeno trajanje kratkog spoja 11) Oznake spoja 12) Stupanj izolacije prema nazivnom naponu ( i termička klasa izolacije kod suhih

transformatora ) 13) Oznaka vrste transformatora s obzirom na način vezivanja na mrežu ( transformator ili

autotransformator ) 14) Oznaka načina hladjenja prema vrsti rashladnog sredstva koje hladi namot, načinu

njegovog strujanja te vrsti sredstva koje odvodi toplinu iz hladila i načinu njegovog strujanja

15) Težina transformatora i godina izrade

21

105 OTPOR NAMOTA

Cilj vježbe:

Određivanje otpora namota transformatora

Zadatak vježbe:

1. Izmjeriti otpor svih namota transformatora 2. Preračunati otpore na pogonski toplo stanje 3. Analizirati rezultate

Opis vježbe:

1. Otpor namota transformatora

Mjerenje otpora namota potrebno je vršiti pri poznatoj temperaturi namota jer je ono osnova za kasnije odrđ|ivanje zagrijanja iz prirasta otpora. Ako uz podatak o otporu namota nije navedena temperatura, pretpostavlja se da je ona 20oC.

Ovo mjerenje se vrši metodom istosmjerne struje i napona. Glavnu poteškoću predstavlja visok induktivitet namota transformatora, koji može dovesti do posve pogrešnih rezultata. Naime, kod priključenja istosmjernog napona, struja raste po eksponencijali određenoj vremenskom konstantom namota, koja kod velikih transformatora može iznositi i nekoliko minuta. Ukoliko se vrijednost struje očita odmah nakon uključenja, dobiva se veća vrijednost otpora od stvarne. Zbog toga se s očitavanjem treba pričekati cca 5 vremenskih konstanti. S druge strane, u tom vremenu mžè se, uslijed prolaska stuje, povećati temperatura namota u odnosu na početnu vrijednost.

Prva poteškoća se rješava stavljanjem predotpora u mjerni krug uz upotrebu višeg mjernog napona. Ukupna vremenska konstanta mjernog kruga se dodavanjem predotpora smanjuje. Porast temperature namota uslijed mjerne struje može se smanjiti upotrebom što osjetljivijeg voltmetra, koji omogućuje mjerenje s malim iznosom struje. Mjerenje se vrši mjernom strujom iznosa do 10% In, jer je pri tome zagrijanje namota tokom mjerenja do 1% nazivnog.

Mjerenje otpora namota vrši se prema shemi na slici 1. između sva tri para stezaljki transformatora te se uzima srednja vrijednost.

sl.1 Shema spoja mjerenja otpora namota

22

Otpor namota trofaznog transformatora se, za potrebe nadomjesne sheme, izražava kao otpor jedne faze nadomjesne (ekvivalentne) zvijezde, bez obzira kakav je stvarni spoj transfor-matora. Tako otpor faze nadomjesne zvijezde Rf iznosi, bez obzira na stvarni spoj trans-formatora:

Dobivenu vrijednost potrebno je preračunati na toplo stanje ( 75oC ) prema formuli (za namot od bakra):

stf RR32

=

ϑϑ + 23575 + 235 =

RR75

23

106 POKUS PRAZNOG HODA

Cilj vježbe:

Snimanje pokusa praznog hoda

Zadatak vježbe:

1. Snimiti ovisnosti Io = f(Uo), Po=f(Uo) u području 0.8 - 1.1 Un za transformator u praznom hodu

2.Nacrtati krivulje Io = f(Uo), Po=f(Uo) (sl.1 i 2)

3.Očitati Ion i Pon za nazivni napon

4.Snimiti oblik napona i struje magnetiziranja za 50, 100 i 120% Un

5.Analizirati rezultate

Opis vježbe:

1. Pokus praznog hoda transformatora

Ako se transformator s jedne strane priključi na napon, a s druge strane ostave stezaljke otvorene, uzimat će iz mreže samo struju praznog hoda, odnosno snagu potrebnu za pokrivanje gubitaka praznog hoda.

Struja praznog hoda sastoji se od jalove komponente za magnetiziranje jezgre, od vrlo male komponente u fazi s naponom, koja služi za pokrivanje gubitaka, te od male komponente struje nabijanja namota. Komponenta za magnetiziranje je daleko veća, pa se može uzeti da je struja praznog hoda jednaka struji magnetiziranja. Da bi dobili pravu sliku o prilikama zasićenja u jezgri, nije dovoljno snimiti samo struju praznog hoda za nazivni napon, nego se snima ovisnost struje praznog hoda o naponu u području oko Un. Struja se mjeri na sva tri dovoda te se uzima srednja vrijednost.

Gubici praznog hoda nastaju prvenstveno uslijed histereze i vrtložnih struja u jezgri. Dodatni gubici, koji se obično mogu zanemariti, nastaju u :

-namotu priključenom na mrežu uslijed struje praznog hoda,

-konstruktivnim dijelovima i kotlu zbog vrtložnih struja, zbog toka koji djelomično izlazi iz jezgre,

-u bakru namota spojenih u trokut zbog induciranih struja,

-u izolaciji zbog dielektričnih gubitaka u izmjeničnom električnom polju.

Snimanje karakteristike praznog hoda transformatora se vrši prema shemi na slici 3. Pri tome se snimaju ovisnosti Po=f(Uo) i Io = f(Uo) u području 0.8 - 1.1 Un.

24

Sl.1 Ovisnost struje magnetiziranja o naponu

sl.2 Gubici praznog hoda transformatora

sl.3 Shema spoja snimanja pokusa praznog hoda transformatora

25

107 POKUS KRATKOG SPOJA

Cilj vje žbe:

Provedba pokusa kratkog spoja transformatora

Zadatak vježbe:

1.Snimiti ovisnost Ik, Pk = f(Uk) u području 0.8 - 1.1 In za transformator u kratkom spoju

2. Nacrtati ovisnosti Ik, Pk = f(Uk) (sl.1)

3. Očitati i izračunati za nazivnu struju Uk, Ux, Ur, uk%, ux%, ur%, te ih preračunati na toplo stanje (75oC).

4. Analizirati rezultate

Opis vježbe:

1.Pokus kratkog spoja transformatora

Pri pokusu kratkog spoja transformatora sekundar se kratko spoji, a primar napaja sniženim naponom tolikog iznosa da namotom poteče nazivna struja.

Mjerenjima u pokusu kratkog spoja dolazi se do podataka o impedanciji kratkog spoja Zk, ukupnoj rasipnoj reaktanciji Xk i o ukupnim gubicima Pk transformatora koji su posljedica struje opterećenja.

Ovi gubici Pk se sastoje od:

- gubitaka strujne topline u omskim otporima namota,

- tzv."dodatnih gubitaka" zbog vrtložnih struja u namotima, te potiskivanja struje

Poznavanje iznosa ukupne rasipne reaktancije transformatora važno je za određivanje induktivne komponente napona kratkog spoja Uk. S obzirom da je napon kratkog spoja reda veličine nekoliko postotaka nazivnog napona U1 i odgovarajuća struja magnetiziranja za taj mali napon je zanemariva pa možemo uzeti da sva struja koja teče kroz primarni namot, teče i kroz sekundarni namot (naravno, reducirana recipročnom vrijednošću omjera broja zavoja). To znači da se u nadomjesnoj shemi transformatora kod pokusa kratkog spoja može izbaciti poprečna grana (koju čine glavna reaktancija i nadomjesni otpor za gubitke u željezu).

Mjerenje se vrši prema shemi na sl.2. Iz izmjerenog napona, struje (srednja vrijednost struja svih triju faza) i snage računa se cos ϕk, a uz određeni cosϕk i izmjerenu impedanciju Zk odre-đuje se omski otpor i reaktancija po fazi transformatora, odnosno računaju se relativne (postotne) vrijednosti ur%, ux%, uk%.

26

sl.1 Gubici kratkog spoja transformatora

sl.2 shema spoja snimanja pokusa kratkog spoja transformatora Vrijede slijedeći osnovni odnosi:

27

Za jednofazni transformator vrijedi:

ϕϕ kkkkkkk

kk sin Z = X cos Z = R

IU = Z ••

što uz

daje:

Za trofazni transformator vrijedi:

što uz

daje

108 NADOMJESNA SHEMA TRANSFORMATORA

ϕϕ kkxkkr2x

2rk sin U = U cos U = U U + U = U ••

% 100 UU = u % 100

UU = u % 100

UU = u

1

x%x

1

r%r

1

k%k •••

I U

P = coskk

kk •

ϕ

) I

P ( - U I1 = X

IP = R 2

k

k2k

kk2

k

kk •

ϕϕ kkkkkkk

kk sin Z = X cos Z = R

I 3U = Z •••

I U 3

P = coskk

kk ••

ϕ

)I 3

P( - 3

U I1 = X

I 3P = R 2

k

k2k

kk2

k

kk •

••

28

Cilj vježbe:

Određivanje parametara nadomjesne sheme

Zadatak vježbe:

1. Nacrtati nadomjesnu shemu (sl.1) 2. Na temelju pokusa praznog hoda, kratkog spoja, i mjerenja otpora odrediti elemente

nadomjesne sheme 3. Usporediti otpore Rk (iz pokusa kratkog spoja) i R1+R2' iz mjerenja U-I metodom te

komentirati razlike 4. Analizirati rezultate

Opis vježbe:

1. Nadomjesna shema transformatora

Nadomjesna shema transformatora, kao i svakog drugog el. stroja, daje se uvijek za jednu fazu nadomjesne zvijezde, bez obzira na to kako je transformator stvarno spojen (Y,D,Z).

sl.1. Nadomjesna shema transformatora

R1,R2'- omski otpor namota primara, sekundara (reducirana vrijednost), X1σ,X'σ- rasipna reaktancija namota primara, sekundara (reducirana vrijednost) Ro - fiktivni omski otpor; gubici u njemu odgovaraju gubicima u željezu, Xm - glavna reaktancija.

Elementi nadomjesne sheme se određuju iz mjerenja otpora namota, pokusa praznog hoda, pokusa kratkog spoja i preračunavaju na toplo stanje (75oC).

Pri tome se u praznom hodu zanemaruje uzdužna grana (tj. R1, X1σ, R2', X'σ) i određuje Xm, Ro, a u pokusu kratkog spoja se zanemaruje poprečna grana i određuje Xk, Rk. Dobivene razlike u iznosima izmjerenog radnog otpora i izračunatog radnog otpora iz pokusa kratkog spoja, nastale su zbog pojave dodatnih gubitaka. Ovi gubici, odnosno njihov nadomjesni otpor opadaju

29

s porastom temperature, za razliku od Jouleovih gubitaka u namotu koji s porastom temperature rastu.

30

II ISTOSMJERNI STROJEVI

31

32


Cilj vježbe:

Identifikacija vrste stroja i njegovih nazivnih podataka

Zadatak vježbe:

1.S natpisne pločice ispitivanog stroja očitati potrebne podatke stroja: Un, In, Pn, nn, te proizvođača i serijski broj stroja (ili inventarski broj). Ukoliko se snimanje vrši kod brzine vrtnje različite od nazivne, odrediti nove nazivne podatke.

2.Odrediti vrstu i ukupan broj namota stroja

Opis vježbe:

1. Natpisna pločica

Redovito su na natpisnoj pločici istosmjernog stroja navedeni podaci za: napon, struju, snagu, brzinu vrtnje, struju uzbude, napon uzbude, vrstu zaštite, vrstu pogona, godinu proizvodnje, klasu izolacije pojedinih namota, propisi kojima odgovara gradnja stroja, intermitencija, tvornički broj, tip, vrstu izvedbe, naziv proizvođača (sl. 1).

Natpisna pločica ima zadaću dati osnovne podake o gradnji stroja te o njegovim mogućnostima u eksploataciji.

Svaka veća intervencija na stroju zahtijeva izmjenu ili dopunu natpisne pločice (npr. pri prematanju, promjeni načina hladjenja i sl.) s obaveznom naznakom imena izvođača ovih pro-mjena.

2. Namoti istosmjernog stroja

Namoti istosmjernog stroja (sl. 2):

-namot armature (smješten na rotoru), protjecanjem djeluje u poprečnoj osi stroja

-uzbudni namoti (nezavisne, poredne, serijske uzbude) osnovni i dodatni uzbudni namoti smješteni na statoru na glavnim polovima s djelovanjem u uzdužnoj osi stroja

-namot pomoćnih polova i kompenzacijski namot (smješteni na pomoćne polove na statoru i u polnu papuču glavnih polova) s djelovanjem u poprečnoj osi stroja

33

sl.1 Primjer natpisne pločice istosmjernog stroja

34

sl.2 Skica poprečnog presjeka kolektorskog stroja

s prikazom magnetskog kruga i smještajem namota

35

202 OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE

Cilj vježbe:

1.Provjera stanja izolacije stroja prije puštanja u pogon

2.Upoznavanje metoda mjerenja otpora namota, provedba mjerenja otpora namota U-I metodom na konkretnom stroju.

Zadatak vježžbe:

1.Ispitati stanje izolacije ispitivanog stroja pomoću mjerača izolacije

2.Izmjeriti otpor svih namota istosmjernog stroja

Ukoliko otpor voltmetra unosi pogrešku mjerenja, korigirati izmjereni otpor. Rezultate mjerenja preračunati na 20oC i na pogonski toplo stanje (75oC), sastaviti u preglednu tabelu. Ako su četkice stroja nepristupačne, mjeriti pad napona na nekoliko lamela kolektora i preračunati na puni polni korak.

3.Skicirati raspored stezaljki stroja

4.Rezultate mjerenja prikazati u preglednoj tabeli

Opis vježbe:

1.Otpor izolacije namota

2.Metode mjerenja otpora namota

3.U-I metoda mjerenja otpora namota

4.Utjecaj temperature na veličinu otpora

5.Mjerenje otpora namota istosmjernog kolektorskog stroja U-I metodom

1. Otpor izolacije

Otpor izolacije mjeri se pomoću mjerača izolacije (induktor), s naponom blizu nominalnom naponu stroja.

Za niskonaponske strojeve vrijednost otpora izolacije mora biti veća od 1 kΩ/1 V pogonskog napona. U praksi stroj sa izolacijskim otporom manjim od 1 MΩ smatra se nezadovoljavajućim pa obično treba sušiti namot.

36

2. Metode mjerenja otpora namota

Najviše se koristi mjerenje otpora mjerenjem struje i napona, (tzv. U-I metoda) Thomsonovim mostom, Wheatstoneovim mostom i digitalnim mjeračem otpora.

U-I metoda (u odgovarajućem spoju i uz upotrebu odgovarajućeg instrumentarija vidi toč.3) odgovara za sve veličine otpora, Thomsonov most se koristi za otpore od 0,001 do 1 Ω (posebnu pažnju treba posvetiti kod mjerenja otpora namota, koji imaju znatni induktivitet, koji pri mjerenju može izazvati uništenje osjetljivog nul-instrumenta), a Wheatstoneov most za otpore veće od 1 Ω.

Instrumenti za direktno mjerenje otpora (mjerači otpora) za veće otpore imaju priključak sa 2 žice, kao Wheatstoneoov most, za male otpore imaju priključak sa 4 voda (2 strujna i 2 naponska) za eliminaciju otpora mjernih vodova. Stoga za male otpore obično koristimo posebne mjerne žice - sonde.

3. U-I metoda mjerenja otpora namota U-I metoda je univerzalno primjenjiva i jednostavna. Ovisno o veličini otpora namota koji se mjeri koristi se naponski ili strujni spoj kako bi pogreška pri mjerenju (ako se ne provodi korekcija) bila što manja.

Naponski spoj (sl.1) se koristi za male otpore pa je vrijednost otpora

odnosno ako se računa i s potroškom voltmetra

sl.1 Naponski spoj mjerenja otpora

I U = Rx

)

RU( - I

U = R

V

x

37

Strujni spoj (sl.2) se koristi za veće otpore

Odnosno uz računanje pada napona na ampermetru

sl.2 Strujni spoj mjerenja otpora

Najčešće je otpor voltmetra poznat pa se jednostavnije računa korekcija u slučaju upotrebe naponskog spoja.

4. Utjecaj temperature na veličinu otpora

Otpor namota bitno ovisi o njegovoj temperaturi, raste s porastom temperature. Zato se kod svakog mjerenja otpora obavezno mora bilježiti i temperatura namota. Kod mnogih mjerenja se postupa i obratno; iz izmjerenog otpora toplog namota, a uz poznati otpor hladnog namota, računa se temperatura namota.

Za promjenu otpora s temperaturom, za bakrene namote, vrijedi:

gdje je

Rυ - otpor kod temperature υ (topli otpor)

Rυo - otpor kod temperature υo (hladni otpor)

235 - konstanta za bakar kod 20oC

IU = Rx

R - IU =

IR I - U = R A

Ax

•

) + (235) + (235 R = R

oo

ϑϑ

ϑϑ •

38

Često se temperatura "hladnog" namota podudara s temperaturom okoline. Ili, uz poznati "hladni" i "topli" otpor (Rυo, Rυ te temperaturu hladnog namota (υo), računa se temperatura υ toplog namota

5. Mjerenje otpora namota istosmjernog kolektorskog stroja U-I metodom

Mjerenje se provodi U-I metodom prema sl.1. Dodatnim promjenjivim otporom R udešava se veličina mjerne struje.

Veličinu mjerne struje treba odabrati prema veličini nazivne struje dotičnog namota i to tako da ne prelazi 10% nazivne struje jer se samo tada može zanemariti povećanje otpora uslijed zagrijavanja koje izaziva mjerna struja.

Mjerno područje instrumenata (ampermetra i voltmetra) treba tako odabrati da im otklon bude što veći (preko 2/3 punog otklona) kako bi pogreška mjerenja bila što manja.

Obavezno se mora zabilježiti temperatura namota (odnosno okoline) kod koje je vršeno mjerenje otpora. Kada nema podatka o temperaturi okoline, pretpostavlja se 20oC.

S obzirom da se radi o mjernom krugu s induktivitetom, mjerna struja će postepeno rasti i to sporije što je veći induktivitet. Zato se očitanje voltmetra smije provesti tek kad se struja stacionira, tj. dosegne svoju konačnu vrijednost.

Prije isključivanja struje potrebno je odspojiti voltmetar (milivoltmetar) kako ne bi došlo do njegovog oštećenja zbog induciranja visokog napona pri isključivanju struje u krugu s induktivitetom. Često se koriste posebni mjerni šiljci, kod kojih se najprije otspaja voltmetar a tek ond prekida strujni krug.

Prilikom mjerenja otpora namota armature potrebno je mjerenje pada napona provesti direktno na kolektoru (da se ne mjeri i pad napona četkice i prelazni pad napona na kontaktu kolektor - četkica) - vidi sl.3.

sl.3 Mjerenje otpora armature kolektorskog stroja

) + 235 ( ) 1 - RR ( = 235 -

R) + 235 ( R = o

oo

o ϑϑϑϑ

ϑ

ϑ

ϑ ••

39

203 OZNAKE STEZALJKI

Cilj vježbe: Upoznavanje načina označavanja stezaljki istosmjernih strojeva. Zadatak vježbe: 1.U smislu propisa odrediti oznake svih stezaljki stroja 2.Skicirati priključnu pločicu s rasporedom stezaljki stroja Opis vježbe: 1.Oznake stezaljki prema propisima 2.Definiranje načina označavanja 3.Određivanje oznaka stezaljki 1.Oznake stezaljki prema propisima Stezaljke istosmjernih strojeva se prema propisima označavaju: - A1-A2 namot armature - B1-B2 namot pomoćnih polova - C1-C2 kompenzacijski namot - D1-D2 namot serijske uzbude - E1-E2 namot poredne uzbude - F1-F2 namot nezavisne uzbude

Za druge specifične slučajeve slični je princip označavanja. Na primjer: - 1C1-1C2 podijeljeni namot kompenzacije 2C1-2C2 - 1F1-1F2 dva odvojena namota nezavisne uzbude 2F1-2F2

2.Definiranje načina označavanja

Dva uzbudna namota imaju potpomagajuće magnetsko djelovanje, ako u oba namota struja prolazi od stezaljke s nižim (višim) brojem dodanim iza slova oznake namota k stezaljci s višim (nižim) brojem dodanom iza slova oznake namota.

Magnetska polja namota pomoćnih polova i kompenzacijskog namota imaju ispravni polaritet jedno prema drugom i prema magnetskom polju namota armature, ako u svim ovim namotima struja prolazi od stezaljke s nižim (višim) brojem dodanom iza slova oznake namota k stezaljci s višim (nižim) brojem dodanom iza slova oznake namota.

Odnos između oznaka stezaljki i smjera vrtnje

Desni smjer vrtnje (smjer vrtnje je onaj koji se vidi gledanjem sa strane kraja osovine) bit će ako su spojevi namota izvedeni prema sl.1.

Na sl.2 je jedan primjer označavanja stezaljki i jedan od mogućih spojeva namota kolektorskog istosmjernog stroja.

40

sl.1 Oznake stezaljki i smjer vrtnje

sl.2 Primjer označavanja stezaljki

41

3.Određivanje oznaka stezaljki

Za jedan od namota treba proizvoljno izabrati i označiti jednu stezaljku. Najčešće se za armaturni izvod direktno s četkica uzima oznaka A1.

Svi uzbudni namoti pri toku struje od stezaljke s nižim (višim) brojem k stezaljci s višim (nižim) brojem, moraju davati magnetsko polje istog smjera.

Uključivanjem "+" istosmjernog napona na stezaljku s nižim brojem jednog uzbudnog namota u drugom uzbudnom namotu se inducira napon s "+" na stezaljci s nižim brojem (npr.sl.3).

sl.3 Određivanje oznaka stezaljki uzbudnih namota

Namot pomoćnih polova i kompenzacijski namot moraju imati potpomagajuće djelovanje, a prema namotu armature moraju djelovati suprotno kad struja u njima teče od stezaljke s nižim brojem k stezaljci s višim brojem. Ovo se određuje već navedenom metodom (vidi sl.4).

42

sl.4 Određivanje oznaka stezaljki namota armature, sl.4 Veza oznaka pomoćnih polova i kompenzacijskog namota

sl.5 Veza oznaka namota armature i uzb. namota

Veza oznaka stezaljki armaturnog namota i uzbudnog namota dobiva se pokusom prema sl.5. Ako struja teče od stezaljke s nižim brojem k stezaljci s višim brojem uzbudnog namota pri zakretu rotora u desno na stezaljci s nižim brojem armaturnog namota inducira se "+" napona.

43

204 NEUTRALNA ZONA

Cilj vježbe:

Određivanje i podešavanje neutralne zone

Zadatak vje_be:

1.Odrediti položaj neutralne zone

2.Postaviti četkice u neutralnu zonu

Opis vježbe:

1.Neutralna zona

2.Metode određivanja neutralne zone

3.Provedba metode indukcije i izmjenične metode

1. Neutralna zona

Zonu u simetrali između glavnih polova nazivamo neutralnom zonom.

U ovu se zonu smještaju četkice kolektorskog stroja. Kod novijih strojeva se četkice postavljaju točno u neutralnu zonu jer se tako postiže ispravna komutacija i dobivaju se karakteristike stroja koje se podudaraju za oba smjera vrtnje, a što je važno kod strojeva za oba smjera vrtnje. Kod malih strojeva starije izvedbe bez pomoćnih polova ponekad se pomicao položaj četkica u odnosu na geometrijsku neutralnu zonu kako bi se utjecalo na poboljšanje komutacije pod opterećenjem. Noviji i veći strojevi redovito imaju pomoćne polove pa se njima rješavaju problemi komutacije, a četkice se postavljaju točno u neutralnu zonu. Poslije remontnih radova na sklopu kolektor - držači - četkice, ili u slučaju poteškoća s komutacijom, uvijek je dobro kontrolirati položaj četkica te ih postaviti točno u neutralnu zonu.

44

2.Metode određivanja neutralne zone

a) metoda indukcije

Metoda se zasniva na fizikalnoj činjenici da se na četkicama koje leže točno u neutralnoj zoni neće, pri bilo kakvoj promjeni uzbudne struje, pojaviti inducirani napon. To je zato, što četkice koje stoje točno u neutralnoj zoni izvode napon sa grupe svitaka čija se os točno poklapa s poprečnom osi stroja, odnosno ovi svici imaju os koja je okomita (električki) na os kroz glavne polove (uzdužnu os) pa se u njima ne može (transformatorskim djelovanjem) inducirati nikakvi napon. Koristeći ovu činjenicu postavlja se i metoda. Na uzbudni namot se uključuje istosmjerni izvor, a na četkice osjetljivi voltmetar, koji registrira inducirani napon pri uključenju, odnosno isključenju izvora na uzbudni namot (sl.1). Ako su četkice postavljene točno u neutralnu zonu, voltmetar će imati malene otklone pri uključivanju i isključivanju, odnosno njegov će otklon biti (teorijski) nula. Registrira li se znatniji otklon voltmetra treba nosač četkica tako pomicati da se postigne stanje koje odgovara dobroj udešenosti. Kao položaj s otklonom nula uzima se sredina između lijevog i desnog položaja s jednakim vrlo malim otklonima u suprotnom smjeru. Kako bi se postigla dobra točnost, četkice moraju biti dobro ubrušene i ispravno postavljene.

Metoda je univerzalno primjenjiva, ima veliku osjetljivost i jedna je od najčešće korištenih metoda.

sl.1 Određivanje neutralne zone metodom indukcije

45

b) izmjenična metoda

Ova se metoda koristi istom fizikalnom činjenicom kao i prethodna. Razlika je u tome da se uzbudni napon trajno napaja, ali sada izmjeničnom strujom. Direktno na kolektoru se mjeri inducirani napon pojedinih svitaka, dakle mjeri se napon između dviju susjednih lamela. Maksimum ovog napona javlja se za onaj svitak koji se nalazi u neutralnoj zoni, pa se prema tom maksimumu određuje položaj neutralne zone. Dobro je četkice podignuti s kolektora (podložiti ih) kako na rezultat ne bi utjecalo kratko spajanje pojedinih lamela četkicom, odnosno kako bi se izbjegao eventualni utjecaj loše ubrušenosti četkica. Isto se tako može određivati položaj neutralne zone i kad nosač četkica uopće nije postavljen (sl.2a i 2b).

a) shema spoja

b) naponi među susjednim lamelama

sl.2 Određivanje neutralne zone izmjeničnom metodom

46

c) metoda momenta

Ako se pomoćni polovi i namot armature istosmjernog kolektorskog stroja napajaju istosmjernom strujom, neće se pojaviti nikakvi moment na osovini ako su četkice točno u neutralnoj zoni. U protivnom će se na osovini osjetiti zakretni moment, pa se opažanje momenta može koristiti za postavljanje nosača četkica u neutralnu zonu.

d) usporedba karakteristika

Usporedbom karakteristika za oba smjera vrtnje može se utvrditi dobar položaj četkica u neutralnoj zoni. Naime, podudarnost karakteristika za oba smjera vrtnje pokazuje da su četkice dobro postavljene u neutralnu zonu.

3. Provedba metode indukcije i izmjenične metode

Provedba metode indukcije

Na način opisan u toč.2a) provede se utvrđivanje položaja i udesi neutralna zona. Nakon pritezanja vijka koji učvršćuje položaj nosača četkica treba ponovno kontrolirati položaj neutralne zone, jer prilikom pritezanja može doći do pomaka iz neutralne zone.

S obzirom da uzbudni namot ima veliki induktivitet dobro je paralelno s uzbudnim namotom spojiti nul-diodu kaja će omogućiti, pri isklopu istosmjernog izvora, postepeno opadanje struje u uzbudnom namotu, odnosno njeno zatvaranje preko nul-diode (sl.1).

Provedba izmjenične metode

Prema toč.2b) i slici 2a postavi se napajanje uzbudnog namota. U najvećem broju slučajeva, priključkom izmjeničnog izvora 50Hz iznosa napona jednakog kao što je nazivni napon uzbudnog namota, poteče izmjenična struja bitno manja od nazivne uzbudne struje (nekoliko postotaka nazivne struje), sve zbog utjecaja induktivnog otpora uzbudnog namota koji je znatan, međutim u pravilu je i ta veličina struje dovoljna da inducirani naponi koji se mjere na susjednim lamelama budu veličine prikladne za mjerenje. Kod strojeva s lameliranim magnetskim krugom i uz podignute četkice ne treba očekivati tškoće kod primjene ove metode, ali u slučaju masivne izvedbe magnetskog kruga i uz eventualno spuštene četkice treba paziti na utjecaj vrtložnih struja i opasnosti (oštećenje četkica i kolektora) zbog induciranih struja u svitku koji je kratko spojen četkicom na kolektoru.

Izmjerene inducirane napone među susjednim lamelama prikladno je ucrtati u dijagram pri čemu se na apscisu nanosi redni broj lamele a na ordinatu izmjereni napon (sl.2b). Tada položaj maksimuma induciranog napona pokazuje i položaj neutralne zone. Kako je najčešće taj maksimum slabo izražen treba njegov položaj određivati povlačenjem simetrale na hrptove krivulje induciranog napona.

Primjena metode je opisana za jednovojne petljaste namote armature. Za druge vrste namota je također primjenjiva, ali se tada, npr. kod valovitih namota, ne mjeri samo napon jednog svitka nego cijele grupe svitaka, ili treba mjeriti napon ne na susjednim, nego za jednu lamelu razmaknutim lamelama (za dvovojne namote npr.) i tome slično.

U slučajevima specifičnog spoja namota kolektorskog stroja, kad se može dogoditi da uzbudna struja eventualno teče i nekim namotima u poprečnoj osi stroja, moraju se oni odspojiti, jer se u protivnom, ovom metodom, dobivaju posve pogrešni rezultati.

47

205 BAŽDARNE KRIVULJE GUBITAKA

Cilj vježbe:

Određivanje baždarnih krivulja istosmjernog stroja

Zadatak vježbe:

1.Za različite uzbudne struje snimiti ovisnost Po = f(n)i = konst. 2.Izvršiti korekciju za električke gubitke u četkicama i namotu armature i pomoćnih polova

Po' = Po - 2 Io - (Ra + Rpp) ⋅ I

3.Korigiranu karakteristiku prikazati u dijagramu.

4.Izračunati i prikazati u dijagramu teretne gubitke istosmjernog stroja, za 20oC i pogonski toplo stanje (75oC).

5.Na osnovi nacrtanih krivulja odrediti korisnost stroja za nazivnu radnu točku. Gubitke u uzbudi pokriva nezavisni izvor.

Opis vježbe:

1.Baždarenje istosmjernog stroja 2.Strujno ovisni gubici 3.Gubici praznog hoda 4.Provedba mjerenja baždarnih krivulja

1. Baždarenje istosmjernog stroja

Kod mnogih ispitivanja električnih strojeva koristi se istosmjerni kolektorski stroj kao stroj za pogon, odnosno opterećenje. Tada je potrebno poznavati gubitke stroja za bilo koje pogonsko stanje. U tu svrhu se provodi baždarenje istosmjernog stroja, tj. pojedinačno se određuju gubici za pojedina pogonska stanja.

2. Strujno ovisni gubici

Gubitke ovisne o struji opterećenja (struji armature) čine:

-gubici u bakru armature I2Ra -gubici u bakru svih u seriju spojenih namota (namot pomoćnih polova, kompenzacijski

namot, dodatni namot serijske uzbude (kompaundacijski) I2RS -gubici uslijed prelaznog otpora na četkicama ΔU⋅I -dodatni gubici (neće se dalje detaljnije razmatrati)

Svaki od ovih gubitaka se može odrediti računski za poznatu vrijednost (izmjerenu) otpora pojedinih namota a preračunatu na pogonski toplo stanje i struju armature kao parametar, odnosno uz poznatu vrstu četkica i time poznati pad napona ΔU~.

Krivulje pojedinih gubitaka pojedinačno se ucrtavaju u dijagram ovisnosti o struji armature (sl.1).

48

sl.1 Strujni gubici istosmjernog stroja

3. Gubici praznog hoda

Istosmjerni stroj se priključuje, uz nezavisnu uzbudu kao konstantni parametar, na mrežu te radi u motorskom radu u praznom hodu. Snaga koju uzima armaturni krug, iz istosmjerne mreže, su gubici praznog hoda. Pri tome se uzbudni gubici pokrivaju iz nezavisnog izvora kojim se napaja uzbudni namot.

Tzv. "uži gubici praznog hoda" se dobivaju ako se od gubitaka praznog hoda, koji se dobivaju mjerenjem, odbiju strujno ovisni gubici za navedeno strujno opterećenje (u praznom hodu), a koji se dobivaju računski prema toč. 2.

Uži gubici praznog hoda prikazuju se u ovisnosti o brzini vrtnje uz uzbudnu struju kao parametar (sl.2).

sl.2 Uì gubici praznog hoda istosmjernog stroja

sl.2 Krivulja užih gubitaka praznog hoda

49

4. Provedba mjerenja baždarnih krivulja

Istosmjerni motor s nezavisnom uzbudom priključuje se na istosmjernu mrežu u motorski rad neopterećen na osovini (sl.3) a uzbuđen iz posebnog nezavisnog izvora. Za različite uzbudne struje (kao konstantni parametar) mijenja se brzina vrtnje promjenom napona istosmjerne mreže a očitava se snaga uzeta iz mreže (UI).

Određuju se uži gubici praznog hoda Po' te ucrtavaju u dijagram u ovisnosti o brzini vrtnje. Računaju se strujno ovisni gubici i ucrtavaju u dijagram u ovisnosti o struji armature.

motor je u praznom hodu - neopterećen na osovini

sl.3 Shema spoja snimanja baždarnih krivulja

50

206 KRIVULJA MAGNETIZIRANJA (petlja histereze)

Cilj vježbe:

Utvrđivanje magnetskog stanja i prilika u magnetskom krugu kolektorskog stroja.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti karakteristiku zasićenja U = f(Im)n = konst. od - Umax do +Umax (cijelu petlju histereze), Umax = 110 - 125% Un.

2.Snimljenu karakteristiku prikazati u dijagramu i očitati nazivnu uzbudu praznog hoda Imo.

Opis vježbe:

1.Krivulja magnetiziranja

2.Generatorska metoda

3.Motorska metoda

4.Provedba snimanja karakteristike magnetiziranja

1. Krivulja magnetiziranja

Krivulja magnetiziranja (karakteristika praznog hoda, petlja histereze) prikazuje ovisnost induciranog napona E (koji je jednak naponu na stezaljkama stroja U u praznom hodu) u ovis-nosti o uzbudnoj struji Im uz konstantnu brzinu vrtnje (sl.1).

Uzbudnu struju treba podići do najveće vrijednosti pa je zatim samo smanjivati do nule, zatim joj promijeniti smjer te je samo podizati do najveće negativne vrijednosti i na isti način vratiti natrag do početne vrijednosti. Ovo treba činiti na ovaj način zato da se stalno ostane na istoj petlji histereze. Mijenjajući uzbudnu struju u cijelom navedenom rasponu dobiva se cijela petlja histereze.

Petlja histereze je u pravilu uska pa se često radi s nekom srednjom krivuljom magnetiziranja. Kada je petlja histereze dovoljno široka, radi se na silaznoj grani krivulje.

51

sl.1 Krivulja magnetiziranja istosmjernog generatora

2. Generatorska metoda

Kod ove metode ispitivani stroj radi kao generator u praznom hodu. Dakle, treba imati pogonski stroj koji održava vrtnju konstantnom brzinom vrtnje. Promjenama uzbudne struje, na način naveden u toč.1., mijenja se inducirani napon opisujući cijelu petlju histereze.

Snimanje se može provesti i kod brzine vrtnje različite od nazivne jer se inducirani napon E' lako preračunava s neke druge brzine n' na nazivnu brzinu n jednostavno proporcionalno promjeni brzine ( E=E' n/n' ).

3. Motorska metoda

Za motorsku metodu nije potreban pogon. Ispitivani stroj se priključuje na istosmjernu mrežu promjenjivog napona kao motor u praznom hodu, dok se uzbuda napaja iz posebnog nezavisnog izvora.

Povišenjem napona U istosmjerne mreže povećat će se brzina vrtnje n. Ako se tada poveća uzbudna struja da se brzina vrtnje opet smanji na onu početnu kod koje se snima karak-teristika zasićenja, dobiva se par vrijednosti U,Im za n = konst. Uz pretpostavku pada napona od 1 V po četkici inducirani napon će biti: E = U-2

te imamo sve podatke za crtanje karakteristike zasićenja

|) I( f = E .konst =n m

52

4. Provedba snimanja karakteristike magnetiziranja

Generatorski postupak

Shema spoja za snimanje prema generatorskom postupku prikazana je na sl.2. Postupak treba provesti prema toč.2.

sl.2 Shema spoja snimanja krivulje magnetiziranja istosmjernog generatora

Motorski postupak

Shema spoja za snimanje prema motorskom postupku prikazana je u vježbi BAŽDARNE KRIVULJE GUBITAKA, sl.3. Postupak mjerenja je prema toč.3.

Neće biti moguće snimanjem odrediti cijelu karakteristiku zasićenja jer se u motorskom radu uzbudna struja ne smije spustiti sasvim nisko (nestabilnost brzine vrtnje) ali to u najvećem broju slučajeva ne stvara teškoće jer je zanimljiva karakteristika zasićenja u radnom području stroja, a to je oko koljena karakteristike zasićenja, a u području, koje se (zbog male uzbudne struje) teško snima, ova je karakteristika linearna (pravac).

53

207 VANJSKE KARAKTERISTIKE NEZAVISNO UZBUĐENOG GENERATORA

Cilj vježbe:

Utvrđivanje svojstava stroja kao izvora istosmjernog napona (struje) mjerenjem ovisnosti napona o struji opterećenja u generatorskom radu.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti vanjsku karakteristiku generatora s nezavisnom uzbudom Ua = f(Ia), n = konst., Im = konst.

2.Karakteristiku snimiti:

a) bez kompaundacije,

b) s kompaundacijom,

c) s protukompaundacijom.

3.Snimljene krivulje prikazati u dijagramu.

4.Očitati sa krivulja nominalne podatke

Opis vježbe:

1.Vanjska karakteristika

2.Kompaundacija i protukompaundacija

3.Snimanje vanjskih karakteristika

1. Vanjska karakteristika

Vanjska karakteristika nezavisno uzbuđenog generatora prikazuje ovisnost napona na stezaljkama U o struji opterećenja I uz konstantnu uzbudnu struju Im i konstantnu brzinu vrtnje n (sl.1).

Ova karakteristika pokazuje blago opadanje napona s porastom struje opterećenja (karakteristika je tvrda), zbog pada napona na otporima u krugu armature od struje opterećenja (struje armature) i zbog reakcije armature koja izaziva smanjenje magnetskog toka (sl.1).

Takav oblik vanjske karakteristike istosmjernog nezavisno uzbuđenog generatora pokazuje da će u slučaju kratkog spoja struja biti veoma velika s velikom opasnošću prvenstveno za sklop kolektor-četkice (kolektorska kružna vatra).

.konst =n konst, = I |) I ( f = U m

54

a) prirodna

b) kompaudirana

c) protukompaudirana

sl.1 Vanjske karakteristike nezavisno uzbuđenog istosmjernog generatora

sl.2 Shema spoja nezavisno uzbu|enog generatora za desni smjer vrtnje

2. Kompaundacija i protukompaundacija

Doda li se nezavisno uzbuđenom generatoru dodatni namot serijske uzbude (kojim teče struja opterećenja) i spoji li se na takav način da njegovo protjecanje pomaže osnovnom protjecanju nezavisne uzbude (pojačava glavni magnetski tok) dobiva se generator s kompaundacijom (sl.2a). Ovakvim dodavanjem kompaundacije kompenziraju se padovi napona pod opterećenjem pa se odgovarajućim dimenzioniranjem (izborom odgovarajućeg broja zavoja serijskog namota) postiže vanjska karakteristika generatora sa znatno manjim opadanjem napona pod opterećenjem, tj. postiže se praktički približno konstantan napon generatora u cijelom opsegu opterećenja (sl.1). U slučaju izrazito jakog utjecaja serijskog namota može se postići i povećanje napona s opterećenjem.

Spoji li se serijski namot tako da njegovo protjecanje izaziva smanjenje glavnog magnetskog toka dobiva se generator s protukompaundacijom (sl.2b). Tada će vanjska karak-teristika biti još mekša, s izrazititijim padom napona pod opterećenjem, nego kod tzv. prirodne karakteristike (sl.1).

55

3. Snimanje vanjskih karakteristika

Snimanje se provodi prema shemi na sl.3. Pogonskim motorom se osigurava konstantna brzina vrtnje, a ispitivani generator se tereti na promjenjivi otpornik. Nezavisni izvor osigurava konstantnu uzbudu generatora.

Za istu vrijednost uzbude (nazivnu uzbudu) snimaju se prirodna karakteristika, karakteristike s kompaundacijom i protukompaundacijom.

sl.3 Shema spoja snimanja vanjske karakteristike nezavisnog ist. generatora

56

208 VANJSKE KARAKTERISTIKE POREDNO UZBU\ENOG GENERATORA

Cilj vježbe:

Upoznavanje svojstava poredno uzbuđenog generatora; samouzbuđivanje, vanjska karakteristika.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti vanjsku karakteristiku generatora s porednom uzbudom Ua = f(Ia), n = konst., Rm = konst.

2.Karakteristiku snimiti:

a) bez kompaundacije

b) s kompaundacijom

c) s protukompaundacijom

3.Snimljene krivulje prikazati u dijagramu.

4.S krivulja očitati nazivne podatke.

Opis vježbe:

1.Uzbuđivanje porednog generatora (samouzbuda)


3.Snimanje vanjske karakteristike

1. Uzbuđivanje porednog generatora

Kod porednog generatora uzbudni namot se napaja sa stezaljki armaturnog namota (sl.1). Ako su ispunjeni potrebni uvjeti za tzv. samouzbudu, napon remanencije generatora će potjerati neku malu struju uzbude koja će izazvati povećanje napona armature. Ovo povećanje napona izaziva daljnje povećanje uzbudne struje i proces se nastavlja sve dok se generator ne uzbudi. Da bi proces samouzbuđivanja tekao na ovaj način moraju biti ispunjeni slijedeći uvjeti:

a)stroj mora imati napon remanencije ispravnog polariteta

b)ukupni otpor uzbudnog kruga ne smije biti prevelik, mora postojati sjecište pravca tog otpora i karakteristike magnetiziranja (sl.2)

Nije li ispunjen uvjet a) (novi stroj koji nema napona remanencije ili pogrešni spoj) neće niti započeti uzbuđivanje ili će se stroj sasvim razbuditi, napon će se još smanjiti u odnosu na napon remanencije.

Prevelik ukupni otpor uzbudnog kruga, kad je nagib pravca tog otpora veći od početnog nagiba karakteristike magnetiziranja, neće omogućiti uzbuđivanje, pa otpor treba smanjiti.

57

sl.1 Poredni generator

sl.2 Karakteristika magnetiziranja

i pravac samouzbude

58


Vanjska karakteristika porednog generatora pokazuje ovisnost napona generatora (U) o struji opterećenja (I) uz konstantnu brzinu vrtnje (n) i konstantni otpor uzbudnog kruga (R).

U području radnih opterećenja (od I=0 do I=1,5In) vanjska je karakteristika vrlo slična vanjskoj karakteristici nezavisno uzbuđenog generatora (sl.3). Napon uzbude se pri tim opterećenjima malo mijenja pa odatle ta sličnost. Ipak, karakteristika je nešto mekša od one nezavisnog generatora jer s porastom struje opada uzbudni napon (armaturni napon). Pri znatnijim porastima struje, a osobito već blizu kratkog spoja, dolazi do naglog razbuđivanja generatora, napon opada i struja se smanjuje na veličinu koju određuje napon remanencije.

Kompaundacija i protukompaundacija utječu, u području radnih opterećenja, na vanjsku karakteristiku porednog generatora na sličan način kao i kod nezavisno uzbuđenog generatora.

.konst = R konst, =n | ) I ( f = U m

59

sl.3 Vanjske karakteristike poredno uzbuđenog istosmjernog reneratora

3. Snimanje vanjske karakteristike

Snimanje se provodi prema shemi na sl.4. Pogonskim motorom se osigurava konstantna brzina vrtnje, a ispitivani generator se tereti na promjenjivi otpornik. Otpornik u uzbudnom krugu se drži na konstantnoj vrijednosti koja u praznom hodu daje nazivni napon.

Za istu vrijednost otpora u uzbudi snimaju se prirodna karakteristika, karakteristike s kompaundacijom i protukompaundacijom.

sl.4 Shema spoja snimanja vanjske karakteristika

porednog istosmjernog generatora

60

209 KARAKTERISTIKE REGULACIJE ISTOSMJERNOG STROJA

Cilj vježbe:

Utvrđivanje svojstava istosmjernog stroja i njegove stabilnosti u generatorskom i motorskom radu mjerenjem ovisnosti struje uzbude o struji armature.

Zadatak vjebe:

1.Snimiti karakteristike regulacije istosmjernog stroja s nezavisnom uzbudom

Im = f( I ) n = konst, U = konst. a) bez kompaundacije - prirodna karakteristika

b) s kompaundacijom,

c) s protukompaundacijom

za generatorski i motorski rad

2.Snimljene karakteristike prikazati u dijagramu

3.Odrediti stabilnost stroja za sve slučajeve

Opis vježbe

1.Karakteristike regulacije

2.Kompaundacija i protukompaundacija

3.Snimanje karakteristika regulacije

1. Karakteristike regulacije

Karakteristike regulacije nezavisno uzbuđenog istosmjernog stroja prikazuju ovisnost uzbudne struje Im o struji armature I uz konstantni napona na stezaljkama (U) i konstantnu brzinu vrtnje n za generatorski i motorski rad (sl.1).

U generatorskom radu pri porastu struje armature I valja povećavati struju uzbude Im kako bi se uz konstantnu brzinu vrtnje održao i konstantni napon U, dok u motorskom radu treba pri povećavanju opterećenja za održavanje brzine vrtnje konstantnom, smanjivati uzbudnu struju.

Pri većim opterećenjima se može javiti nestabilnost koja se u motorskom radu očituje potrebom povećanja uzbude, tj. za istu uzbudnu struju mogu se dobiti dvije različite struje opterećenja!

61

2. Kompaundacija i protukompaundacija

Kompaundacija stroja u generatorskom radu dijelom smanjuje potrebu za povećanjem uzbudne struje, a kod jake kompaundacije treba uzbudnu struju čak smanjivati s opterećenjem čemu odgovara nestabilni rad generatora.

U motorskom radu kompaundiranom stroju treba još više povećavati uzbudu (nego u slučaju prirodne karkateristike)-motor postaje stabilniji.

Protukompaundacija kod generatora traži povećanje uzbude s opterećenjem i stabilizira generator, dok kod motora traži smanjenje uzbude do nekog opterećenja a zatim povećanje - javlja se nestabilnost motora.

Treba uočiti da isti električni spoj namota za kompaundaciju pri generatorskom radu odgovara protukompaundaciji pri prelasku u motorski rad (mijenja se smjer struje armature, a time i smjer struje u kompaundnom namotu serijske uzbude ali bez promjene smjera struje u namotu osnovne - nezavisne uzbude).

a) prirodna

b) kompaudirana

c) protukompaundirana

U = konst

n = konst

sl.1 Krivulje regulacije istosmjernog stroja

62

3. Snimanje karakteristika regulacije

Snimanje se provodi prema shemi na sl.2. Za svako promijenjeno opterećenje uzbudom se udesi konstantni napon i konstantna brzina vrtnje za motorski i generatorski rad.

Karakteristike regulacije se snimaju za istu vrijednost osnovne uzbude (nezavisnu uzbudu) i to prirodna, s kompaundacijom i s protukompaundacijom, sve pri konstantnom nazivnom naponu.

sl.2 Shema spoja karakteristika regulacije istosmjernog stroja

63

210 VANJSKA KARAKTERISTIKA NEZAVISNO UZBUĐENOG MOTORA

Cilj vježbe:

Mjerenjem ovisnosti brzine vrtnje o struji (momentu) opterećenja utvrditi ona svojstva istosmjernog motora koja karakteriziraju njegovo ponašanje prema radnom mehanizmu.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti karakteristike brzine vrtnje istosmjernog motora s nezavisnom uzbudom

a) bez kompaundacije,

b) s protukompaundacijom,

c) s kompaundacijom.

n = f( Ia ) U = konst, Im = konst. 2.Snimljene karakteristike prikazati u dijagramu.

3.Odrediti u kojem dijelu karakteristike stroj radi u stabilnom a gdje nestabilnom režimu rada.

Opis vježbe:


2.Regulacija poljem i naponom

3.Stabilnost



Vanjska karakteristika nezavisno uzbu|enog motora pokazuje ovisnost brzine vrtnje motora n o struji opterećenja I uz konstantni napon U te konstantnu struju uzbude Im (sl.1).

Brzina vrtnje blago opada s porastom opterećenja (tvrda vanjska karakteristika). Uz konstantnu uzbudnu struju (magnetski tok) motor se vrti tolikom brzinom vrtnje da inducirani napon bude toliki da on uvećan za sve padove napona u armaturnom krugu, a koji ovise o struji opterećenja, bude jednak konstantnom narinutom naponu (prema II Kirchoffovom zakonu). Pri tome je struja opterećenja (armature) tolika da s magnetskim poljem proizvede potrebni moment jednak momentu tereta.

.konst = Ikonst, = U| ) I ( f =n m

64

a) prirodna

b) kompaudirana

c) protukompaudirana

sl.1 Karakteristike brzine vrtnje nezavisno uzbuđenog istosmjernog motora

2. Regulacija poljem i naponom

Kako je inducirani napon proporcionalan brzini vrtnje i magnetskom toku može se pisati

a za motor za armaturni krug II. Kirchoffov zakon glasi

Iz navedene dvije relacije se dobiva

Kako su svi padovi napona u armaturnom krugu mali prema naponu U može se reći da brzina vrtnje praktički proporcionalno ovisi o naponu.

O veličini magnetskog toka (polja) brzina vrtnje ovisi obratno proporcionalno.

Dakle, brzina vrtnje istosmjernog nezavisnog (porednog) motora može se mijenjati promjenama napona U (regulacija naponom), gdje viši napon daje veću brzinu vrtnje, i promjenom uzbudne struje Im koja izaziva promjenu magnetskog toka (regulacija poljem), gdje veća uzbudna struja daje manju brzinu vrtnje.

Promjena brzine vrtnje se ne odvija obratno proporcionalno promjeni uzbudne struje, jer zbog zakrivljenosti (zasićenja) karakteristike magnetiziranja magnetski tok nije proporcionalan uzbudnoj struji.

n Uk = E ••

U + R I + E = U c∆•

Uk

) U - R I- I U( =n c

•∆••

65

3. Stabilnost

Kod većih opterećenja dolazi uslijed djelovanja reakcije armature do smanjenja magnetskog toka (unatoč konstantne uzbudne struje), što dovodi do nekontroliranog porasta brzine vrtnje (naravno i do porasta armaturne struje), odnosno kaže se, motor postaje nestabilan (povećanje tereta izaziva povećanje brzine vrtnje!).

Dodatni serijski namot, koji može biti spojen za kompaundaciju ili protukompaundaciju, utjecat će na vanjsku karakteristiku a i na stabilnost motora. Kompaundacija će jačati glavno polje s opterećenjem pa će djelovati u smislu smanjivanja brzine vrtnje, odnosno djelovat će stabilizirajuće, dok će protukompaundacija samo pojačavati destabilizirajuće djelovanje reakcije armature.

4. Snimanje vanjske karakteristike

Snimanje se provodi prema shemi na sl.2. Napon na motoru i struja uzbude se drže konstantnim, dok se promjene opterećenja ostvaruju opteretnim generatorom terećenim na otpornik.

Za istu vrijednost napona i uzbudne struje snimaju se prirodna karakteristika, karakteristike s kompaundacijom i protukompaundacijom

sl.2 Shema spoja snimanja motorskih karakteristika istosmjernog stroja

u povratnom radu

211 PAD NAPONA NA ČETKICI; CRNI POJAS KOMUTACIJE

66

Cilj vježbe

Upoznavanje osnovnih svojstava sklopa kolektor, držači, četkice, tipičnih karaktera komutacije, te metoda za njihovo određivanje.

Zadatak vježbe:

1.Uz U = Un i I = 0 - 150% In snimiti krivulju pada napona na četkici i odrediti komutacijsko stanje stroja

2.Krivulje prikazati na dijagramu

3.Uz U = Un i I = 0 - 150% In snimiti crni pojas komutacije u generatorskom (motorskom) režimu rada.

4.Krivulje prikazati na dijagramu

5.Odrediti komutacijsko stanje stroja

6.Izračunati eventualno potrebnu korekciju zračnog raspora pomoćnog pola

7.Usporediti rezultate pokusa crnog pojasa sa snimanjem pada napona po četkici

Opis vježbe:

1.Karakter komutacije

2.Krivulja pada napona na četkici

3.Crni pojas komutacije

4.Snimanje karaktera komutacije i udešenosti pomoćnih polova

1. Karakter komutacije

Na odvijanje procesa komutacije utječe veoma veliki broj faktora mehaničke, kemijske, električke i termičke prirode.

Zato je ispitivanje komutacije veoma složen postupak, a tumačenje dobivenih rezultata traži veliko iskustvo i dobro poznavanje problematike.

Prema načinu promjene struje u svitku koji komutira mogu se razlikovati tri osnovna tipa komutacije:

- linearna komutacija

- natkomutacija

- potkomutacija

Na slici 1a prikazana je krivulja promjene struje u svitku koji komutira za navedena tri slučaja. Za dobru komutaciju se zahtijeva stanje blage natkomutacije.

2. Krivulja pada napona na četkici

67

Utvrđivanje karaktera komutacije može se provesti snimanjem pada napona na četkici u toku komutacijskog procesa pod opterećenjem. Između oblika krivulje pada napona po četkici i toka struje svitka u komutaciji može se uspostaviti veza koja je za navedena tri karaktera komutacije prikazana na sl.1b.

Snimanje se provodi u vrtnji i pod opterećenjem tako da se snima napon između svornjaka držača četkica i kolektora i to na tri mjesta: na ulaznom bridu četkice, u sredini četkice i na izlaznom bridu četkice u smjeru vrtnje prislanjanjem odgovarajućeg mjernog šiljka (npr. grafitni šiljak) direktno na kolektor.

sl.1 Osnovni tipovi komutacije i pad napona na četkici

3. Crni pojas komutacije

Mjerenje crnog pojasa komutacije (područja rada u kome stroj radi bez iskrenja) provodi se na čitavom području opterećenja u kome se stroj može naći.

Stroj se optereti, a iz pomoćnog istosmjernog izvora niskog napona šalje se dodatna struja kroz namot pomoćnih polova (sl.3). Zbog pada napona na pomoćnom polu, koji je veći od praga dioda ispravljača (2⋅0.8 V) u seriju s izvorom mora se ubaciti jedna ili više dodatnih dioda, inače kod oduzimanja struje pomoćnh polova pad napona na pomoćnom polu je dovoljno velik da protjera nekontroliranu struju kroz ispravljač.

Mjeri se struja armature i dodatna struja kroz namot pomoćnih polova. Za svaku se struju opterećenja mijenja dodatna struja, te se odredi gornja i donja vrijednost kod koje počinje iskrenje. Te vrijednosti u relativnim iznosima Id/In nacrtane iznad struje opterećenja I/In na apscisi daju crni pojas komutacije na temelju koga se može procijeniti djelovanje pomoćnih polova (sl.2). Ocjenjuje se potrebna vrijednost Id/In koja bi u čitavom području opterećenja dala zadovoljavajuću komutaciju. Iz tih rezultata se može zaključivati i na eventualnu korekciju raspora pomoćnih polova čime se utječe na pojačavanje ili slabljenje njihovog djelovanja.

68

sl.2 Crni pojas komutacije istosmjernog stroja

4. Snimanje karaktera komutacije i crnog pojasa komutacije

Za konkretni stroj treba prema shemi na sl.3 i načinu iz toč.2 i 3 snimiti pad napona na četkici i crni pojas komutacije.

Iz dobivenih rezultata treba zaključiti o karakteru komutacije i eventualno potrebnoj korekciji pomoćnih polova.

sl.3 Shema spoja snimanja crnog pojasa komutacije istosmjernog stroja

69

212 VANJSKE KARAKTERISTIKE ISTOSMJERNOG MOTORA

SA SERIJSKOM UZBUDOM

Cilj vježbe:

Mjerenjem ovisnosti brzine vrtnje o struji (momentu) opterećenja utvrditi ona svojstva istosmjernog motora koja karakteriziraju njegovo ponašanje prema radnom mehanizmu.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti karakteristike brzine vrtnje istosmjernog motora sa serijskom uzbudom u ovisnosti o struji armature za slijedeće slučajeve:

a) prirodna karakteristika (U = Un)

b) prirodna karakteristika (U = Un/2)

c) predotpor u armaturnom krugu (Rp = Un / (2 ⋅ In), U = Un) d) šentirana armatura (U = Un, Iš = In/2)

e) šentirana uzbuda (U = Un, Iš = I/4)

2.Snimljene karakteristike prikazati u dijagramu

Opis vježbe:




Vanjska karakteristika istosmjernog motora sa serijskom uzbudom (sl. 1.) prikazuje ovisnost brzine vrtnje motora n o struji opterećenja I uz konstantni napon U.

Osnovna jednadžba za brzinu vrtnje istosmjernog motora glasi:

R - otpor svih namota spojenih u seriju

Jednadžba vrijedi dakako i za serijski uzbuđeni motor, samo su elementi drukčije povezani, pa motor ima bitno drugačije karakteristike.

.konst = U|) I ( f =n

Uk

2 - R I - U =n e

•

70

Za razliku od nezavisno uzbuđenog motora iznos magnetskog toka ne može se više nezavisno podešavati jer je uzbuda nužno protjecana armaturnom strujom.

Magnetski tok i struja motora I su proporcionalni u području malih uzbuda (nezasićen magnetski krug):

U nezasićenom području vrijedi za tok i moment:

kΦ - koeficijent proporcionalnosti između struje i magnetskog toka

Poraste li struja armature znatnije, magnetski krug se zasiti pa za moment motora vrijedi:

Suvremeni motori opće namjene prilično su zasićeni već kod nazivne snage. Zato im se vanjska krakteristika (n = f(M)) mijenja od kvadratne hiperbole pri malim opterećenjima, koja se sve viće "izravnava" kako opterećenje raste, do približno pravca kod velikih tereta (struja).

Zbog svojstva da serijski motor razvija veliki moment pri malim brzinama i mali moment pri velikim brzinama idealan je za upotrebu u vuči. Današnji stupanj razvoja reguliranih elektromotornih pogona omogućava postizanje sličnih karakteristika i sa nezavisno uzbuđenim motorima. Primjena ovakvih reguliranih elektromotornih pogona potiskuje upotrebu serijskih motora.

Istosmjerni motor sa serijskom uzbudom u praznom hodu uzima iz mreže malu struju. Kako je to ujedno i struja magnetiziranja, tok Φ bit će mali i motor će se morati vrtjeti velikom brzinom. Brzina vrtnje u praznom hodu može biti znatno veća od nazivne. Na tim brzinama vrtnje javljaju se velika mehanička naprezanja na rotor, koja mogu dovesti do uništenja motora.

Da bi se uklonio taj neugodan nedostatak pri rasterećenju, šentira se armatura motora. U tom režimu rada uzbudna struja se razlikuje od struje armature:

Šentiranjem armature serijski uzbudni namot preuzima i funkciju porednog namota, pa u praznom hodu motor ima konačnu brzinu vrtnje (sl. 1.d)

I = I m

I k = •φφ

I k k = I k = M 2mm •••• φφ

I k M konst m ••== φφ

I + I = I _m

71

2. Snimanje vanjskih karakteristika

2.1. Snimanje prirodne karakteristike za U = Un i U = Un/2 provodi se prema shemi na slici 2a,b. Korekcije osnovne sheme za snimanje vanjskih karakteristika sa predotporom u armaturi na slici 2c, sa šentiranom armaturom na slici 2d, a sa šentiranom uzbudom dana je na slici 2e.

Pri rasterećenju motora potrebno je paziti da ne dođe do pobjega.

2.2. Kod velikih strojeva iz sigurnosnih razloga (velika opasnost od pobjega) snimanje vanjske karakteristike serijskog motora izvodi se u spoju s nezavisnom uzbudom, snimanjem familije krivulja opterećenja za različite uzbudne struje. Karakteristika serijskog motora dobiva se rekonstrukcijom snimljene familije krivulja. Sa svake snimljene karakteristike uzima se po jedna točka. Odabre se ona točka za koju vrijedi: Im = I jer ta odgovara serijski uzbuđenom stroju.

a) prirodna

b) pola napona

c) predotpor u

armaturi

d) šent u armaturi

e) šent u uzbudi

sl.1 Karakteristike brzine vrtnje istosmjernog motora sa serijskom uzbudom

72

sl.2 Shema spoja snimanja karakteristika serijskog istosmjernog motora

73

III ASINHRONI STROJEVI

74


Cilj vježbe:


Zadatak vježbe:

1.S natpisne pločice ispitivanog stroja očitati potrebne podatke stroja: Un, In, Pn, nn, te proizvođača i serijski broj stroja (ili inventarski broj).

2.Odrediti vrstu namota stroja

Opis vježbe:

1. Natpisna pločica

Redovito su na natpisnoj pločici asinhronog stroja navedeni podaci za: napon, struju, snagu, brzinu vrtnje, (za kolutni stroj napon na otvorenim stezaljkama rotora i nazivna struja rotora), spoj namota, vrstu zaštite, vrstu pogona, godinu proizvodnje, klasu izolacije pojedinih namota, propisi kojima odgovara gradnja stroja, intermitenciju, tvornički broj, tip, vrstu izvedbe, naziv proizvođača.

Natpisna pločica ima zadaću da dade osnovne podake o gradnji stroja te o njegovim mogućnostima u eksploataciji.

Svaka veća intervencija na stroju zahtijeva izmjenu ili dopunu natpisne pločice (npr. pri prematanju, promjeni načina hladjenja i sl.) s obaveznom naznakom imena izvo|đača ovih pro-mjena.

2. Namoti asinhronog stroja

Namoti asinhronog stroja :

-statorski namot (višefazni ili jednofazni; trofazni spojen u trokut ili zvijezdu)

-rotorski namot (kavezni ili kolutni)

75

302 OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE

Cilj vježbe:

1.Provjera stanja izolacije stroja prije puštanja u pogon

2.Upoznavanje metoda mjerenja otpora namota, provedba mjerenja otpora namota U-I metodom na konkretnom stroju.

Zadatak vježbe:

1. Ispitati stanje izolacije ispitivanog stroja pomoću mjerača izolacije

2. Izmjeriti otpor svih namota asinhronog stroja

Ukoliko otpor voltmetra unosi pogrešku mjerenja, korigirati izmjereni otpor.

3. Rezultate mjerenja preračunati:

- na 20oC

- na pogonski toplo stanje (75oC)

4. Skicirati raspored stezaljki stroja

5. Rezultate mjerenja prikazati u preglednoj tabeli

Opis vježbe:

1. Otpor izolacije namota

2. Metode mjerenja otpora namota

3. U-I metoda mjerenja otpora namota

4. Utjecaj temperature na veličinu otpora

5. Mjerenje otpora namota asinhronog motora

Detaljni opis točaka 1 do 4 nalazi se u opisu vježbe OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE istosmjernog stroja.

5. Mjerenje otpora namota asinhronog motora U-I metodom

Mjerenje se provodi U-I metodom prema vježbi OTPOR NAMOTA istosmjernog stroja (sl.1).

Dodatnim promjenjivim otporom R udešava se veličina mjerne struje. Veličinu mjerne struje treba odabrati prema veličini nazivne struje dotičnog namota i to tako da ne prelazi 10% nazivne struje jer se samo tada može zanemariti povećanje otpora uslijed zagrijavanja koje izaziva mjerna struja.


76

Obavezno se mora zabilježiti temperatura namota (odnosno okoline) kod koje je vršeno mjerenje otpora.


Prije isključivanja struje potrebno je odspojiti voltmetar (milivoltmetar) kako ne bi došlo do njegovog oštećenja zbog induciranja visokog napona pri isključivanju struje u krugu s induktivitetom.

Kod trofaznih izmjeničnih strojeva mjeri se otpor namota između stezaljki (sve tri kombinacije). Ukoliko se mjeri otpor pojedine faze, mora se navesti pogonski spoj stroja, zbog računanja gubitaka u bakru. Kada je poznat otpor između stezaljki, pogonski spoj namota nije nužno poznavati.

Otpor namota kliznokolutnog rotora mjeri se direktno na kliznim kolutima (nelinearni prelazni otpor četkica ne ulazi u otpor namota).

I R 3 = I R 1.5 = P f2

f2

stCu ••••

77


Cilj vježbe:

Upoznavanje načina označavanja stezaljki asinhronih strojeva.

Zadatak vježbe:

1. U smislu propisa odrediti oznake svih stezaljki stroja

2. Skicirati priključnu pločicu s rasporedom stezaljki stroja

Opis vježbe:

1. Oznake stezaljki prema propisima

2. Određivanje oznaka stezaljki


Stezaljke asinhronih strojeva se prema propisima označavaju:

- U, V, W namoti statora spojenog u trokut

- U, V, W, N namoti statora spojenog u zvijezdu s izvedenim zvijezdištem

- U1-U2, V1-V2, W1-W2 namoti statora, ako su izvedena oba kraja

- K, L, M, Q namoti kliznokolutnog rotora spojenog u zvijezdu

2. Određivanje oznaka stezaljki trofaznog asinhronog motora (kontrola spoja namota)

Ukoliko su na stezaljke izvedeni svi krajevi faznih namota, određivanje oznaka provodi se na slijedeći način:

- ommetrom se odredi pripadnost stezaljki pojedinim faznim namotima;

- za svaki fazni namot treba jedan od krajeva namota proizvoljno izabrati i označiti s U2, V2, odnosno W2, te ih međusobno kratko spojiti. Ostale stezaljke su počeci faznih namota U1, V1, W1. Na jedan od faznih namota, npr. na U1-U2 narine se izmjenični napon iznosa U. Između stezaljki U1-V1 i U1-W1 mora se pojaviti napon iznosa 1.5 U (teoretska vrijednost, u praksi 1.2 do 1.3 U), jer su osi namota koji su izvedeni na ove stezaljke pomaknute za 120o el., odnosno 240o el. u odnosu na napajani namot. Između stezaljki V1-W1 mora se pojaviti napon 0 jer je os namota izvedenih na ove stezaljke pod pravim kutom u odnosu na napajani (vidi sliku 1.);

- ukoliko spoj nije ispravan, dobivaju se drugačiji iznosi napona, npr. 0.5 U, U i 1.5 U

- redoslijed stezaljki pri priključivanju na trofazni sistem određuje se tako da se pri priključku sistema L1,L21,L3 na stezaljke UVW dobije desni smjer vrtnje.

- stezaljke se u priključnoj kutiji redovito raspor|đuju na način prikazan na sl.2, kako bi se omogućilo jednostavno prespajanje u zvijezdu ili u trokut.

78

sl.1 Ispravan i neispravan spoj namota

trokut zvijezda

sl.2 Priključak stroja za spoj trokut i zvijezda

79

304 POKUS PRAZNOG HODA

Cilj vježbe:

Utvrđivanje magnetskog stanja i prilika u magnetskom krugu asinhronog stroja.

Zadatak vježbe:

1. Snimiti ovisnost struje i snage koju motor u praznom hodu uzima iz mreže pri naponu od U = 1,2 Un do U = 0,25 Un.

2. Nacrtati karakteristiku praznog hoda Io = f (Uo), krivulju gubitaka Po = f (Uo), te cosϕo=f(Uo).

3. Očitati struju praznog hoda Io, faktor snage cos ϕo i gubitke Po za nazivni napon Un.

4. Nacrtati krivulju užih gubitaka praznog hoda P = f (Uo). 5. Očitati gubitke trenja i ventilacije Ptr,v i ukupne gubitke u željezu

Opis vježbe:

1. Karakteristika zasićenja

2. Gubici u praznom hodu

1. Karakteristika zasićenja

Karakteristika zasićenja prikazuje struju magnetiziranja u ovisnosti o induciranom naponu, što u određenom mjerilu predstavlja uzbudno protjecanje Θ u ovisnosti o magnetskom toku Φ. U praksi se uvijek kao struja Io uzima srednja vrijednost struje sve tri faze, a inducirani napon se zamjenjuje naponom na stezaljkama U.

Kod znatnog sniženja napona u praznom hodu porasti će onaj dio radne komponente struje koji otpada na gubitke trenja i ventilacije (vidi sliku 1). Kako su ti gubici ovisni samo o brzini, koja je u praznom hodu bliska sinhronoj, pri sniženju napona dolazi do povećanja radne komponente struje Io i cosϕ te se zbog toga ne snima karaktristika zasićenja ispod 20-30% nazivnog napona.

Drugi uzrok izlaska iz stanja praznog hoda je porast klizanja. Za održavanje potrebnog momenta trenja i ventilacije (M = k Φ Irot) nužna je veća struja u rotoru (zbog smanjenog toka). Povećanje struje rotora se može postići povećanjem induciranog napona rotora (E = s E20), tj. povećanjem klizanja. Mjerenje prekinuti kad klizanje poraste preko 1% .

Mjerenje se izvodi prema slici 4, od najvećeg napona prema najmanjem.

80

sl.1 Krivulja magnetiziranja asinhronog motora

2. Gubici u praznom hodu

U praznom hodu neopterećenog stroja moraju se iz mreže pokriti:

-gubici u željezu uzrokovani histerezom i vrtložnim strujama PFe1o

-gubici u namotima statora PCu1o

Na račun mehaničke snage pokrivaju se

-gubici zbog trenja i ventilacije Ptr,v

-dodatni gubici P (površinski i pulzacioni gubici koji su uzrokovani utorima statora i rotora, te strujama u praznom hodu)

-dodatni gubici P" (gubici koje statorske struje uzrokuju na površini i na zubima rotora i obrnuto)

U dijagram se unosi (sl.3):

-mjereni gubici praznog hoda Po

-ekstrapolacijom do 0 dobiveni Ptr,v, koji su konstantni u cijelom području. Ekstrapolacija se provodi tako da se nacrta krivulja Po = f(U2). U području 30-70% Un ova krivulja je približno linearna, te se njenom linearnom aproksimacijom do ordinate pouzdano dobije vrijednost Ptr,v, (vidi sl. 2.).

-odbijanjem PCu1o = 1,5 Rst Io od Po, za svaku točku, dobiva se P (uži gubici praznog hoda P = Po - PCu1o)

-razliku između P i Ptr,v čine gubici PFe1 + P + P".

81

sl.2 Aproksimacija gubitaka pomoću kvadratne skale

sl.3 Raspodjela gubitaka praznog hoda asinhronog motora

82

sl.4 Shema spoja pokusa praznog hoda asinhronog motora

83

305 POKUS KRATKOG SPOJA

Cilj vježbe:

Utvrđivanje iznosa struje kod uključivanja, te poteznog momenta.

Zadatak vježbe:

1. Izmjeriti struju, snagu i potezni moment zakočenog motora priključenog na sniženi napon U. Maksimalnu vrijednost sniženog napona podesiti tako da struja ne prelazi vrijednost 3 - 3,5 In. Kontrolirati zagrijavanje mjerenjem otpora namota nakon svake izmjerene točke (sl.1).

2. Prikazati u dijagramu krivulje Ik = f (U), Mk = f (U), cos ϕk = f (U). 3. Preračunati potezni moment i poteznu struju na nazivni napon.

4. Odrediti računski potezni moment Mk iz snage P12

5. Usporediti računski i mjereni potezni moment Mk za nazivni napon; komentirati razliku.

Opis vježbe:

1. Struja kratkog spoja

2. Potezni moment

1. Struja kratkog spoja

Pokus kratkog spoja daje ovisnost struje statora Ik, cos ϕk i momenta zakočenog asinhronog stroja Mk o naponu na stezaljkama (sl.2).

Krivulja Ik = f (U) imala bi linearni karakter a cos ϕk = f (U) bi bio konstanta kada bi djelatni otpori i reaktancije, mjerodavni za veličinu struje kratkog spoja, bili konstante.

Djelatni otpori se znatno mijenjaju sa zagrijanjem. Kako bi se što više eliminirao utjecaj zagrijavanja na izgled karakteristike, vrši se mjerenje što brže. Počinje se s najvišim naponom, koji se za daljnje točke snizuje, tako da se temperatura hladnih namota u početku brzo podigne, a poslije praktično stagnira. Ako je zagrijanje naročito naglo i veliko, potrebno je mjeriti temperaturu namota prije i poslije snimanja svake točke i provesti korekciju.

84

sl.1 Shema spoja snimanja pokusa kratkog spoja asinhronog motora

Glavni faktor, koji kvari linearnost karakteristike Ik = f (U), je ovisnost rasipnih reaktancija o veličini struje. Ako se snima karakteristika samo kod nižih napona i ekstrapolira na nazivni napon po pravcu, dobit će se vrijednosti struje za 20-50% preniske (slika 3). Zbog toga se teži da se mjerenje provodi kodšto većeg napona.

Ako je raspoloživi izvor u ispitnoj stanici slab, može se stroj prespojiti iz Δ u Y, i rezultate mjerenja u Y preračunati na Δ.

85

sl.2 Karakteristike kratkog spoja asinhronog motora

sl.3 Struja kratkog spoja asinhronog motora i njeno preračunavanje na nazivni napon

U - UU - U I = I

tkmj

tknkmjknrac •

I + I = I knknrackn ∆

86

2. Potezni moment

Potezni moment za nazivni napon možemo dobiti na slijedeće načine:

-mjerenjem kod nazivnog napona

-mjerenjem kod sniženog napona i preračunavanjem po kvadratnoj ovisnosti o naponu na nazivnu vrijednost

-računski iz snage koja prelazi sa statora na rotor pri mjerenom naponu i struji kratkog spoja

Ovaj rezultat se mora preračunati na nazivni napon i spoj stroja.

Koja metoda će se primijeniti u konkretnom slučaju ovisi o mogućnostima ispitne stanice i zahtjevanoj točnosti.

ω

ϕωω s

2kstkkk

s

2kstk

s

12kmj

I R 1.5 - cos I U 3 = I R 1.5 - P = P = M•••••••

87

306 POKUS OPTEREĆENJA I NAZIVNI PODACI

Cilj vježbe:

Određivanje nazivnih podataka i usporedba s podacima natpisne pločice

Zadatak vježbe:

1.Kod nazivnog napona snimiti struju, snagu, moment i klizanje asinhronog motora.

2.Prema propisima izračunati korisnu snagu na osovini, koristeći rezultate pokusa praznog hoda.

3.Izračunati cos ϕ, η, M, n, s u ovisnosti o primljenoj snazi.

4.Nacrtati karakteristike opterećenja, te za nazivnu snagu P2 = P2n očitati iz krivulja opterećenja nazivne podatke stroja i usporediti s podacima natpisne pločice.

Opis vježbe:

1. Karakteristika opterećenja

Karakteristike opterećenja su ovisnosti: brzine vrtnje n, klizanja s, snage na osovini P2, gubitaka u motoru Pg, cos ϕ, struje uzete iz mreže I1, korisnosti η i momenta na osovini motora M o snazi uzetoj iz mreže P1 (sl. 1 i 2).

2. Određivanje karakteristika opterećenja iz podataka mjerenja dobivenih pokusom opterećenja i mjerenjem momenta i brzine vrtnje na osovini.

Struja I1, snaga P1 i moment Mmj su mjerene veličine. Pri većim klizanjima brzina vrtnje se također mjeri. Pri brzinama bliskim sinhronoj mjeri se klizanje pomoću stroboskopa.

N -broj prolazaka oznake na rotoru ispod oznake na statoru u vremenu T

T -vremenski interval u kojem se mjeri broj prolazaka oznake na rotoru ispod oznake na statoru

Preračunavanje brzine vrtnje u klizanje i obrnuto vrši se prema izrazu :

100% T

N 2 = s% ••

) s - 1 ( n =n s •

88

sl.1 Krivulje opterećenja asinhronog motora;

struja, ulazna snaga, moment, klizanje

sl.2 Krivulje opterećenja asinhronog motora;

izlazna snaga, cos ϕ, korisnost, brzina vrtnje, gubici

Snaga na osovini izračunava se izrazom:

89

Ukupni gubici iznose:

Korisnost se određuje iz izraza:

cos ϕ se određuje iz izraza:

Zbog male točnosti s kojom se može odrediti snaga na osovini P2, ova metoda se koristi samo za manje strojeve i za veća klizanja. Npr, kad bi stroj imao korisnost η = 0.99 i ako se P2 određuje s greškom ±1% tada bi greška određivanja Pg bila ±100%.

3. Određivanje karakteristika opterećenja iz podataka mjerenja dobivenih pokusom opterećenja i pokusom praznog hoda

Ako se ne raspolaže s mogućnošću mjerenja momenta na osovini tada su za određivanje krivulja opterećenja potrebni i podaci praznog hoda. Iz pokusa opterećenja poznati su podaci o struji I1, snazi P1 i brzini vrtnje n, odnosno klizanju s.

Određivanje snage P2:

Dogovorno se relativno mali iznod Pdod računa prema:

PFe1 i Ptr,v se uzimaju iz pokusa praznog hoda.

Moment se određuje iz izraza:

M = P mjmj2 •ω

P - P = P mj21g

P

P = 1

mj2η

I U 3

P = cos1

1

••ϕ

I R 1.5 = 1P 21stcu ••

) II ( P 0.005 = P 2

n

11dod ••

P - 1P - 1P - P = P dodFeCu112

P s = 2P 12Cu •

P ) s - 1 ( = P 12meh •

P - P = P vtr,meh2

90

Ostale karakteristike izračunavaju se kao što je opisano u točki 2.

Ova metoda se koristi za veće strojeve i manja klizanja i općenito je točnija od metode koja zahtijeva direktno mjerenje momenta.

4. Postupak određivanja nazivnih podataka iz krivulja opterećenja

Za nazivnu snagu motora Pn, pročitanu s natpisne pločice, iz krivulje P2 = f (P1) odredi se snaga P1 koju motor pri nazivnom opterećenju, uzima iz mreže. Iz snage P1 i krivulja opterećenja mogu se očitati svi ostali nazivni podaci.

5. Tolerancije pri određivanju podataka natpisne pločice

Zbog rasipanja karakteristika motora podaci natpisne pločice odstupat će od podataka izmjerenih na ispitivanom motoru. Tolerancije koje su pri tome dopuštene dane su u tablici 1.

Tablica 1 - Dozvoljena odstupanja veličina od podataka na natpisnoj pločici

ωP = M 2

Veličina Dozvoljeno odstupanje

Faktor snage cos ϕ ± 1/6 ( 1 - cos ϕ ) ali najmanje 0.02 a najviše 0.07

Korisnost η metodom pojedinačnih gubitaka - 0.1 ⋅ ( 1 - η ) metodom ulazne i izlazne snage- 0.15 ⋅ ( 1 - η ) ali najmanje 0.7 %

Klizanje s ± 20 %

Potezna struja ± 20 %

Potezni moment - 10 %

Prekretni moment - 10 %

91

6. Mjerenje klizanja

Postupak mjerenja klizanja opisan u točkama 6.1 i 6.2 omogućava mjerenje klizanja do 5%. Za veća klizanja, klizanje se određuje mjerenjem brzine vrtnje.

6.1 Mjerenje klizanja stroboskopom

Na rotor se postavi markica i osvijetli stroboskopom koji je okidan frekvencijom mreže. Ako se rotor vrti sinhronom brzinom, promatrač će zbog tromosti oka vidjeti mirnu sliku markice. Ovisno o broju pari polova motora vidjet će se jedna ili više mirujućih markica. Između dva bljeska stroboskopa markica prije|đe uvijek jednaki put. Kod brzina manjih od sinhrone markica će između dva bljeska stroboskopa prevaliti put manji od punog okretaja pa će promatrač dobiti dojam da markica putuje u suprotnom smjeru od smjera vrtnje motora. Izmjeri se vrijeme T potrebno da markica napravi odre|đeni broj prolazaka N ispod oznake na statoru. Kvocijent N/T predstavlja razliku broja okretaja u jednoj sekundi statorskog okretnog polja i rotora.

Klizanje se izražava u postocima frekvencije statora fs, koja iznosi 50 Hz:

Ako stroj ima p pari polova, po obodu se pojavljuje p markica, koje putuju p-puta sporije, pa je Δf isti, i klizanje se mjeri jednako kao kod 2-polnog stroja.

6.2 Mjerenje klizanja galvanometrom

Kod ne prevelikih klizanja mjerenje se može vršiti tako, da se mjeri frekvencija rotorskih struja i usporedi s frekvencijom mreže:

Kod kolutnih motora mjerenje f2 je lako provedivo. Potrebno je priključiti dovoljno osjetljiv voltmetar na dva rotorska izvoda. Ako je upotrebljen voltmetar sa zakretnim svitkom za mjerenje istosmjernih napona, brojanjem pozitivnih otklona u vremenu T dobiva se broj cijelih perioda u tom vremenu, pa je prema tome:

f - f = f = TN

rs∆

% T

N 2 = 50

100% TN = 100%

ff = ss

%•

••∆

ff = s

1

2

TN = f 2

92

Ako je upotrebljen voltmetar za mjerenje izmjeničnih napona s mekim željezom, elektrodinamski ili s ispravljačem, broj pozitivnih otklona identičan je s brojem poluperioda, pa vrijedi:

Kavezni motori ne dopuštaju direktno mjerenje frekvencije u rotoru, ali se vrlo često može ta frekvencija indirektno izmjeriti. Oblik rasipnih polja mijenja se zbog nesimetrija i nesavršenosti u izvedbi i ovisi o međusobnom položaju statorskog okretnog polja i rotora. Promjene rasipnog polja pokazuju periodičnost, i to s onom frekvencijom s kojom se periodički mijenja taj međusobni položaj. To je upravo frekvencija f2. Primakne li se motoru svitak s puno zavoja, rasipna polja će u njemu inducirati napon frekvencije f2. Na taj svitak se može priključiti galvanometar i odrediti f2 na isti način kao kod mjerenja na kliznim kolutovima.

7. Snimanje karakteristike opterećenja

Snimanje se provodi prema shemi na slici 3. Napon na motoru se drži konstantnim. Prije početka mjerenja potrebno je dovesti motor u pogonski toplo stanje jer promjena otpora može znatno utjecati na izmjerene karakteristike. Radi ravnomjernijeg zagrijavanja motora snimanje se vrši od radne točke s najvećim opterećenjem prema praznom hodu. Maksimalna struja opterećenja (srednja vrijednost struje sve tri faze ) neka ne prelazi 120% nazivne vrijednsti. Terećenje asinhronog motora vrši se promjenom otpora opteretnog otpornika ili promjenom uzbude istosmjernog generatora. Snimati: struju motora u sve tri faze, snagu uzetu iz mreže, moment na osovini motora i brzinu vrtnje, odnosno klizanje za brzine vrtnje bliske sinhronoj.

T 2

N = f 2 •

93

sl.3 Shema spoja terećenja asinhronog motora na otpornik

94

sl.4 Shema spoja terećenja asinhronog motora u povratnom radu

95

307 MOMENTNA KARAKTERISTIKA

Cilj vježbe:

Snimanje ovisnosti momenta i struje o brzini vrtnje.

Zadatak vježbe:

1. Kod sniženog napona U = U/√3 snimiti struju I1, moment M i brzinu vrtnje n za brzine vrtnje od n=0 do praznog hoda.

2. Nakon svakog mjerenja kontrolirati zagrijanje namota statora U - I metodom.

3. Snimljene vrijednosti momenta i struje korigirati na nazivni napon. Tako korigirane vrijednosti prikazati u dijagramu u ovisnosti o brzini vrtnje n. Iz dijagrama očitati potezni i prekretni moment, poteznu struju i prekretno klizanje.

4. Posebnu pažnju obratiti na ponašanje stroja u okolini sinhrone brzine.

Opis vježbe:

Momentna karakteristika je ovisnost momenta motora o brzini vrtnje n, odnosno o klizanju s (sl.1). Snima se od brzine vrtnje n=0 do praznog hoda. Ovisnost struje o brzini vrtnje prikazana je na sl.2.

sl.1 Momentna karakteristika

asinhronog motora

sl.2 Struja asinhronog motora

96

Snimanje je poželjno vršiti pri nazivnom naponu. Ako se ne raspolaže dovoljno jakim izvorom i opteretnim strojem za snimanje momentne karakteristike, ili se ne želi termički preop-terećivati ispitivani stroj, snimanje se vrši pri sniženom naponu. Veličine izmjerene pri sniženom naponu (struja i moment ispitivanog stroja) potrebno je preračunati na nazivni napon.

Preračunavanje momenta na nazivni napon:

Preračunavanje struje na nazivni napon:

Pri nazivnom naponu kod većine asinhronih motora prisutno je zasićenje u željezu, pa se upotrebom izraza za preračunavanje momenta i struje na nazivni napon unose u rezultat veće ili manje greške, ovisno o stupnju zasićenja motora.

Snimanje se provodi prema shemi na slici 3. Napon na motoru se drži konstantan. Promjena opterećenja (radne točke) vrši se promjenom otpora otpornika u krugu stroja za terećenje (istosmjernog generatora) ili promjenom uzbudne struje odnosno napona na stezaljkama stroja za terećenje. Radi velikih termičkih opterećenja potrebno je nakon svake radne točke izvršiti kontrolu zagrijanosti namota ispitivanog asinhronog motora U - I metodom.

Snimati:

- moment koji motor daje na osovini

- struju motora u sve tri faze

- brzinu vrtnje.

Ako stroj za terećenje nije dinamovaga tada nije moguće direktno mjeriti moment razvijen na osovini motora. Moment se tada određuje računski iz izraza:

P2 predstavlja snagu na osovini generatora i određuje se iz izraza:

Snagu Pt i Po potrebno je za svaku radnu točku očitati sa baždarnih krivulja opteretnog stroja. Pri mjerenju treba voditi računa da veća termička preopterećenja rotora mijenjaju izgled momentne karakteristike: povećavaju potezni moment odnosno iznos momenta na velikim kliza-njima i smanjuju nagib momentne karakteristike na klizanjima manjim od prekretnog odnosno povećavaju prekretno klizanje.

)

UU ( M = M 2

mj

nUU mjn•

UU I = I

mj

nUU mjn•

ωP = M 2

P + P + I U= P ot2 •

97

sl.3 Shema spoja snimanja momentne karakteristike asinhronog motora

98

308 KRUŽNI DIJAGRAM - POLARNI DIJAGRAM STRUJA

Cilj vježbe:

Snimiti polarni dijagram struja u ovisnosti o brzini vrtnje.

Zadatak vježbe:

1.Kod sniženog napona U = U/√3 snimiti struju I1, snagu koju stroj uzima iz mreže P1 i brzinu vrtnje n za brzine vrtnje od 0 do praznog hoda.

2.Nakon svakog mjerenja kontrolirati zagrijanje namota statora U - I metodom.

3.Snimljene vrijednosti struje korigirati na nazivni napon.

4.Nacrtati dijagram struja I1 = f (ϕ) u istom mjerilu i obliku kao i kružni dijagram iz pokusa praznog hoda i kratkog spoja. Označiti nazivnu radnu točku.

5.Usporediti polarni dijagram struja dobiven mjerenjem s polarnim dijagramom struja dobivenim iz kružnog dijagrama.

Opis vježbe:

Polarni dijagram struja (sl.1) prikazuje ovisnost struje ispitivanog stroja o faktoru snage u polarnom dijagramu za brzine vrtnje n=0 do brzine praznog hoda. Iz kružnog dijagrama asinhronog motora također je mogće odrediti polarni dijagram struja. Tako dobiveni dijagram određen je samo na osnovu podataka pokusa praznog hoda i kratkog spoja. Kod motora sa izraženim potiskivanjem javljaju se, na većim klizanjima, gdje je i potiskivanje znatnije izraženo, znatna odstupanja polarnog dijagrama struja dobivenog iz kružnog dijagrama od polar-nog dijagrama struja dobivenog mjerenjem. Razlog tome je greška koja se unosi pri određivanju kružnog dijagrama pretpostavkom da su parametri rotora konstantni (neovisni o klizanju).

99

sl1. Kružni dijagram - polarni dijagram asinhronog motora

Postupak snimanja polarnog dijagrama struja

Shema i postupak mjerenja jednaki su shemi i postupku pri određivanju momentne karakteristike, jedino je još potrebno mjeriti ulaznu snagu u svakoj radnoj točki radi određivanja faktora snage (sl.2).

Postupak snimanja momentne karakteristike i polarnog dijagrama struja provode se u pravilu zajedno.

100

sl.2 Shema spoja snimanja kružnog dijagrama

101

309 KRUŽNI DIJAGRAM IZ POKUSA PRAZNOG HODA I KRATKOG SPOJA

Cilj vježbe:

Nacrtati kružni dijagram iz podataka pokusa praznog hoda i kratkog spoja. Usporediti oblik sa stvarnim stanjem (polarni dijagram struja).

Zadatak vježbe:

1 Nacrtati kružni dijagram asinhronog motora iz podataka pokusa praznog hoda i kratkog spoja u istom mjerilu kao i polarni dijagram struja.

2. Iz kružnog dijagrama očitati nazivni, potezni i prekretni moment i usporediti ih s rezultatima očitanim s momentne karakteristike.

Opis vježbe:

Kružni dijagram se određuje iz

-podataka pokusa praznog hoda:

- struja praznog hoda Io pri nazivnom naponu - gubici praznog hoda Po pri nazivnom naponu

-podataka pokusa kratkog spoja:

- struja kratkog spoja Ik pri nazivnom naponu - gubici kratkog spoja Pk pri nazivnom naponu

Iz gornjih podataka odredi se faktor snage u praznom hodu cos ϕo i faktor snage u kratkom spoju cos ϕk. Konstrukcija kružnog dijagrama prikazana je na slici 1. Ako se ucrta vertikalno vektor napona U, i unesu vektori struja praznog hoda Io i kratkog spoja Ik dobiju se dvije točke kružnog dijagrama, O i K. Središte S leži na horizontali koja raspolavlja vertikalnu udaljenost točke O od smjera Ik. Vertikala kroz točku K do apscisne osi podijeli se u omjeru reduciranog otpora rotora i otpora statora.

Otpori namota se određuju iz jedne mjerene točke pokusa kratkog spoja. Topli otpor jedne faze statora se dade izmjeriti, a reducirani otpor rotora u toplom stanju se dobije iz izraza:

Način određivanja elektri~nih gubitaka P2el u rotoru opisan je u vježbi POKUS OPTEREĆENJA. Struja If je struja faze statora pri kojoj nastaju električni gubici u rotoru iznosa P2el.

I 3I R 3 - P =

I 3P = R 2

f

2ff1k

2f

el2f2 •

•••

′

102

sl.1 Kružni dijagram asinhronog motora iz pokusa praznog hoda i kratkog spoja

Pravac kroz točke O i R predstavlja liniju momenta M ili liniju snage P12, i odsijeca točku klizanja s = ∞. Spojnica točaka O i K predstavlja liniju mehaničke snage P2 a abscisna os liniju primarne snage P1. Ovakav dijagram daje slijedeće podatke:

- struju statora I1 i njezin fazni kut ϕ - pripadnu rotorsku struju I = I1 - Io

- snagu P2 i P12 koje se mjere u smjeru tangente u točki O

- snagu P1 koja se mjeri u smjeru ordinatne osi

Sve te duìne imaju dimenziju struje, pa treba svaku od njih množiti s m⋅U (m - broj faza, U - fazni napon) da se dobije snaga. Na osnovu kružnog dijagrama mogu se izračunati slijedeći podaci:

- klizanje

- gubici u statoru

- gubici u rotoru

- korisnost

P

P - P = s12

212

g1 1 12 = - P P P

P - P = 2P 212Cu

PP =

1

2η

103

Dakle, kružni dijagram pruža sve potrebne podatke i sve karakteristike motora se mogu dobiti na osnovu dvaju jednostavnih pokusa, pokusa praznog hoda i kratkog spoja. Čitav ovaj dijagram zasniva se na pretpostavci, da su reaktancije konstantne, što u stvari nije slučaj. Reaktancija glavnog magnetskog kruga jako pada sa zasićenjem. Porastom opterećenja uz konstantan napon na stezaljkama smanjuje se inducirani napon na statoru zbog porasta pada napona na rasipnoj statorskoj reaktanciji. Osim reaktancija mijenja se i djelatni otpor rotorskog namota uslijed pojave potiskivanja.

U slučaju kolutnog motora gdje potiskivanja nisu jako izražena, točnost podataka određenih kružnim dijagramom je zadovoljavajuća. Za kavezni motor ove podatke uzimamo s rezervom i u nuždi, kada nema mogućnosti direktnog mjerenja.

104

310 NADOMJESNA SHEMA

Cilj vježbe:

Određivanje parametara asinhronog motora

Zadatak vježbe:

Odrediti slijedeće parametre asinhronog motora:

Rs - nadomjesni otpor namota statora Rr - nadomjesni otpor namota rotora Lσs - rasipni induktivitet statora Lσr - rasipni induktivitet rotora Ro - nadomjesni otpor gubitaka u željezu Lo - glavni induktivitet J - moment inercije

Opis vježbe:

Parametri asinhronog motora određuju se klasičnim postupkom iz pokusa praznog hoda, kratkog spoja i pokusa zaustavljanja. Parametri asinhronog motora daju se po fazi nadomjesne zvijezde (sl.1).

Bez obzira kako su fizički spojeni namoti asinhronog motora pretpostavlja se da su oni spojeni u zvijezdu.

Otpor statora nadomjesne zvijezde određuje se U - I metodom prema slijedećem izrazu:

Rst - otpor između stezaljki namota statora

Rs - nadomjesni otpor faze statora

Treba napomenuti da vrijednost otpora nadomjesne faze statora (ovisno o spoju) u pravilu ne odgovara stvarnoj vrijednosti otpora jedne faze ispitivanog motora.

Ako je motor spojen u trokut:

Dok se za nadomjesnu shemu Rs određuje iz izraza:

Slično vrijedi i za ostale parametre.

I 2

U = 2

R = R sts •

R 1.5 = R stf •

3

R = 2

R = R fsts

105

Iz pokusa praznog hoda koriste se podaci izmjereni pri nazivnom naponu Uo, Io, P.

Io - linijska struja u praznom hodu pri nazivnom naponu

Po - gubici u praznom hodu

P - uži gubici u praznom hodu

Iz podataka pokusa praznog hoda također se određuju gubici trenja i ventilacije Ptv koji se koriste za određivanje momenta inercije J.

U praznom hodu vladaju takve prilike u stroju da se utjecaj otpora u fazama i rasipnih induktiviteta statora i rotora mogu zanemariti, pa se glavni induktivitet izračunava prema sljedećem izrazu:

Ro - otpor u praznom hodu

Zo - impedancija u praznom hodu

Xo - reaktancija u praznom hodu

U kratkom spoju djelovanje statorskog i rotorskog toka se međusobno poništava i ostaju samo rasipni tokovi. U takvim prilikama može se zanemariti utjecaj glavnog induktiviteta Lo.

Iz pokusa kratkog spoja koristimo slijedeće podatke preračunate na nazivni napon: Uk, Ik i Pk. Pomoću ovih podataka izračunavaju se otpor nadomjesne zvijezde statora Rs i rotora Rr i ukupni rasipni induktivitet Lσ.

Ik - linijska struja u kratkom spoju pri nazivnom naponu

Pk - gubici u kratkom spoju

R I 1.5 - P = P st2ooo ••′

I U 3

P = cos I 3

U = Zoo

oo

o

oo

••ϕ

I 3

P = cos

Z = R 2o

o

o

oo •

′

ϕ

f 2

X = L R - Z = sin

Z = X oo

2o

2o

o

oo •• πϕ

I U 3

P = cos I 3

U = Zkk

kk

k

kk

•••ϕ

R - R = R I 3

P = cos Z = R skr2k

kkkk ′

•• ϕ

106

Zbog nemogućnosti određivanja statorskog Lσs ili rotorskog Lσr rasipnog induktiviteta uzima se:

Moment inercije se uzima iz pokusa zaustavljanja.

a) Potpuna nadomjesna shema

b) Nadomjesna shema za prazni hod c) Nadomjesna shema za kratki spoj

sl.1 Nadomjesne sheme asinhronog motora

f 2

X = L R - Z = sin Z = X k2k

2kkkk ••

•π

ϕ σ

2

L = 'L = L rsσ

σσ

107

311 POKUS ZAGRIJAVANJA

Cilj vježbe:

Mjerenjem prirasta otpora namota i klizanja odrediti konačnu nadtemperaturu namota statora i rotora, toplinske vremenske konstante statora i rotora te toplinsku graničnu snagu stroja.

Zadatak vježbe:

1.Izmjeriti hladni otpor jedne faze namota

2.Stroj opteretiti nazivnom strujom (momentom)

3.U pravilnim vremenskim razmacima mjeriti prirast otpora namota statora (prirast temperature namota statora) i klizanja stroja (prirast temperature namota rotora)

4.Iz prirasta temperature namota statora odrediti konačnu nadtemperaturu stroja

5.Iz prirasta klizanja procijenite konačnu nadtemperaturu namota rotora stroja

6.Odrediti toplinsku vremensku konstantu namota statora i rotora

7.Iz rezultata pokusa odredite toplinsku rezervu snage, odnosno toplinski graničnu dozvoljenu snagu stroja.

Opis vježbe:

1. Način terećenja

Asinhroni motor se tereti pomoću istosmjernog generatora na otpornike ili u povratnom radu. Tokom cijelog pokusa drži se konstantna struja opterećenja promjenom uzbude ist. generatora.

U pravilnim vremenskim intervalima (npr. 10 min) prekida se pogon i mjeri otpor namota. Pauza za mjerenje otpora namota mora biti konstantna i zanemariva prema ciklusu terećenja (npr.20-30 sec). Opterećenje tokom ponovnog zaleta se zanemaruje. Kod velikih visokonaponskih strojeva je ovakvo isprekidano mjerenje teško ostvariti. Noviji strojevi u pravilu imaju ugrađene otporničke termometre za trajno praćenje temperature namota. Kod starijih postrojenja, gdje motori nemaju ugrađene otporničke termometre, mogu se koristiti posebni naponski i strujni filteri za mjerenje otpora namota pod naponom.

2. Određivanje prirasta temperature namota statora

Prirast temperature namota statora određuje se iz prirasta otpora namota statora. Pri tome se smatra cijeli stroj toplinski homogenim tijelom (zanemaruje se vremenska konstanta prelaza topline sa namota u željezo stroja).

Rh- otpor hladnog namota na početku snimanja pri temperaturi υo1

) 2 - 1 ( + ) 1 + 235 ( ) 1 - RR ( = ooo

h

t ϑϑϑθ •

108

Rt- otpor toplog namota u mjerenoj točki υo1- temperatura okoline na početku pokusa υo2- temperatura okoline u mjerenoj točki

3. Određivanje prirasta temperature namota rotora

Prirast temperature namota rotora određuje se iz prirasta klizanja rotora. Pri tome se smatra cijeli rotor toplinski homogenim tijelom (zanemaruje se vremenska konstanta prelaza topline sa namota u željezo stroja).

sh- klizanje na početku snimanja (hladno) st- klizanje u mjerenoj točki (toplo) υo1- temperatura okoline na početku pokusa υo2- temperatura okoline u mjerenoj točki

4. Određivanje konačne nadtemperature

Pokus zagrijavanja se obično prekida prije postizanja konačne nadtemperature (pokus bi trajao predugo), stoga se konačna nadtemperatura određuje grafičkim postupkom.

Kad se stroj razmatra kao homogeno tijelo, zagrijavanje teče po eksponencijalnom zakonu:

Θ- nadtemperatura Θm- konačna nadtemperatura T- toplinska vremenska konstanta

derivacija daje

a kako je

dobiva se

ili ako se s diferenciranja prijeđe na male priraste

) 2 - 1 ( + ) 1 + 235 ( ) 1 - ss ( = ooo

h

t ϑϑϑθ •

) e - 1 ( = Tt -

m •θθ

td e T1 = d T

t - m ••• θθ

θθθ - = e mTt -

m •

td ) - ( T1 = d m •• θθθ

109

Uz Δt = konst → Δt/T = konst → ΔΘ je linearno ovisno o Θ

Za ΔΘ = 0 → Θ = Θm

Prirasti ΔΘ se za iste priraste Δt očitaju s krivulje zagrijavanja Θ = f (t) i ucrtaju u dijagram ΔΘ = f (Θ) koji je pravac a na osi ordinate odsijeca konačnu nadtemperaturu Θm (sl.1)

točka 0 1 2

Θ 0 Θ1 Θ2

ΔΘ ΔΘ0 ΔΘ1 ΔΘ2

sl.1 Određivanje konačne nadtemperature

5. Određivanje toplinske vremenske konstante

Toplinska vremenska konstanta se očita ( prema sl. 2 ) kao ono vrijeme od početka pokusa zagrijavanja, za koje nadtemperature postigne 63.2% konačne nadtemperature Θm.

Povlačenje tangente na krivulju zagrijavanja ne daje dobre rezultate zbog nehomogenosti stroja (ustvari postoji nekoliko vremenskih konstanti - namot prema izolaciji, izolacije prema željezu, željezo prema zraku, zrak prema kućištu i kućište prema okolini). Zato se određuje neka nadomjesna toplinska vremenska konstanta, gore opisanim postupkom.

θθθ T t -

T t = m •

∆•

∆∆

- = n1n+n θθθ∆

110

sl.2 Određivanje toplinske vremenske konstante

6. Određivanje toplinske granične snage

Kada je konačna nadtemperatura manja od dozvoljene za klasu izolacije), stroj ima određenu toplinsku rezervu; smije se opteretiti s većom strujom, što znači veću nazivnu snagu.

Smatra li se da pretežni dio zagrijavanja dolazi od strujnih gubitaka (što za male priraste struje vrijedi), toplinski dozvoljena struja iznosi:

Id- toplinski dozvoljena struja

Im- mjerena struja u pokusu zagrijavanja

Θd- dozvoljena nadtemperatura za klasu izolacije

Θm- izmjerena konačna nadtemperatura

Kada je toplinska rezerva velika, mora se u računicu uvrstiti i gubitke u željezu (omjer PCu : PFe ulazi u jednadžbu).

••

≈ II =

I k I k

PP =

m

d2

2m

2d

g

gd

m

d

θθ

I Im

dmd

θθ•≈

111

sl.3 Shema spoja snimanja pokusa zagrijavanja

112

312 POKUS ZAUSTAVLJANJA ASINHRONOG STROJA

Cilj vježbe:

- Određivanje momenta inercije

- Određivanje karakteristike momenta zaustavljanja o brzini Mz = f (n)

Zadatak vježbe:

1. Snimiti ovisnost brzine vrtnje stroja o vremenu za vrijeme zaustavljanja.

2. Odrediti moment inercije J grafičkim i numeričkim postupkom.

Opis vježbe:

1. Postupak snimanja:

Prema shemi na slici 1 spoji se mjerna i energetska oprema. Podesi se uzbuda istosmjernog motora i provjeri da li je armaturni napon na sklopki motora nula. Nakon uklopa sklopke u krugu istosmjernog motora i podizanjem armaturnog napona pogonskog istosmjernog motora, cijeli agregat (asinhroni motor, pogonski istosmjerni motor i istosmjerni stroj kao tahogenerator) zaleti se na 1.2ns.

Prije snimanja potrebno je:

a) Odabrati i podesiti prijenosni omjer izolacijskog pojačala tako da izlazni napon na kraju zaleta bude manji od ±10 Vp. Odabrani prijenosni omjer mora omogućiti podesno mjerilo za prikaz.

b) Izvršiti probno zaustavljanje radi podešenja osciloskopa.

c) Snimiti zaustavljanje agregata i dobivene podatke pohraniti na magnetski medij.

Umjesto tahogeneratora naponski signal o brzini vrtnje može se dobiti i iz istosmjernog nezavisno uzbuđenog generatora koji je spojen na osovinu s asinhronim motorom. Naponski nivo signala brzine vrtnje podesi se uzbudnom strujom. Treba napomenuti da se time mijenja i moment zaustavljanja, jer se uzbuđivanjem istosmjernog generatora javljaju gubici u željezu koje treba pokriti energijom iz zamašnih masa agregata. Za određivanje ukupnih gubitaka za vrijeme zaustavljanja potrebno je raspolagati baždarnim krivuljama gubitaka istosmjernog motora i generatora.

113

sl.1 Snimanje pokusa zaustavljanja asinhronog motora

114

2. Određivanje momenta inercije iz pokusa zaustavljanja

U pokusu zaustavljanja snima se vremenska ovisnost brzine vrtnje ispitivanog stroja.

Za vrijeme zaustavljanja energija pohranjena u zamašnim masama stroja troši se na gubitke pri zaustavljanju. Kada bi moment usporenja pri zaustavljanju bio konstantan krivulja zaustavljanja bila bi pravac. Na osnovu ove činjenice može se odrediti moment inercije ispitivanog stroja. Za moment zaustavljanja u nekoj radnoj točki vrijedi:

snaga gubitaka pri tome iznosi:

Povuče li se tangenta na krivulju zaustavljanja u nekoj radnoj točki, derivacija dω/dt se može pisati kao diferencijal Δω/Δt.

Grafički postupak odre|ivanja subtangente T prikazan je na slici 2.

sl.2 Brzina vrtnje asinhronog motora tokom zaustavljanja

Uz poznatu snagu gubitaka u odabranoj točki brzine vrtnje n moment inercije J se može izračunati iz izraza:

td d J = Mzω

•

t d

d J = M = P zgωωω •••

T P = J2g •

ω

115

Za brzinu vrtnje u r/min dobiva se numerička relacija:

Pg -gubici u točki brzine vrtnje ω koji koče stroj pri zaustavljanju (trenje, ventilacija itd. ispitivanog stroja odnosno cijelog agregata ako je na osovinu ispitivanog stroja spojen još neki stroj).

Tako se dobiva ukupni moment inercije agregata. Da se odredi moment inercije asinhronog motora treba od ukupnog momenta inercije oduzeti moment inercije svih ostalih strojeva koji su mehanički vezani na osovinu.

Subtangenta se može odrediti i numeričkim postupkom. U programskom paketu ASYSTANT izvrši se deriviranje krivulje zaustavljanja. Deriviranjem krivulje zaustavljanja dobiva se krivulja dn/dt (sl.3). Prikaže li se derivirana krivulja u ovisnosti o brzini, lako je odrediti vrijednost dn/dt za željenu brzinu vrtnje. Subtangentu T za radnu točku N za koju su poznati gubici Pg tada određujemo iz izraza:

sl.3 Moment usporenja asinhronog motora tokom zaustavljanja

Karakteristika momenta zaustavljanja određuje se postupkom numeričkog deriviranja u programskom paketu ASYSTANT. Osnovne upute za rad sa programskim paketom ASYSTANT dane su u vježbi UP-ASYST.

]min r / s, W,; kgm [ T n

P 559. = J 2

2g

2

••

| t dn / d |

n = TN

N

tn k = Mz ∆

∆•

116

313 POKUS ZALETA ASINHRONOG STROJA

Cilj vježbe:

Odrđivanje karakteristika asinhronog motora iz pokusa zaleta

Zadatak vježbe:

1.Priključiti asinhroni stroj na mrežu. Snimiti vremensku ovisnost brzine vrtnje, struje armature i dva linijska napona na stezaljkama motora za vrijeme zaleta uz različite napone ili spojeve motora (trokut, zvijezda).

2.Postupkom numeričkog deriviranja odrediti momentnu karakteristiku asinhronog stroja i ovisnost struje armature o brzini vrtnje.

3.Po potrebi korigirati momentnu karakteristiku zbog propada napona

4.Sa momentne karakteristike odrediti potezni, minimalni i prekretni moment (Mpot, Mmin, Mmax ), te pripadna klizanja.

5.Sa strujne karakteristike očitati poteznu struju ( Ik ).

Moment inercije asinhronog stroja J uzeti iz pokusa zaustavljanja.

Snimanje izvršiti digitalnim osciloskopom, a dobivene podatke pohraniti na magnetski medij.

Obradu snimaka izvršiti programskim paketom "ASYSTANT"

Opis vježbe:

1. Postupak snimanja:

Prema shemi na slici 1 spoji se mjerna i energetska oprema.

Zakretnim transformatorom T1 podesi se napon mreže na nazivni napon asinhronog stroja.

a)Odabrati i podesiti prijenosni omjer izolacijskih pojačala, tako da izlazni napon tokom zaleta bude manji od ±10 Vp.

b)Izvršiti probni zalet radi podešenja osciloskopa.

c)Zaustaviti motor.

d)Snimiti zalet motora i dobivene podatke pohraniti na magnetski medij.

117

sl.1 Snimanje pokusa zaleta asinhronog motora

118

2. Određivanje momentne karakteristike

Promjena brzine je proporcionalna momentu ubrzanja.

Uzrok smetnji u signalu brzine vrtnje iz tahogeneratora su nemogućnost idealnog centriranja tahogeneratora na osovini motora, viši harmonici brzine vrtnje višekratnici lamelnog koraka tahogeneratora, nejednolikost zračnog raspora u tahogeneratoru, vibracije postolja, elektromagnetske smetnje iz okoline.

Postupkom deriviranja smetnje u signalu tahogeneratora se znatno pojačavaju. Povećanje smetnje obrnuto je proporcionalno vremenskoj konstanti derivatora. Zato je prije numeričkog deriviranja potrebno filtrirati izmjereni signal. Često samo filtriranjem nije moguće dovoljno snanjiti nivo smetnje u signalu, pa se zato u postupku deriviranja krivulja koju se derivira po dijelovima aproksimira polinomom višeg stupnja i određuje se njegova derivacija.

3. Korekcija momentne karakteristike zbog propada napona

Često tokom zaleta dolazi do propada napona zbog slabe mreže. Zato se dobivenu momentnu karakteristiku treba preračunati na nazivni napon. Za male promjene napona vrijedi izraz:

S drugom potencijom napona ovisi moment razvijen u zračnom rasporu. Moment na osovini koji se posredno mjeri u pokusu zaleta je moment razvijen u zračnom rasporu umanjen za moment trenja i ventilacije. Moment trenja i ventilacije ne ovisi o naponu. U slučaju da je mreža vrlo slaba pokus zaleta se izvodi u spoju zvijezda. Moment u zračnom rasporu (spoj zvijezda) je tri puta manji od momenta u zračnom rasporu (spoj trokut). U ovakvim prilikama udio momenta trenja i ventilacije u ukupno razvijenom momentu nije zanemariv, pa bi se korekcijom momenta izmjerenog na osovini učinila znatna pogreška. Zato se prije korekcije treba momentu izmjerenom na osovini pribrojiti moment trenja i ventilacije određen u pokusu zaustavljanja. Želi li se nakon korekcije momenta u zračnom rasporu dobiti korigirani moment na osovini potrebno je od korigiranog momenta u zračom rasporu oduzeti moment trenja i ventilacije.

tdn d

9.55J =

td d J = J = ) t ( M •••ωα

•

UU ) t ( M = ) t ( M

mj

n

2

kor

119

sl.2 Brzina vrtnje asinhronog motora tokom zaleta

sl.3 Struja asinhronog motora tokom zaleta

sl.4 Derivacija brzine vrtnje asinhronog motora tokom zaleta

120

sl.5 Preračunavanje momentne karakteristike na nazivni napon

sl.6 Momentna karakteristika asinhronog motora

sl.7 Struja asinhronog motora u toku zaleta

121

IV SINHRONI STROJEVI

122


Cilj vježbe:


Zadatak vježbe:

1.S natpisne pločice ispitivanog stroja očitati potrebne podatke stroja: Un, In, Sn, nn, cos ϕn, te proizvođača i serijski broj stroja (ili inventarski broj).

2.Identificirati namote sinhronog stroja

Opis vježbe:

1.Natpisna pločica

Redovito su na natpisnoj pločici sinhronog stroja navedeni podaci za: napon, struju, snagu, brzinu vrtnje, cos ϕ, vrstu napajanja uzbude (nezavisna, samouzbudna, kompaundna), struju uzbude, napon uzbude, vrstu zaštite, vrstu pogona, godinu proizvodnje, klasu izolacije pojedinih namota, propise kojima odgovara gradnja stroja, intermitenciju, tvornički broj, tip, vrstu izvedbe, naziv proizvođača.

Natpisna pločica ima zadaću da dade osnovne podatke o gradnji stroja te o njegovim mogućnostima u eksploataciji.

Svaka veća intervencija na stroju zahtijeva izmjenu ili dopunu natpisne pločice (npr. pri prematanju, promjeni načina hladjenja i sl.) s obaveznom naznakom imena izvođača ovih pro-mjena.

2.Namoti sinhronog stroja

-namot armature (trofazni ili jednofazni; trofazni namot je redovito spojen u zvijezdu) - u pravilu smješten na statoru

-uzbudni namot - u pravilu smješten na rotoru

-prigušni namot - smješten u polnim papučama

123

402 MJERENJE OTPORA NAMOTA

Cilj vježbe:

1. Provjera stanja izolacije stroja prije puštanja u pogon 2. Upoznavanje metoda mjerenja otpora namota, provedba mjerenja otpora namota U-I

metodom na konkretnom stroju.

Zadatak vježbe:

1. Ispitati stanje izolacije ispitivanog stroja pomoću mjerača izolacije 2. Izmjeriti otpor svih namota sinhronog stroja Ukoliko otpor voltmetra unosi pogrešku mjerenja, korigirati izmjereni otpor. Rezultate mjerenja

preračunati na 20oC i pogonski toplo stanje (75oC). Otpor namota na rotoru mjeriti direktno na kliznim kolutima.

3. Skicirati raspored stezaljki stroja 4. Rezultate mjerenja prikazati u preglednoj tabeli

Opis vježbe:

1. Otpor izolacije namota 2. Metode mjerenja otpora namota 3. U-I metoda mjerenja otpora namota 4. Utjecaj temperature na veličinu otpora 5. Mjerenje otpora namota sinhronog stroja U - I metodom

1. Otpor izolacije namota sinhronog stroja

Kad je stroj pod naponom kroz njegovu izolaciju teče nekakva mala struja. Ova struja ima kapacitivnu komponentu (kroz kapacitet namota) i radnu komponentu (struja vođenja kroz otpor izolacije). Zato otpor izolacije nije beskonačan jer se to ne može postći. Dakle, otpor izolacije električnih strojeva ima konačnu vrijednost. On ovisi o veličini stroja, o izolacijskom materijalu i njegovoj količini, o temperaturi i vlazi koju sadrži izolacija. Koliki izolacijski otpor treba imati električni stroj teško je propisati jer se taj otpor mijenja. Nema sumnje da je loš znak za stanje izolacije ako je njen otpor malen iako je zrak suh i stroj hladan.

Bez obzira na sve teškoće postoje različite upute koja govore o veličini izolacijskog otpora određenog stroja.

Na vježbi se pomoću mjerača otpora izolacije (indukcioni MΩ-metar) mjeri otpor izolacije. Standardne veličine induciranog napona MΩ-metra pri jednolikom zakretanju ručice brzinom cca 1-2 okretaja u sekundi iznose 100, 500, 1000 i 2500 V. Potrebno je izmjeriti otpor izolacije: armatura - masa; uzbuda - masa; armatura - uzbuda

Ako je otpor izolacije veći od 1 MΩ (za nn strojeve do 1 kV), stanje izolacije je prihvatljivo. Otpor izolacije ispod 1 MΩ znači da je potrebno namot sušiti.

Opći propisi za niskonaponske mreže dozvoljavaju izolacijski otpor 1 kΩ po 1 V pogonskog napona.

124

Prema IEC propisima veličina ispitnog napona za stator generatora ispod 10 MVA i uzbudni namot uzbudnika iznosi 2 Un+1000 V (ali najmanje 1500 V). Ukoliko ne dođe do proboja izolacije za navedene ispitne napone, možemo zaključiti da je izolacija ispravna.

Detaljni opis točaka 2 do 4 nalazi se u opisu vježbe OTPOR NAMOTA I IZOLACIJE istosmjernog stroja.

5. Mjerenje otpora namota sinhronog stroja U-I metodom

Mjerenje se provodi U-I metodom prema vježbi OTPOR NAMOTA istosmjernog stroja (sl.1).

Dodatnim promjenjivim otporom R udešava se veličina mjerne struje. Veličinu mjerne struje treba odabrati prema veličini nazivne struje dotičnog namota i to tako da ne prelazi 10% nazivne struje jer se samo tada može zanemariti povećanje otpora uslijed zagrijavanja koje izaziva mjerna struja.


Obavezno se mora zabilježiti temperatura namota (odnosno okoline) kod koje je vršeno mjerenje otpora.


Prije isključivanja struje potrebno je odspojiti voltmetar (milivoltmetar) kako ne bi došlo do njegovog oštećenja zbog induciranja visokog napona pri isključivanju struje u krugu s induktivitetom.

Kod trofaznih izmjeničnih strojeva mjeri se otpor namota između stezaljki (sve tri kombinacije). Ukoliko se mjeri otpor pojedine faze, mora se navesti pogonski spoj stroja, zbog računanja gubitaka u bakru. Kada je poznat otpor između stezaljki, pogonski spoj namota nije nužno poznavati.

Gubici u bakru namota se računaju:

Otpor namota rotora (u pravilu uzbuda) mjeri se direktno na kliznim kolutima (nelinearni prijelazni otpor četkica ne ulazi u otpor namota).

I R 3 = I R 1.5 = P 2ff

2stCu ••••

125


Cilj vježbe:

Upoznavanje načina označavanja stezaljki sinhronih strojeva.

Zadatak vježbe:

1. U smislu propisa odrediti oznake svih stezaljki stroja

2. Skicirati priključnu pločicu s rasporedom stezaljki stroja

Opis vježbe:


2. Određivanje oznaka stezaljki


Stezaljke sinhronih strojeva se prema propisima označavaju:

- U, V, W, N namoti statora spojenog u zvijezdu s izvedenim zvjezdištem

- U1-U2, V1-V2, W1-W2 namoti statora kada je izvedeno svih šest stezaljki

- F1-F2 uzbudni namot sinhronog stroja

2. Određivanje oznaka stezaljki trofaznog sinhronog stroja

Ukoliko su na stezaljke izvedeni svi krajevi faznih namota, određivanje oznaka provodi se na isti način kao i za asinhroni stroj, vidi vježbu OZNAKE STEZALJKI asinhronog stroja.

126

404 POKUS PRAZNOG HODA - GENERATORSKI POSTUPAK

Cilj vježbe:

Utvrđivanje magnetskog stanja i prilika u magnetskom krugu sinhronog stroja.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti generatorskim postupkom ovisnost induciranog napona i gubitaka o uzbudnoj struji Uo=f(Im) i P=f(Im) u praznom hodu.

2.Nacrtati karakteristiku praznog hoda Uo = f(Im). 3.Nacrtati krivulju gubitaka sinhronog stroja Po = f(Um). 4.Očitati struju praznog hoda Imo (za zasićeno stanje), Io (za nezasićeno stanje) i gubitke Po,

PFe, Ptr,v, sve za nazivni napon Un. Očitati napon remanencije.

Opis vježbe:

1. Pokus praznog hoda - generatorski postupak

Ispitivanja u praznom hodu daju podatke o magnetskim prilikama u stroju: o funkcionalnoj ovisnosti magnetskog toka o uzbudnoj struji, o obliku krivulje induciranog napona koji ovisi osim o konstrukciji namota o rasporedu magnetskih silnica u zračnom rasporu stroja; napokon, ispitivanja u praznom hodu daju podatke o gubicima koje uzrokuje magnetski tok koji rotira u željezu statora, o gubicima koji nastaju pri rotaciji uslijed trenja u ležajima i uslijed ventilacije stroja.

Karakteristika praznog hoda prikazuje napon neopterećenog stroja u ovisnosti o uzbudnoj struji Uo=f(Im) (sl.1). Ona u stvari predstavlja karakteristiku mag. kruga stroja u određenom mjerilu Φ = f(Θ) (pri n=konst.).

Crta se krivulja praznog hoda sinhronog generatora Uo=f(Im) i očita se uzbudna struja praznog hoda Imo i Io (zasićena i nezasićena) (sl.1). Odbivši gubitke pogonskog stroja na temelju baždarnih krivulja, nacrta se krivulja gubitaka sinhronog stroja Po = f(Im) (sl.2). Očitaju se gubici Po, PFe, Ptr,v, sve za nazivni napon Un. Mjerenje u praznom hodu generatorskim postupkom vrši se prema slici 3.

Ispitivani sinhroni generator se pogoni istosmjernim motorom čiji je pogon prikazan na slici 4. Podešavanjem uzbude pogonskih generatora, podešava se napon armature pogonskih generatora, odnosno pogonskog motora, tako da se pogonski motor i ispitivani stroj vrte sinhronom brzinom vrtnje n=ns. Sinhrona brzina vrtnje kontrolira se točnim mjerenjem frekvencije induciranog napona sinhronog generatora, odnosno tahometrom.

127

Nakon toga se podigne uzbuda sinhronog stroja do iznosa koji inducira u armaturi vrijednost napona od 1,1 do 1,25 Un.

-u koracima se smanjuje iznos uzbude Im (iznos uzbude se samo smanjuje zbog petlje hi-stereze);

-za svaku vrijednost uzbude očita se inducirani napon sinhronog generatora, te napon i struja istosmjernog pogonskog motora;

-nakon što se uzbuda ispitivanog stroja smanji na nulu, potpuno se isključi i očita napon remanencije.

sl.1 Krivulja magnetiziranja

sinhronog generatora

sl.2 Raspodjela gubitaka praznog

hoda sinhronog stroja

vježba: sinhroni stroj

128

S-PHMOT

sl.3 Shema spoja snimanja krivulje magnetiziranja sinhronog stroja

Pri određivanju gubitaka uželjezu za radnu točku pod teretom nužno je očitati gubitke u željezu s krivulje Po = f(Im) jer struja uzbude Im određuje inducirani napon E koji se može bitno razlikovati od napona na stezaljkama U.


129

S-PHMOT

sl.4 Shema spoja pogona sinhronog stroja


130

S-PHMOT

405 POKUS PRAZNOG HODA - MOTORSKI POSTUPAK

Cilj vježbe:

Utvrđivanje magnetskog stanja i prilika u magnetskom krugu sinhronog stroja.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti ovisnost induciranog napona i gubitaka o uzbudnoj struji Uo = f (Im) te Po = f (Im) u praznom hodu. Pri tome upotrijebiti motorski postupak.

2.Nacrtati karakteristiku praznog hoda Uo = f (Im). Nacrtati karakteristiku Po = f (Im) i P = f (Im).

3.Očitati struju praznog hoda Imo (za zasićeno stanje), Io (za nezasićeno stanje).

4.Odrediti gubitke trenja i ventilacije Ptr,v iz krivulje P = f (U2).

5.Očitati Po, PFe, Ptr,v za nazivni napon.

6.Usporediti karakteristične veličine dobivene pokusom praznog hoda u motorskom i generatorskom postupku. Komentirati razlike.

Opis vježbe:

1. Pokus praznog hoda - motorski postupak

Ispitivani sinhroni generator radi kao motor (sl.1), priključen na sekundarne stezaljke zakretnog transformatora. Zalet se provodi postepenim podizanjem napona transformatora. Pri asinhronom zaletu stezaljke uzbude su spojene preko otpora vrijednosti 10-20 Ru. Postepenim povećanjem napona stroj se dovodi do brzine vrtnje bliske sinhronoj. Prespajanjem uzbudnog namota s otpora na izvor uzbudne struje, stroj se sinhronizira.

Nakon toga se regulacionim transformatorom u krugu armature sinhronog generatora podigne napon sinhronog stroja do iznosa napona od 1,1 do 1,25 Un. Uzbudna se struja podesi tako da se dobije cos ϕ = 1, tj. minimum armaturne struje. Kako minimum struje nije izrazit, pogodnije je pratiti omjer otklona vatmetara i podešavati α1 / α2 = 1. Mjerenje se provodi na slijedeći način:

- u koracima se smanjuje struja uzbude Im (uzbuda se samo smanjuje),

- za svaku vrijednost uzbude se podešava regulacionim transformatorom napon na stezaljkama tako da se dobije minimum struje armature. U tom trenutku je inducirani napon jednak naponu mreže, stroj je u praznom hodu i iz mreže uzima samo radnu komponentu struje za pokrivanje električnih i mehaničkih gubitaka.

- očitava se struja uzbude, napon mreže i snaga.

Na temelju izvršenog ispitivanja treba nacrtati krivulju praznog hoda sinhronog gene-ratora Uo = f(Im) (sl.2) i očitati uzbudu praznog hoda Imo i Io (zasićena i nezasićena).


131

S-PHMOT

Odbivši gubitke u namotima statora od gubitaka u praznom hodu, nacrtati krivulju gubitaka praznog hoda u užem smislu P = f (Imo) (sl.3). Odrediti gubitke trenja i ventilacije Ptr,v iz krivulje P = f(U2) (sl.4). Očitati ukupne gubitke u željezu za nazivni napon.

Usporediti karakteristične veličine dobivene pokusom praznog hoda u motorskom i generatorskom postupku. Komentirati razlike.

sl.1 Shema pokusa praznog hoda sinhronog generatora motorskim postupkom (asinhroni zalet i snimanje)


132

S-PHMOT

sl.2 Krivulja magnetiziranja

sl.3 Raspodjela gubitaka u praznom hodu

sl.4 Aproksimacija gubitaka kvadratnom skalom

133

406 POKUS KRATKOG SPOJA Cilj vježbe: Utvrđivanje ovisnosti struje armature o uzbudnoj struji pri trajnom tropolnom kratkom spoju. Zadatak vježbe: 1.Izmjeriti struju i snagu kratkospojenog sinhronog stroja. 2.Prikazati u dijagramu krivulje Ik = f (Im) i Pk = f (Im). 3.Odrediti Pdod i PCu. 4.Očitati Imkn. Opis vježbe: 1. Pokus kratkog spoja sinhronog generatora U pokusu kratkog spoja dobivaju se podaci o struji uzbude potrebnoj da armaturom poteče nazivna struja u kratkom spoju, te o potrebnoj snazi za pokrivanje gubitaka u bakru i dodatnih gubitaka zbog skin efekta i vrtložnih struja. Mjerenje se provodi prema slici 1. Kontrolira se zagrijavanje mjerenjem otpora namota prije i nakon pokusa. Uzbuda pogonskog motora se podigne na odredjeni iznos. Nakon uključenja sklopke u armaturnom krugu pogonskog stroja se podiže napon armature, dok pogonski stroj ne postigne brzinu vrtnje n=ns koja se održava konstantnom. Uzbuda se podiže do iznosa koji u armaturnom krugu rezultira strujom nešto većom od In. Smanjivanjem uzbudne struje sinhronog generatora, uz n=ns, se očitava veličina armaturne struje i podešene uzbudne struje sinhronog generatora. Nakon izvršenog ispitivanja treba nacrtati krivulju kratkog spoja sinhronog generatora I=f(Im). Očitati nazivnu uzbudu kratkog spoja Imkn (sl.2.). Odbivši gubitke pogonskog stroja (na temelju baždarnih krivulja gubitaka) nacrtati gubitke kratkog spoja sinhonog stroja Pk. Odrediti gubitke trenja i ventilacije Ptr,v sinhronog stroja. Preostale gubitke razdvojiti na PCu i Pdod (PCu = 1,5 Rst . I2), (sl. 3).

134

sl.1 Shema spoja snimanja pokusa kratkog spoja sinhronog generatora

sl.2 Struja kratkog spoja sinhronog generatora

sl.3 Gubici kratkog spoja sinhronog generatora

135

407 REAKTANCIJE SINHRONOG STROJA

Cilj vježbe:

Upoznavanje s pojedinim reaktancijama sinhronog stroja, njihovo mjerenje i utjecaj na ponašanje sinhronog stroja

Zadatak vježbe:

1. Odrediti sinhronu reaktanciju iz pokusa praznog hoda i kratkog spoja

2. Izmjeriti poprečnu sinhronu reaktanciju reverziranjem uzbude.

3. Izmjeriti početnu poprečnu i uzdužnu sinhronu reaktanciju na mirnom rotoru.

4. Odrediti prolaznu sinhronu reaktanciju

5. Odrediti inverznu sinhronu reaktanciju

6. Izmjeriti nultu sinhronu reaktanciju

7. Sve reaktancije odrediti u Ω i u postocima.

Opis vježbe:

Nadomjesna shema sinhronog stroja prikazana je na sl.1. Kod strojeva s istaknutim polovima uvodi se i pojam poprečne sinhrone reaktancije.

Vrijednost svih reaktancija sinhronog stroja se izražava u Ω ili u postocima nazivne reaktancije. Daje se po fazi nadomjesne zvijezde, bez obzira na stvarni spoj namota.

Nazivna reaktancija je definirana kao:

Kod većih strojeva je radni otpor zanemariv prema reaktanciji, stoga se, u pravilu, mjerenu impedanciju proglašava reaktancijom. Korekcija zbog radnog otpora se provodi prema potrebi.

% 100 = I 3

U = Xn

nn

•

136

1. Sinhrona reaktancija iz pokusa praznog hoda i kratkog spoja.

U kratkom spoju struja je praktički induktivna. Zasićenja praktički nema. Reaktancija izmjerena u kratkom spoju je uvijek uzdužna reaktancija.

Sinhrona reaktancija:

relativna vrijednost sinhrone reaktancije

zasićena sinhrona reaktancija

2. Mjerenje poprečne sinhrone reaktancije reverziranjem uzbude.

Poprečna sinhrona reaktancija se ne može mjeriti u kratkom spoju kao uzdužna.

Može se stroj priključiti na mrežu i pogonskim strojem ga natjerati u asinhroni rad s malim klizanjem. Pri tome se prati napon i struja koji njišu od maksimalne do minimalne vrijednosti kako rotor prolazi kroz uzdužni odnosno poprečni položaj, pa je:

Kad nije na raspolaganju dovoljno veliki pogonski stroj, teško je zadržati asinhroni rad uz malo klizanje. U takvom slučaju se stroju u praznom hodu uzbuda polako reverzira (sl.2). Pri tome će rotor preskočiti za 1 polni korak. Poprečnom položaju rotora odgovara maksimalna struja.

Mjerenje se ponavlja nekoliko puta i kao rezultat se uzima srednja vrijednost.

)( II

I 3 U = X

om

mk

n

nd Ω•

• ′

100 x = x II = x d%d

om

mkd •

′

100 x = x II = x d%d

mo

mkd •

)( I 3

U = X )( I 3

U = Xmax

minq

min

maxd Ω

•Ω

•

)( I 3

U = Xmax

minq Ω

•

137

a) Reaktancije za simetrične komponente trofaznog sustava

b) Reaktancije kod prelaznih pojava

sl.1 Nadomjesna shema sinhronog stroja

138

sl.2 Asinhroni zalet sinhronog stroja,

sl.2 Mjerenje poprečne sinhrone reaktancije reverziranjem uzbude

139

3. Mjerenje početne poprečne i uzdužne sinhrone reaktancije na mirnom rotoru.

Uz kratkospojenu uzbudu i narinuti jednofazni napon na stezaljke stroja U - V može se izmjeriti uzdužna i poprečna početna sinhrona reaktancija (sl.3 ).

sl.3 Shema spoja snimanja početnih reaktancija na mirnom rotoru

Rotor se zakreće dok struja u rotoru ne postigne maksimalnu vrijednost. Tada se os rotorskog namota podudara s rezultirajućom osi statorskih namota U - V. U uzbudnom namotu, polnim nastavcima i prigušnom namotu se induciraju struje frekvencije 50 Hz, koje potiskuju tok u rasipne puteve van rotora (isto kao kod brzih pojava na početku udarnog kratkog spoja). Mjeri se, dakle, početna sinhrona reaktancija.

Pošto je rotor u uzdužnom položaju i napon je narinut na dvije faze u seriju

U položaju, kada nema struje u rotoru, mjeri se poprečna početna reaktancija

Zbog zagrijavanja prigušnog kaveza i polnih nastavaka treba mjeriti brzo i s relativno malim strujama (do 25 % In).

4. Prolazna sinhrona reaktancija

I 2

U = "Xd

d •

I 2

U = "Xq

q •

140

Prolazna reaktancija kod strojeva s istaknutim polovima je u poprečnom položaju jednaka poprečnoj sinhronoj reaktanciji:

Kad stroj nema prigušni namot (kavez), onda je poprečna početna reaktancija jednaka prolaznoj:

Za lamelirane polne nastavke i bez prigušnog namota početna i prolazna reaktancija su jednake i za uzdužni položaj:

5. Inverzna sinhrona reaktancija

Inverzna reaktancija X2 suprotstavlja se strujama inverznog sistema, tj. simetričnom sistemu struja u sve tri faze, koje daju okretno polje suprotnog smjera od smjera vrtnje rotora. Statorsko okretno polje s obzirom na rotor se mijenja s dvostrukom frekvencijom, tok će biti potisnut iz rotora. Reaktancije će odgovarati početnim vrijednostima a pošto rotor naizmjence prolazi uzdužni i poprečni položaj, onda je inverzna reaktancija:

6. Mjerenje nulte sinhrone reaktancije

Nulta reaktancija se mjeri tako, da se narine struja kroz sve tri faze spojene u seriju ili paralelno.

Ako je nužno uzeti u obzir i radni otpor, mjerimo i snagu, odn. cos ϕ . Rotor može mirovati, rotirati ili čak biti izvađen.

X = X qq′

X = "X qq ′

X = "X dd ′

2

"X + "X = X qd2

IU = X

f

fo

141

a

b) sve tri faze u seriji

sl.4 Shema spoja snimanja nulte sinhrone reaktancije sinhronog stroja

142

408 SINHRONIZACIJA

Cilj vježbe:

Sinhronizacija sinhronog stroja na mrežu

Zadatak vježbe:

1.Odrediti uvjete sinhronizacije stroja na mrežu

2.Sinhronizirati stroj na mrežu

Opis vježbe:

1. Sinhronizacija pomoću sinhronizacionog uređaja

Kad se generator stavlja u pogon mora ga se priključiti na mrežu. Pri tome treba paziti da naponi mreže i generatora budu po veličini jednaki, imaju istu frekvenciju, imaju isti redoslijed faza i da su u fazi (istofazni). U protivnom slučaju se mora uslijed razlike napona izmedju mreže i generatora očekivati struja izjednačenja, koja će biti to veća, što je veća razlika napona u trenutku uključivanja. Najnepovoljniji slučaj bio bi kad bi vektori napona istoimenih faza bili u opoziciji (180o). Razlika napona u tom slučaju je jednaka dvostrukom naponu na stezaljkama generatora pa će i udarna struja kratkog spoja biti teoretski dva puta veća. Takav udarac može uništiti namot generatora, ili uništiti učinsku sklopku itd. Da do toga ne bi došlo mora se ispuniti sve uvjete sinhronizacije prije uključivanja generatora na mrežu.

Prije svega potrebno je provjeriti REDOSLIJED FAZA pomoću smjera vrtnje malog asinhronog motora. Pomoću malog asinhronog motora redoslijed faza se provjerava na strani prema mreži i na strani prema generatoru pri čemu je sklopka otvorena. Ukoliko je smjer vrtnje malog asinhronog motora identčan s obje strane sklopke, govori se o identičnosti redoslijeda faza mreže i sinhronog generatora.

S obzirom da je pogonskim strojem sinhroni generator pokrenut priblžno do sinhrone brzine vrtnje (koja je određena frekvencijom mreže i brojem pari polova sinhronog generatora) uzbudi se generator tako, da je napon generatora približno jednak naponu mreže. Nakon toga potrebno je postići da u trenutku uključenja sklopke nema razlike napona između kontakata iste faze što se prati na nul-voltmetru. Ako vektor napona generatora vremenski zaostaje za vektorom napona istoimene faze mreže, pogonski stroj se mora ubrzati i obratno. Obično se ne može postići potpuni sinhronizam, no prolaz kroz sinhronizam je relativno spor tako da se može uključiti sklopka u pravom trenutku.

U blizini istofaznosti (mreže i GS) teško je prosuditi da li se generator još prebrzo ili presporo vrti. Zato se uređaju za sinhronizaciju dodaje jedan svjetlosni uredjaj s tri puta po dvije sijalice (tzv. "miješani spoj").

143

sl.1 Shema spoja sinhronizacije i rada na mreži

sinhronog stroja

Tvornički sinhronoskopi za ovu svrhu koriste kompleksne elektroničke ure|aje.

144

Napon na sijalicama njiše (s frekvencijom koja je jednaka razlici frekvencija mreže i generatora) od nule do dvostrukog napona; iz istog razloga njiše i svjetlost sijalica, jer je razlika frekvencija relativno vrlo mala pa se promjena svjetlosti može pratiti okom. Njihanje svjetlosti pojedinih sijalica je medjusobno fazno pomaknuto za 120o pa se dobije osjećaj kao da se svjetlost okreće u jednom ili drugom smjeru. Iz smjera prividnog okretanja "tamne mrlje" može se zaključiti na prebrzu ili presporu vrtnju sinhronog generatora.

2. Sinhronizacija - prisilna kod sniženog napona

Postupak vršenja prisilne sinhronizacije kod sniženog napona vrši se kad sinhronizacioni uredjaj, ili nije dostupan (nema ga), ili kad je u kvaru. Prisilna sinhronizacija se vrši pri sniženom naponu radi smanjenja udarca struje u trenutku priključenja na mrežu. U tom slučaju se pogonskim strojem koji se napaja preko agregata - asinhroni motor i dva istosmjerna generatora - upusti sinhroni generator do sinhrone brzine vrtnje n=ns. Tada se uključi uzbuda sinhronog generatora i provjeri redoslijed faza (sinhronog generatora i mreže) pomoću malog asinhronog motora. Uzbuda sinhronog stroja se podesi na nulu. Nakon toga, i ukoliko je smjer vrtnje malog asinhronog motora identičan s obje strane sklopke koja se nalazi u armaturnom krugu sinhronog generatora, zatvara se sklopka, čime je sinhroni generator priključen na mrežu preko regulacionog transformatora. Regulacionim transformatorom u armaturnom krugu sinhronog generatora postepeno se podiže napon do određene vrijednosti, a zatim se podizanjem uzbude sinhronog generatora pokuša izvršiti sinhronizacija. Ukoliko ne dodje do sinhronizacije to znači da je sniženi napon ipak prenizak te ga je potrebno povećati. Ovaj postupak moguće je izvršiti i tako da se sinhroni generator priključi direktno na sniženi napon, a ne postepenim podizanjem regulacionim transformatorom uz neku uzbudnu struju sinhronog generatora. Nakon priključenja napona postepenim podizanjem uzbudne struje izvrši se sinhronizacija.

Gotovo identična metoda je prisilna sinhronizacija pomoću predotpora ili prigušnice koji ograničavaju udarce struje do kojih dolazi u trenutku priključka generatora na mrežu. Nakon izvršene sinhronizacije predotpori se sklopkom kratko spoje.

145

409 RAD SINHRONOG STROJA NA MREŽI

Cilj vježbe:

Analiza područja rada sinhronog stroja

Zadatak vježbe:

1. Na osnovu podataka natpisne pločice i reaktancija Xd i Xq (Xs) konstruirati vektorske dijagrame za zadanu radnu točku i motorski i generatorski režim rada.

2. Na osnovu vektorskog dijagrama analizirati područja rada sinhronog stroja

Opis vježbe:

1. Vektorski dijagram

Na osnovu vektorskog dijagrama moguće je analizirati cjelokupni rad sinhronog stroja na mreži i odrediti nazivnu uzbudu. Zbog slabe preglednosti vektorskog dijagrama, prilikom analize rada sinhronog stroja na mreži, koriste se i drugi dijagrami i krivulje:

-V krivulje

-krivulje regulacije

-kut opterećenja υel = f (Pr), υel = f (I) -pogonska karta

-švedski dijagram

-američki dijagram

2. Konstrukcija vektorskog dijagrama

Vektorski dijagram najčešće se crta u relativnim veličinama i pri tome je:

Unr = 1 nazivni napon na stezaljkama stroja - linijski

Inr = 1 nazivna struja armature - fazna

Eor - inducirani napon - fazni

ϕ - kut između napona na stezaljkama i struje armature (cos ϕ - faktor snage)

υ - kut između induciranog napona i napona na stezaljkama (kut opterećenja, označava se i s δ)

ψ - kut između induciranog napona i struje armature

Za konstrukciju vektorskog dijagrama (sl.1, sl.2) potrebno je poznavati iznos sinhrone reaktancije Xs za turbogenerator ili iznos uzdužne Xd i poprečne Xq sinhrone reaktancije za hidrogenerator. U zadanoj radnoj točki potrebno je poznavati iznose triju fizikalnih veličina koje opisuju stanje sinhronog stroja u toj radnoj točki. Želi li se odrediti uzbudna struja potrebno je raspolagati i krivuljom magnetiziranja.

146

sl.1 Potpuni vektorski dijagram sinhronog generatora

s izraženim polovima (hidrogenerator)

sl.2 Fiktivni i stvarni padovi napona u vektorskom dijagramu (turbogenerator)

147

3. Područja rada sinhronog stroja

Ako se nacrta vertikalno vektor konstantnog faznog napona mreže U, i pod kutom ϕ vektor fazne struje I (slika 3), pa ako se zamisli mjerilo vektora struje pomnoženo s 3⋅Uf, onda će vektor struje predstavljati ujedno prividnu snagu stroja.

sl.3 Prikaz radne točke

Projekcija tog vektora u smjer napona U predstavljat će radnu snagu Pr, a projekcija u smjer okomit na U jalovu snagu Pj.

Iz toga odmah slijedi, da je za svaki horizontalni pravac u ovakovom dijagramu radna snaga konstantna, tj. da su geometrijska mjesta konstantne radne snage horizontalni pravci. Isto tako geometrijska mjesta konstantne jalove snage su vertikalni pravci. Kružnice iz ishodišta O predstavljaju geometrijska mjesta konstantne prividne snage, a ujedno i konstantne struje statora I. Pravci iz ishodišta O predstavljaju geometrijska mjesta konstantnog faktora snage cosϕ

Uz odabrani način promatranja može se čitavo područje rada podijeliti na 4 kvadranta prema slici 4.

4. Veza među pojedinim karakteristika sinhronog stroja

Sve karakteristike kod kojih je U = konst. prikazuju vezu četiri veličine: Im, I, Pr, cosϕ, dok jedna od njih služi kao parametar. Osim toga, čim su poznate dvije veličine od ukupno tri: Pr, I, cos ϕ, onda je pri U = konst. poznata i treća. Kako god se odabere parametar, i koje god dvije veličine se prikažu u međusobnoj ovisnosti, određena je veza između svih četiriju veličina unutar prikazanog područja. Jedini je zahtjev, da uzbuda Im bude bilo parametar, bilo jedna od mjerenih veličina. Tako npr. na V krivulji se može odrediti točka krivulje regulacije. Odabere se radna snaga Pr1 i cos ϕ1 pa se odredi I1.

ϕ1

1r1

cos U 3 P = I••

148

Potraži se točka na V krivulji Pr1 = konst. a I = I1, pa se može očitati pripadna uzbuda Im1, tj. par vrijednosti I = f(Im) za krivulju regulacije cos ϕ1 = konst. Na isti nčin se mogu preračunati i ostale karakteristike, pa je dovoljno snimiti jednu grupu karakteristika, da bi se iz nje mogle izvesti sve ostale.

sl.4 Područja rada sinhronog generatora

149

410 RAD SINHRONOG STROJA NA MREŽI - V KRIVULJE

Cilj vježbe:

Određivanje V krivulja ispitivanog sinhronog stroja

Zadatak vježbe:

1.Snimiti V krivulje ispitivanog sinhronog stroja za radne snage Pr: 0, 0.5, 1.0 Pn.

2.Snimljene krivulje prikazati na dijagramu.

3.Očitati nazivnu uzbudu Imn i Imncos ϕ = 0 ind iz V krivulja.

Opis vježbe:

V krivulje su karakteristike koje prikazuju ovisnost struje optereććenja I o uzbudnoj struji Im, uz konstantni napon armature U, frekvenciju f i radnu snagu Pr uzetu iz mreže (sl. 1.).

1. Postupak mjerenja

Snimanje se provodi prema vježbi SINHRONIZACIJA (slika 1.). Najprije je potrebno izvršiti sinhronizaciju sinhronog stroja na mrežu. V krivulje početi snimati u induktivnom području pri opterećenju Pr = 0 i uzbudnoj struji za koju struja armature iznosi 1,2 In. Nova točka krivulje (radna točka) postiže se smanjivanjem uzbudne struje i snage pogona sinhronog stroja. Podešavanje konstantne snage sinhronog stroja postiže se promjenom uzbudne struje isto-smjernog generatora (stroja za terećenje). U kapacitivnom režimu rada V krivulje se snimaju do uzbudne struje kod koje stroj ispada iz sinhronizma ili do uzbude nula. U induktivnom režimu je sinhronizacioni moment suviše velik i pogonski motor ne može izbaciti stroj iz sinhronizma.

150

sl.1 V krivulje sinhronog stroja

151

411 RAD SINHRONOG STROJA MA MREŽI - KRIVULJE REGULACIJE

Cilj vježbe:

Snimanje krivulja regulacije sinhronog stroja

Zadatak vježbe:

1.Snimiti krivulje regulacije za cosϕ: 0, 0.5, 0.8, 1 induktivno i kapacitivno u motorskom ili generatorskom radu.

2.Snimljene krivulje prikazati u dijagramu

3.Odrediti nazivnu uzbudnu struju Imn i Imn cosϕ= 0 ind iz krivulja regulacije.

Opis vježbe:

Karakteristikama regulacije se nazivaju krivulje I = f(Im) uz uvjet cos ϕ = konst, U = konst. Svakoj uzbudnj struji Im uz konstantan faktor snage odgovara odredjena vrijednost struje I. Krivulje regulacije prikazane su na slici 1.

1. Postupak snimanja

Da bi se snimila karakteristika regulacije za odredjeni cos ϕ = konst. potrebno je odrediti omjer otklona vatmetara (koji su spojeni u Aronovom spoju):

otklon vatmetara isti uz različit predznak

otklon prvog vatmetra iznosi 0

omjer otklona vatmetara iznosi 0,394

otklon vatmetara isti uz isti predznak

Pri prijelazu iz induktivnog u kapacitivno područje i obrnuto za omjere otklona vatmetara vrijedi:

Vrijednost kvocijenta otklona vatmetara slijedi iz jednadžbe za Aronov spoj koja glasi:

1- = 0 = cos 2

1

ααϕ

0 = 0,5 = cos 2

1

ααϕ

0.394 = 0.8 = cos 2

1

ααϕ

1 = 1 = cos 2

1

ααϕ

αα

αα

1

2

2

1 =

152

Nakon izvršene sinhronizacije može se početi sa snimanjem krivulja regulacije I = f(Im) za cos ϕ kao parametar uz Un = konst. Snimanje počinjemo za krivulju cos ϕ= 0 induktivno i uzbudnu struju pri kojoj je armaturna struja 1.2 Ian. Postepenim smanjivanjem uzbudne struje sinhronog stroja mijenja se radna točka. Pri tome se za svaku radnu točku podešava željeni cos ϕ promjenom opterećenja istosmjernog generatora (stroja za pogon i terećenje). Promjena opterećenja postiže se promjenom uzbudne struje istosmjernog generatora.

Snimanje se izvodi prema shemi iz vježbe SINHRONIZACIJA (slika 1.).

sl.1 Krivulje regulacije sinhronog stroja

ϕϕ

αα

tg+ 3 tg- 3 =

2

1

153

412 ODREĐIVANJE NAZIVNE UZBUDE

Clj vježbe:

Grafički odrediti nazivnu uzbudnu struju ispitivanog sinhronog stroja.

Zadatak vježbe:

1.Odrediti nazivnu uzbudnu struju iz švedskog dijagrama.

2.Odrediti nazivnu uzbudnu struju iz američkog dijagrama.

3.Usporediti tako dobivene rezultate sa nazivnom uzbudnom strujom određenom iz krivulja regulacije.

Opis vježbe:

Uzbudna struja za neku radnu točku sinhronog stroja može se odrediti iz vektorskog dijagrama (vježba RAD SINHRONOG STROJA NA MREŽI slike 1 i 2). Posebne konstrukcije za određivanje uzbudne struje (npr. švedski i američki dijagram) primjenjuju se zbog jednostavnije konstrukcije i zato što se podaci za švedski i američki dijagram mogu snimiti i tamo gdje se ne može izvesti mjerenje pod opterećenjem.

1. Švedski dijagram

Švedskim se dijagramom mogu odrediti potrebne uzbudne struje za različita opterećenja iz podataka pokusa praznog hoda i kratkog spoja.

Za određivanje uzbudne struje potrebni su slijedeći podaci:

-uzbudna struja u praznom hodu Imo

-uzbudna struja u kratkom spoju Imk (to je ona uzbudna struja koja u kratkom spoju potjera nazivnu struju armature)

-uzbudna struja Imcosϕ = 0 ind (to je uzbudna struja koja pri cosϕ = 0 ind. potjera nazivnu struju armature)

-cosϕ, I radna točka, nazivne vrijednosti Uzbudna struja Im za određeno opterećenje sinhronog generatora može se odrediti pomoću "švedskog dijagrama".

Švedski dijagram se konstruira na temelju vektorskog dijagrama na slijedeći način:

Na vektor struje praznog hoda Imo, koji je postavljen na apscisu, okomito se nacrta vektor struje kratkog spoja Imk koji pripada promatranom opterećenju pomnožen s iskustvenim faktorom (1 - 1,1). Na apscisu se položi vektor uzbudne struje Im cosϕ = 0 ind (uzbudna struja za promatranu struju opterećenja I i cosϕ= 0 ind). Vrhovi vektora struja (1 - 1,1) ⋅ Imk i Im-

cos ϕ = 0 ind leže na kružnici kojoj je središte S na apscisi. Nanijevši kut ϕ može se odrediti iznos uzbudne struje Im (čiji vrh vektora leži na konstruiranoj kružnici) za nazivni napon i promatrano opterećenje i cosϕ. Konstrukcija švedskog dijagrama prikazana je na slici 1.

154

sl.1 Švedski dijagram

2. Američki dijagram (Potijerov trokut)

Prema američkom dijagramu određuje se uzbudna struja vektorskim zbrajanjem uzbude praznog hoda nezasićenog stroja I'o i uzbude kratkog spoja Imk, s time da se rezultanta poveća za onaj iznos ΔIm, koji je potreban da se pokrije zasićenje u željezu pri induciranom naponu E1.

Napon na stezaljkama sinhronog stroja dobije se vektorskim zbrajanjem induciranog napona E1 i "Potierovog napona" Upot.

pri čemu je Xpot Potierova reaktancija koja predstavlja rasipnu reaktanciju pogonski zasićenog stroja.

Za određivanje nazivne uzbudne struje potrebni su slijedeći podaci:

-krivulja magnetiziranja

-uzbudna struja u kratkom spoju Imk (to je ona uzbudna struja koja u kratkom spoju potjera nazivnu struju armature)

-uzbudna struja Imncos ϕ = 0 ind (to je uzbudna struja koja pri cos ϕ = 0 induktivno potjera nazivnu struju armature)

-cos ϕ, I (radna točka)

2.1 Konstrukcija američkog dijagrama

U koordinatni sustav U, Im unese se krivulja magnetiziranja i u točki O povuče se tangenta na krivulju magnetiziranja. Taj pravac predstavlja krivulju magnetiziranja zračnog raspora. Na apscisnu os nanese se struja Imcos ϕ = 0 ind, a na ordinatnu os napon U.

X I = U potpot •

155

Neka točka B ima koordinate (Imcosϕ= 0 ind, U). Prema slici 2 ucrta se struja Imk s početkom u točki B. Kraj fazora struje Imk označi se točkom A. Paralelno s krivuljom magnetiziranja zračnog raspora provuče se pravac kroz točku A.

sl.2 Američki dijagram (Potijerov trokut)

Taj pravac siječe krivulju magnetiziranja u točki C. Udaljenost dužine AB od točke C predstavlja Potijerov napon Upot.

Dužina FK na slici 2 predstavlja uzbudnu struju praznog hoda nezasićenog stroja Imo'. Nanošenjem struje Imo' na apscisnu os dobiva se točka D. Pod zahtijevanim kutem ϕ nanese se struja Imk i dobije točka G. Dužina OG predstavlja uzbudnu struju za željenu radnu točku u nezasićenom stanju.

U smjeru okomice na dužinu DG nanese se u točci F Potijerov napon Upot i dobije se napon E1. Napon E1 nanese se na ordinatnu os i dobije se točka H. Paralela sa apscisnom osi kroz točku H siječe krivulje magnetiziranja u točkama L i M. Dužina LM predstavlja struju Δ Im. Algebarskim zbrajanjem struje uzbude u nezasićenom stanju i dodatne struje uzbude Δ Im zbog zasićenja pri naponu E1 dobiva se nazivna uzbudna struja Im zaželjenu radnu točku.

156

413 KUT OPTEREĆENJA

Cilj vježbe:

Određivanje praktične granice stabilnosti sinhronog stroja

Zadatak vježbe:

1. Za uzbudnu struju jednaku: 0, 0.25 i 0.5 Imo treba snimiti ovisnost kuta opterećenja o armaturnoj radnoj snazi υel = f (Pr) i struji υel = f (I).

2. Za svaku krivulju odrediti granicu stabilnosti

Opis vježbe:

1. Određivanje kuta opterećenja

Kut opterećenja υel je kut zakreta rotora kod određenog opterećenja prema položaju rotora u praznom hodu.

Maksimalni kut opterećenja odnosno granica stabilnosti iznosi 90o za turbogeneratore, dok je kod hidrogeneratora ta granica između 50o i 90o ovisno o omjeru sinhronog i reluktantnog prekretnog momenta. Praktična granica stabilnosti hidrogeneratora ne prelazi 50o.

Na polnu papuču rotora stavi se oznaka koja se obasjava stroboskopskom bljeskalicom sinhroniziranom s frekvencijom napona generatora (tj. mreže ako je stroj sinhroniziran na mrežu. Kada je stroj u sinhronizmu, položaj slike oznake na rotoru prema statora se ne mijenja. Kut opterećenja u praznom hodu je υel = 0. Iznad mirujuće slike oznake označi se na statoru referentna točka. Opterećivanjem sinhronog stroja raste kut opterećenja i razmak između oznake na statoru i rotoru. Ako se na ispitivanom stroju vide statorski utori i zubi tada je kut opterećenja najlakše izraziti u utorskim koracima statora. Za preračunavanje u elektrčne stupnjeve koristi se slijedeći izraz:

Nu- kut opterećenja izražen u utorskim koracima

Nuuk- ukupan broj utorskih koraka na obodu statora ispitivanog stroja

Ako se na ispitnom stroju ne vide statorski utori, potrebno je izraditi priručnu skalu sa geometrijskim stupnjevima i fiksirati je na kućište ili na rotor sinhronog stroja pokraj mjesta gdje je moguće postaviti oznaku na osovini ispitivanog stroja. Sada se kut opterećenja može očitavati u geometrijskim stupnjevima. Pomnoži li se tako dobiven broj sa brojem pari polova ispitivanog stroja dobiva se kut opterećenja υel. Nedostatak ovakvog postupka je greška koja se unosi ako skala u geometrijskim stupnjevima nije radijalno centrirana.

2. Postupak mjerenja

NN p 360 =

uukel ••ϑ

157

Nakon sinhronizacije ispitivanog stroja na mrežu podesi se željena uzbudna struja i dovede stroj u prazni hod. Postupkom opisanim u točki 1 odredi se referentna točka na statoru.

U svakoj radnoj točki očita se struja u sve tri faze, kut opterećenja υel i radna snaga Pr.

Ispitivani stroj se opterećuje povećanjem uzbudne struje istosmjernog, odnosno opteretnog stroja. Snimanje se provodi do ispada stroja iz sinhronizma.

Snimanje izvesti prema shemi u vježbi SINHRONIZACIJA (sl.1).

sl.1 Ovisnost kuta opterećenja o radnoj snazi

sl.2 Ovisnost kuta opterećenja o struji armature

158

414 POGONSKI DIJAGRAM

Cilj vježbe:

Određivanje dozvoljenog područja rada sinhronog stroja (pogonski dijagram, pogonska karta).

Zadatak vježbe:

Koristeći rezultate snimanja rada sinhronog stroja na mreži potrebno je nacrtati pogonski dijagram sinhronog stroja. Nazivne struje smatrati termički maksimalno dozvoljenim.

Opis vježbe:

1. Pogonski dijagram

U pogonu sinhronog generatora koji radi na mrežu postavlja se niz ograničenja radi sigurnosti i pogona i samoga stroja. Sva se ta ograničenja prikazuju u tzv. pogonskom dijagramu odnosno pogonskoj karti generatora. Ograničenja koja se postavljaju pri pogonu generatora su slijedeća:

Struja armaturnog namota I ne smije biti veća od određenog dozvoljenog iznosa zbog opasnosti od nedopustivog zagrijavanja namota (I<Imax). Struja uzbudnog namota Im ne smije biti veća od odredjenog dozvoljenog iznosa zbog opasnosti od nedopustivog zagrijavanja namota (Im<Immax). Opterećenje pogonskog stroja ne smije prijeći dozvoljeni najveći iznos; zbog toga je ograničena najveća dopuštena aktivna snaga generatora (Pr<Prmax). Opterećenje turbine - pogonskog stroja ne smije biti manje od propisanog tehničkog minimuma (minimalna proizvodnja pare u kotlu), zbog toga je ograničena najmanja aktivna snaga generatora (Pr >Prmin). Generator će raditi stabilno jedino ako je kut opterećenja manji od 90o (za stroj s neizraženim polovima). Na taj je način odredjena teorijska granica stabilnosti. Radi veće sigurnosti dozvoljava se, međutim, rad samo do tzv. praktične granice stabilnosti, koja se određuje tako da se do teorijske granice predvidi uvijek rezerva od 10% aktivne snage. Struja uzbude Im ne smije biti manja od nekog minimalnog iznosa Immin. Tom uvjetu udovoljavaju automatski regulatori uzbudne struje. Njima se postže da se uzbudna struja ne može smanjiti ispod iznosa koji odgovara uzbudnom naponu što štiti generator od gubitka stabilnosti.

159

2. Konstrukcija pogonskog dijagrama

Pogonski dijagram crta se relativnim jedinicama (vidi sliku 1.).

Maksimalna snaga sinhronog generatora određena je snagom pogonskog stroja, a minimalnu snagu određuju tehnološki zahtjevi postrojenja pogonskog stroja. Za minimalnu snagu uzima se 10% radne snage.

-S krivulje regulacije za cos ϕn i In očita se nazivna struja uzbude sinhronog generatora koja se smatra termički dozvoljenom.

-Vrijednost Sn = In ⋅ Un ⋅ √3 = 1 = 100% nanese se pod kutem ϕn u koordinatni sustav. -Iz ishodišta koordinatnog sustava nacrta se polukružnica radijusa Sn = 1. Ova polukružnica

ograničava područje trajne nazivne prividne snage odn. termičke trajne struje Imax statora sinhronog generatora. Pogonske točke izvan tog područja predstavljaju u trajnom pogonu termičko preopterećenje statorskog namota.

-Na ordinatnu os nanese se iznos maksimalne i minimalne snage.

-Sa krivulja regulacije očita se, za različite radne točke i dozvoljenu vrijednost uzbudne struje, struja I i produkt S = I ⋅ Un ⋅ √3 i nanese pod odgovarajućim kutem u koordinatni sustav. Na taj način se dobiju točke (vrhovi) koje spojene predstavljaju granicu trajnog rada sin-hronog generatora a da ne dodje do termičkog preopterećenja rotorskog namota.

-Na identičan način se očita struja armature sinhronog generatora I s krivulja kuta opterećenja υel = f(I).

Radna točka sinhronog generatora mora uvijek ležati na pogonskom dijagramu unutar nacrtanih ograničenja.

sl.1 Pogonski dijagram sinhronog stroja

415 NESIMETRIČNI KRATKI SPOJEVI

% 100 = 1 = Pn

% 100 = 1 = In

160

Cilj vježbe:

Određivanje reaktancija na temelju snimanja ovisnosti struje armature o uzbudnoj struji pri nesimetričnim kratkim spojevima

Zadatak vježbe:

1.Snimiti struju kratkog spoja za nesimetrične kratke spojeve:

- dvopolni,

- dvopolni prema zvjezdištu,

- jednopolni

2.Prikazati u dijagramu krivulje Ik=f(Im) 3.Iz snimljenih rezultata odrediti sinhronu, inverznu i nultu reaktanciju

4.Vrijednosti reaktancija usporediti s prije odre|enim; komentirati razlike.

Opis vježbe:

Kod nesimetričnih kratkih spojeva razlikujemo:

- dvopolni kratki spoj,

- dvopolni kratki spoj prema zvjezdištu,

- jednopolni kratki spoj.

Pripadni spojevi i odgovarajuće karakteristike prikazani su na sl. 1 i 2, na kojima je prikazan i tropolni trajni kratki spoj.

sl.1 Sheme spoja simetričnog i nesimetričnih kratkih spojeva

Snimanje se provodi, za odgovarajući spoj na jednak način kao i tropolni kratki spoj. Zbog povećanog zagrijavanja željeza (inverzna komponenta!) treba mjeriti brzo uz manje vrijednosti struje armature.

161

sl.2

Dijagramom se

prikazuje Ik = f(Im), a na

temelju snimljenih vrijednosti

računaju se reaktancije.

Kao omjer napona i struje (uz zanemarenje omskog otpora) slijedi:

-iz tropolnog kratkog spoja dobiva se uzdužna sinhrona reaktancija Xd

-iz dvopolnog kratkog spoja dobiva se inverzna reaktancija X2

-iz dvopolnog kratkog spoja prema zvjezdištu dobiva se nulta reaktancija Xo

-iz jednopolnog kratkog spoja prema zvjezdištu dobiva se zbroj reaktancija - dakle kontrola točnosti određivanja pojedinih reaktancija

X = II

dom

mk

′

2

) X + X ( = I2

I 2d

ommk

′

3

) X X + X X + X X ( = In2I o2od2d

ommk

′

X 3

) X + X + X ( = I1

I2

o2d

ommk •′

162

416 TROPOLNI UDARNI KRATKI SPOJ SINHRONOG STROJA

Cilj vježbe:

Određivanje parametara sinhronog stroja na temelju udarnog kratkog spoja.

Zadatak vježbe:

1.Snimiti valne oblike armaturnih struja i1(t), i2(t), i3(t) i uzbudne struje im(t) za vrijeme trajanja prelazne pojave tropolnog udarnog kratkog spoja.

Snimanje izvršiti uz takve uzbudne struje da armaturne struje u stacionarnom stanju iznose:

Ik( t = ∞ ) = 0.5 In

Ik( t = ∞ ) = In 2.Analizirati oscilogram udarnog kratkog spoja

Opis vješbe:

1.1 Teorijske podloge

U najopćenitijem slučaju kratki spoj obuhvaća sve pojave u stroju od časa kratkog spajanja stezaljki stroja, preko uspostavljanja stacionarnog stanja, do ponovnog otvaranja stezaljki. Prijelazne pojave određene su magnetskim prilikama i omskim otporima u pojedinim strujnim krugovima stroja. Registriranje prijelaznih pojava u kratkom spoju i razrada dobivenih rezultata omogućuje uvid u magnetske prilike u stroju, koje se nastoje prikazati odgovarajućim karakterističnim reaktancijama i vremenskim konstantama. Ovako dobiveni rezultati omogućuju, ne samo ocjenu prilika pri kratkom spoju generatora u pogonu, već i razmatranje različitih drugih pogonskih stanja, kao što je kratki spoj na mreži, nagle promjene opterećenja i slično.

Jednofazni idealni kratki spoj

Radi razumijevanja fizikalne slike zbivanja u kratkom spoju razmotrimo prvo tzv. idealni kratki spoj, tj. pretpostavimo da su u prvom trenutku radni otpori svih strujnih krugova jednaki nuli. Promotrimo slučaj prema slici 1. gdje je uzet samo jedan namot na statoru i rotor s odgovarajućom uzbudom, i zamislimo, da je kratki spoj statorskog namota nastao upravo u trenutku kad tok rotora nije ulančen s namotom statora, tj. tok kroz statorski namot neka je Φ=0 (slika 1.a). Rotor se vrti dalje sinhronom brzinom, i nakon četvrtine okretaja dolazi u položaj prikazan na slici 1.b, kad je čitav njegov tok ulančen statorskim namotom. Pošto smo, međutim, pretpostavili, da je omski otpor statorskog namota jednak nuli, to bi svaka i najmanja promjena toka u statorskom namotu inducirala neizmjerno veliku struju. Kako se ta struja protivi toku, koji je izaziva, jasno je da neće teći neizmjerno velika struja, već uvijek upravo onolika struja, koja je dovoljna da spriječi promjenu toka u namotu statora. U slučaju prema slici 2.b teći će, dakle, struja označenog smjera, a takve veličine da njeno protjecanje sprečava protjecanje rotora da protjera tok kroz namot statora. Tok rotora mora se prema tome zatvoriti tako da ne bude ulančen statorskim namotom, tj. uglavnom kroz rasipne putove.

163

kratki spoj nastupa u trenutku kada rotorski tok nije ulančen statorskim namotom

sl.1 Idealni jednofazni kratki spoj

I za uzbudni namot smo pretpostavili otpor jednak nuli, a to znači da se ni tok kroz rotorski namot ne smije promijeniti. Pošto se taj tok nepromijenjene veličine sada zatvara velikim dijelom kroz zrak, trebat će znatno veću uzbudu, nego u slučaju prema slici 2.a, kad se zatvarao kroz željezo. Struja će u rotorskom namotu porasti, a tome će odgovarati i struja u statorskom namotu veća od one koja bi odgovarala uzbudnom protjecanju iz položaja prema slici 2.a. Dalje nakon četvrtine okretaja nastupa stanje prema slici c). Rotorski tok opet nije ulančen statorskim namotom, rotorska struja smanjila se opet na početnu vrijednost, a statorska struja je jednaka nuli. Još čevrtinu okretaja dalje, prema slici 2.d, rotorska struja opet poraste na vrijednost kao kod položaja prema slici 2.b, a isto tako i statorska struja, samo što je sada promijenila predznak. Na slici 1. e) prikazana su statorska i rotorska struja za vrijeme jednog punog okretaja, prema gornjim razmatranjima. Vidi se da u statorskom namotu teče izmjenična struja, dok se u rotoru istosmjernoj struji superponira izmjenična komponenta dvostruke frekvencije.

164

kratki spoj nastupa u trenutku kad je rotorski tok maksimalno ulančen statorskim namotom

sl.2 Idealni jednofazni kratki spoj

Istosmjerna komponenta

Gornje razmatranje vrijedi za slučaj kratkog spoja u trenutku kad je tok ulančen sa statorskim namotom upravo jednak nuli. Razmotrimo sada slučaj prama slici 2 gdje je kratki spoj nastao u trenutku kad čitav tok prolaz kroz statorski namot. U tom trenutku nema još struje u statorskom namotu, ali kako se rotor okreće, struja raste, da bičetvrtinu okreta kasnije kada rotor sam više ne bi tjerao nikakav tok kroz statorski namot, dosegla veličimu potrebnu da se održi puni tok samo statorskom strujom. Još četvrtinu okretaja kasnije statorska struja mora čak toliko narasti, da protjecanje statora koje pri tome drži ravnotežu protjecanju rotora bude dovoljno da protjera i statorski i rotorski puni pčetni tok kroz putove rasipanja, slika 2.c. Očito je, da će u tom trenutku i statorska i rotorska struja doseći maksimalnu vrijednost. Nakon još četvrtine okretaja, slika 2.d vraćamo se na stanje prema slici 2.b, da bi nakon čitavog jednog okretaja sve počelo nanovo. Statorska struja sadrži u ovom slučaju osim izmjenične komponente koja sprečava varijacije rotorskog toka kroz statorski namot još jednu istosmjernu komponentu, koja održava puni tok kroz statorski namot, koji je postojao u času kratkog spoja. Rotorska struja, osim istosmjerne komponente, koja održava rotorski tok, i drugog harmoničkog člana koji drži ravnotežu inverznoj komponenti statorskog protjecanja, sadrži još jedan član osnovne frekvencije, koji svojom inverznom komponentom drži ravnotežu istosmjernom protjecanju statorskog namota. Direktna komponenta izaziva pak struju dvostruke frekvencije u statoru, a

165

inverzna komponenta te struje uzrokuje pojavu daljnjih viših harmoničkih članova u struji rotora i statora. Očito je, da se pri jednofaznom kratkom spoju mogu očekivati znatna odstupanja oblika i veličine krivulja struje u statoru i u rotoru u ovisnosti o trenutku u kojemu je nastupio kratki spoj.

Trofazni kratki spoj

Znatno su preglednije prilike, ako promatramo simetrični kratki spoj višefaznog generatora. Za svaku fazu vrijedi doduše isto što je rečeno za jednofazni kratki spoj; pojavit će se dakle uz izmjeničnu komponentu i istosmjerna komponenta ovisna o položaju rotora i času kratkog spoja ali se inverzne komponente svih triju faza poništavaju, pa više nema njihovog djelovanja na rotor i svih posljedica. U rotoru se pojavljuje uz osnovnu uzbudnu struju izmjenična komponenta osnovne frekvencije, koja odgovara istosmjernoj komponenti statorskog protjecanja, kao i dodatna istosmjerna struja, koja je potrebna da bi početni rotorski tok održala unatoč tome što je taj iz statora potisnut u rasipne putove. Ova istosmjerna komponenta odgovara dakle izmjeničnoj struji statora, ili točnije protjecanju okretnog polja statora. Stator kao cjelina treba proizvesti jedan mirujući tok, tj. da zadrži tok na onom iznosu i položaju prema statorskom namotu kao što je to bio u času kratkog spoja, a uz to još da spriječi protjecanje rotora, da proizvede tok, koji bi zahvaćao statorski namot. To znači, da će stator proizvesti okretno protjecanje suprotno protjecanju rotora, i istosmjerno protjecanje, u smjeru početnog položaja rotora u času kratkog spoja. Oba ova protjecanja superponiraju se, tako da se poništavaju u početnom položaju rotora, a daju maksimalnu vrijednost kad se rotor okrene za jedan polni korak.

Istosmjerno protjecanje daju istosmjerne komponente struje u sve tri faze, koje moraju biti takve, da se u zvjezdištu poništavaju, tj.

Okretno protjecanje dat će izmjenične komponente struja u fazama, koje čine direktni sistem, tj. za koje vrijedi:

gdje je α kompleksni operator koji zakreće fazor za 120o unazad. Struje pojedinih faza ovisit će o položaju rotora prema dotičnoj fazi u času kratkog spoja. Kad bi npr. kratki spoj nastao u času podudaranja osi rotora s osi faze R, protjecanje koje tome odgovara uspostavilo bi se strujom IRo = 2 / 3 . Ido u fazi R, a strujama ISo = 1 / 3 . Ido i ITo = 1 / 3 . Ido u ostale dvije faze, gdje Ido predstavlja ekvivalentnu struju, koja bi dala isto protjecanje u namotu jedne faze.

0 = I + I + I 0T0S0R

α

α2

RT

RS

I = I I = I⋅

⋅

166

Kad bi se kratki spoj dogodio u bilo kojem trenutku (rotor zakrenuo prema fazi R za kut ωt), struje u sve tri faze dale bi polje u smjeru rotora uz uvjet da je:

To će biti istosmjerne komponente faznih struja, koje se očito u zvjezdištu poništavaju. To će biti ujedno i momentane vrijednosti izmjeničnih komponenti u času kratkog spoja, ali s obrnutim predznakom, jer okretno protjecanje mora u prvom času prema slici 3) biti jednako i suprotnog smjera od istosmjernog protjecanja. Iz toga slijedi, da će svaka fazna struja početi s vrijednošću nula, te da će titrati oko svoje istosmjerne komponente kao srednje vrijednosti. Izmjenične komponente struje bitiće u sve tri faze iste veličine, ali pomaknute za fazni kut 120o.

Rotorski namot za koji isto tako pretpostavljamo da mu je otpor jednak nuli također ne dozvoljava nikakve promjene toka. Budući da mu se protivi statorsko protjecanje, tok se zatvara rasipnim putovima, a za to je potrebno znatno veće protjecanje. Istosmjerna komponenta rotorske struje drži ravnotežu okretnom protjecanju statorskih izmjeničnih struja, koje se vrti sinhrono s rotorom i djeluje mu nasuprot. Izmjenična komponenta rotorske struje sprečava istosmjernoj komponenti statora da izazove promjenu toka u rotoru. Točno promatrano, protjecanje ove izmjenične komponente može se rastaviti u dvije okretne komponente, koje rotiraju sinhronom brzinom relativno prema rotoru, i to jedna direktna u smjeru vrtnje rotora, a druga inverzna, nasuprot smjeru vrtnje rotora. Inverzna komponenta prema tome miruje s obzirom na stator i djeluje nasuprot istosmjernoj komponenti statora, dok direktna komponenta rotira dvostrukom sinhronom brzinom s obzirom na stator, i time izaziva u statoru direktni sistem struja dvostruke frekvencije.

Utjecaj prigušnog namota

Razmatranje ne bi bilo potpuno, kad ne bismo uzeli u obzir i utjecaj prigušnog namota, bilo da se radi o prigušnom kavezu u polnim nastavcima rotora, bilo da su polni nastavci izvedeni iz masivnog nelameliranog željeza, tako da djeluju kao kratkospojni namot, koji obuhvaća pol. Ako i za prigušni namot pretpostavimo otpor jednak nuli, onda struje prigušnog namota neće dozvoliti promjenu toka, koji kroz taj namot prolazi. Uslijed toga će tokovi u rasipnim putovima imati mnogo manje prostora na raspolaganju, gustoća silnica će porasti, a time i potrebno protjecanje. Statorske struje biti će znatno veće nego bez prigušnog namota, jer struje u prigušnom namotu podržavaju protjecanje rotora i time povećavaju ukupno protjecanje, kojemu stator mora održati ravnotežu. Za struje vrijedi sve što je rečeno ranije, s time da rotorsko protjecanje sada predstavljaju struje u uzbudnom namotu i struje u prigušnom namotu zajedno.

) 120 + t ( cos I 32 = I

) 120 - t ( cos I 32 = I

) t ( cos I 32 = I

o0d0T

o0d0S

0d0R

ω

ω

ω

⋅⋅

⋅⋅

⋅⋅

167

Utjecaj radnog otpora

Nije teško vidjeti kako će utjecati omski otpor namota na ova razmatranja. U prvom času tokovi se ne mogu promijeniti, i pri beskonačno malenom otporu teći će tolike struje, da održe tok na početnoj veličini:

Međutim, pošto otpor nije beskonačno malen, potrebna je neka mala promjena toka, da bi inducirala napon potreban za savladavanje omskog otpora R, kako bi se struja I mogla održati na početnom iznosu:

Prema tome, svi tokovi koji su se slučajno zatekli u času kratkog spoja, a nisu održavani narinutim uzbudnim naponom, i koje smo u dosadašnjem razmatranju zamišljali konstantnim u strujnim krugovima beskonačno malog otpora, u stvari će opadati, i to brže, što je veća struja potrebna za održavanje toka. Struja će biti to veća, što je manji induktivetet L. Iz gornjih izraza, koji vrijede za jednostavan strujni krug vezan s magnetskim tokom, može se odmah vidjeti, da je:

tj. da će struja i tok eksponencijalno padati, pri čemu je vrijednost T = L/R vremenska konstanta karakteristična za trajanje pojave, jer se početna vrijednost struje odnosno toka nakon vremena t = T smanji na 1/e = 0.368 svojeg iznosa. Unatoč mnogo zamršenijim prilikama pri nekoliko magnetski vezanih strujnih krugova, ipak se pojave mogu svesti na razmatranja magnetskih polja, koja se razgrađuju po eksponencijalnom zakonu. Ako npr. promatramo tok kroz prigušni kavez, budući da je broj zavoja malen, to je i ulančeni tok i induktivitet malen, dok je omski otpor s obzirom na mali raspoloživi presjek štapova relativno velik. Vremenska konstanta je malena, pa se tok relativno brzo "oslobađa" prigušnog namota, i time skraćuje rasipne putove u kojima se zatvara. To se zbiva u prvih nekoliko poluperioda kratkog spoja, a poslije toga je vrijednost izmjenične komponente smanjena. Kaže se da je kratki spoj iz "početne" prešao u "prolaznu" fazu. Relativno brzo isčezavaju i istosmjerne komponente statorskih struja i izmjenična komponenta uzbudne struje koja im odgovara. Razlog je tome u velikoj struji koja je potrebna za održavanje istosmjernog toka kroz dugačke rasipne putove u zraku. Duže traje razgrađivanje rotorskog istosmjernog toka, koji se dobrim dijelom zatvara kroz željezo, pa je induktivitet relativno veći, a otpor manji. Uslijed toga sporije opada dodatna istosmjerna komponenta rotorske struje i izmjenične komponente statorskih struja, koje toj komponenti odgovaraju. Napokon, kad je rotorska struja ponovo pala na vrijednost određenu narinutim uzbudnim naponom, u statoruće teći samo izmjenične struje, koje svojim protjecanjem drže ravnotežu početnom protjecanju rotora, a preostaje samo toliko toka, da pokrije padove napona u namotima. Prelazna pojava je završila, te je nastupio tzv. trajni kratki spoj.

1.2 Matematičke podloge za analizu

I L = = poc ⋅ΦΦ

R I = td d- ⋅Φ

e = t LR-

poc•⋅ΦΦ

td LR - =

idi

⋅

168

Matematički opis struja za vrijeme tropolnog udarnog kratkog spoja

Na osnovu prethodnog fenomenološkog razmatranja mogu se za udarni kratki spoj postaviti diferencijalne jednadžbe. Rješavanjem diferencijalnih jednadžbi dobiva se izraz za vremenski tok struja za vrijeme trajanja prelazne pojave udarnog kratkog spoja.

Dakle, u stacionarnom stanju nakon prelazne pojave iznos struje trajnog kratkog spoja ovisi jedino o konstanti K1 odnosno o iznosu uzdužne reaktancije Xd i uzbudnoj struji. Fazni pomak γi predstavlja fiktivni pomak struje pojedine faze u trenutku nastajanja kratkog spoja.

Za vremenske konstante Td", Td' i Ta i reaktancije Xd", Xd' i Xd općenito vrijedi:

Na osnovu ovoga može se zaključiti da će u trenutku nastajanja kratkog spoja prvi ili drugi extrem struje armature biti najveći (Xd"<<), ali daće iznos vrlo brzo opadati jer je vremenska konstanta Td" najmanja.

Interesantno je analizirati utjecaj člana:

Vidi se da je to član dvostruke frekvencije. No iz snimke udarnog kratkog spoja rjetko će se moći uočiti član dvostruke frekvencije iz više razloga:

-Zbog male armaturne vremenske konstante (Ta) komponenta dvostruke frekvencije brzo se prigušuje.

-Konstanta K4 predstavlja razliku početne poprečne i uzdužne reaktancije. Znamo da se u prvom trenutku svi tokovi zatvaraju kroz zračni raspor pa je razlika između tih reaktancija i kod rotora sa istaknutim polovima vrlo mala.

Maksimalni iznos istosmjerne komponente pojedine armaturne struje jako ovisi o trenutku nastajanja kratkog spoja (cos(γi)).

1.3 Postupak snimanja

Mjernu i energetsku opremu potrebno je spojiti prema shemi na slici 4, odnosno slici 5.

] ) cos( ) e K + ) + t 2 cos( ) e K ( 0.5-

- ) +t cos( )e K + e K + K ( [ U= I

iTt-

5iTt-

4

iTt-

3"

Tt-

21i

aa

dd

γγω

γω

•••••

•••• ′

)"X1 + "

X1( = K

)"X1 - "

X1( = K

)X1 -

X1( = K

)X1 - "

X1 ( = K

X1 = K

qd5

qd4

dd3

dd2

d1

′

) + t ( cos K U i1 γω••

X < X < "XT < T < "T

ddd

dad

′

′

) + t (2 cos e K iTt-

4 a γω••

169

a)Grupu je potrebno zaletiti na sinhronu brzinu.

b)Kratko spojiti sinhroni stroj pri uzbudnoj struji jednakoj nuli.

c)Polako podizati uzbudnu struju, dok armaturna struja ne dosegne željenu vrijednost.

d)Podesiti parametre osciloskopa.

-odabrati i postaviti prijenosni omjer izolacionih pojačala, tako da maksimalni izlazni napon bude manji od ±10 Vp.

-procijeniti trajanje prelazne pojave i postaviti vremensku bazu osciloskopa

e)Otvoriti sklopku, pričekati stacionarno stanje

f)Zatvoriti sklopku, snimiti udarni kratki spoj i dobivene podatke pohraniti na magnetski medij

Pri izboru mjerila voditi računa da maksimum struje kratkog spoja može biti do 30 puta veći od stacionarne vrijednosti.

Pri provedbi pokusa udarnog kratkog spoja treba osobito paziti, da se sve tri faze kratko spoje istovremeno i da pri spajanju ne dođe do mehaničkog odskakivanja kontakata. Radi zahtjeva daljne numeričke analize osigurati da je brzina vrtnje za vrijeme snimanja konstantna. Pri snimanju se ne treba služiti strujnim transformatorima, koji ne bi proporcionalno prenijeli is-tosmjerne komponente, nego treba upotrijebiti shuntove. Shuntovi i kontrolni ampermetri se iz sigurnosnih razloga (visoki napon) uključuju u zvjezdište, a ne u izvode generatora .

170

sl.3 Shema spoja snimanja udarnog kratkog spoja

sl.4 Blok shema prihvata i ispisa podataka

pomoću AD pretvarača i računala

2. Grafička analiza oscilograma udarnog kratkog spoja

171

Za grafičku analizu oscilograma tropolnog udarnog kratkog spoja treba izabrati oscilogram one faze u kojoj se pojavljuje istosmjerna komponenta struje (sl.5). Postupak analize je slijedeći:

1.Povuku se envelope na krivulju i pa se udaljenost među njima podijeli na polovice. Udaljenost y od srednje linije predstavlja amplitudu izmjenične komponente u ovisnosti o vremenu.

2.Veličina y se prenese u posebni dijagram y=f(t) (sl.6) pa se promatra eksponencijala

koja je superponirana na konstantni član

3.U samom početku je tome pribrojen još član

4.Od y se odbije konačna vrijednost Ik√2 i u novom, logaritamskom dijagramu prikaže y-Ik√2 izuzimajući prvih nekoliko perioda (sl.7). Time se dobije Δ1=f(t) a u log-lin mjerilu je to pravac.

5.Očita se Td'.

6.Sa slike 7 se u sliku 6 ucrta Δ1 (crtkano za nekoliko prvih perioda).

7.Sa slike 6 se očita Δ2 i prenese u log-lin mjerilo u sliku 8 te se odredi Td".

8.Sa slike 6 se očita

što je amplituda prolazne udarne struje kratkog spoja pa se iz toga dobiva prolazna (uzdužna) reaktancija:

9.Sa slike 6 se očita

pa je početna (uzdužna) reaktancija

e ) I - I ( 2 = e ) XU -

XU ( = T

t-kT

t-

d

m

d

m1 dd ′′ •′••∆

′

I 2 = XU

kd

m •

e ) I - I" ( 2 = e ) XU - "

XU ( = "

Tt-"

Tt-

d

m

d

m2 dd •′••∆

′

) I - I ( 2 + I 2 = I 2 = I km ′••′•′

I 3

U = I 2

U = IU = X mf

d ′•′•′′

) I- I" ( 2 + ) I - I ( 2 + I 2 = I" 2 = "I kkm ′•′•••

172

10.Iz struje trajnog kratkog spoja na kraju oscilograma se dobiva uzdužna reaktancija

U, Uf, Um su linijski, fazni, maksimalni napon prije kratkog spajanja.

sl.5 Oblik struje jedne faze pri tropolnom udarnom kratkom spoju

sl.6 Pomona konstrukcija-o~itanje sa slike 5

sl.6 Određivanje izmjenične komponente

I" 3

U = "I

U = "X fd

•

I 3

U = IU = X

kk

fd

•

173

sl.7 Pomoćna konstrukcija za određivanje Td'

sl.8 Pomoćna konstrukcija za određivanje Td"

174

417 IDENTIFIKACIJA PARAMETARA SINHRONOG STROJA IZ SNIMAKA

STRUJA DOBIVENIH POKUSOM UDARNOG KRATKOG SPOJA

Cilj vježbe:

Određivanje parametara sinhronog stroja:

Td" -početna vremenska konstanta Td' -prijelazna vremenska konstanta Ta -vremenska konstanta armature Xd -uzdužna reaktancija Xd' -prijelazna uzdu`na reaktancija Xd" -početna uzdužna reaktancija Xq" -početna poprečna reaktancija

Zadatak vježbe:

1.Snimke dobivene pokusom udarnog kratkog spoja i pohranjene na magnetskom mediju potrebno je preformatirati i učitati u programski paket MATRIX.

2.U MATRIX-u izvršiti:

- podatke potrebne za obradu učitati u MATRIX - digitalne podatke pretvoriti pomoću faktora pretvorbe u vrijednosti mjerene struje - podatke normalizirati prema nazivnoj struji armature - generirati vremenski bazu ( vremenski vektor) - broj točaka po jednoj struji svesti na najviše 240 zbog ograničenja memorije računala. Pri

tome paziti da po jednoj periodi (20 ms) ne bude manje od 20 točaka - prikazati sve struje u dijagramu - odabrati struju faze pogodnu za analizu - pomoću algoritma opisanog u ovim uputama odrediti tražene parametre - usporedno prikazati snimljenu i izračunatu struju dotične faze - odrediti parametre grafičkim postupkom - usporediti i analizirati dobivene rezultate

3.Usporediti i analizirati rezultate dobivene grafičkim postupkom i pomoću računala.

Opis vježbe:

1. Prilagodba podataka za učitavanje u MATRIX

Digitalni mjerni uređaji kojima se snimaju promatrane pojave pohranjuju podatke digitalno u različitim oblicima (formatima). Podaci se moraju prevesti u format koji zahtijeva programski paket MATRIX. Za prilagodbu formata koristi se raspoloživi program.

175

2. Obrada u MATRIX-u

2.1 Priprema:

a)prema uputi za korištenje MATRIX-a učitati podatke iz datoteke u četiri različite varijable (struje)

b)pomoću faktora pretvorbe podatke u varijablama preračunati u vrijednosti struja

c)normalizacija (svođenje na relativnu vrijednost u odnosu na nazivnu vrijednost) provodi se dijeljenjem vrijednosti varijable (struje) nazivnom strujom

d)osnuje se nova varijabla, proporcionalna vremenu uzorkovanja podataka (vremenski vektor)

e) koristeći PLOT naredbu prikazati sve četiri varijable (struje) na ekranu

f)odabrati struju faze s najvećom istosmjernom komponentom za daljnju obradu

g) prema 2.2 odrediti tražene parametre

h)koristeći PLOT naredbu prikazati mjerenu i izračunatu struju faze na ekranu

i) prema 2.3 grafički odrediti tražene parametre

j)usporediti parametre dobivene analitički, grafički i eksperimentalno (iz prethodnih pokusa)

2.2 Određivanje parametara (identifikacija):

Fizikalne pojave u promatranom stroju mogu se opisati matematičkim modelom (jedna ili više jednadžbi, koje opisuju ponašanje stroja u prijelaznoj pojavi), čiji parametri (konstante) nisu poznati. U ovom slučaju paramametri matematičkog modela imaju fizikalno značenje.

Identifikacija parametara sinhronog stroja na osnovu podataka snimljenih u pokusu tropolnog udarnog kratkog spoja izvodi se postupkom matematičkog optimiranja. Matematičko optimiranje vrši promjenu parametara matematičkog modela uspoređujući izmjereni i izračunati odziv.

Za postupak optimiranja potrebno je oblikovati funkciju koju će se optimirati. U tehničkoj praksi to je u većini slučajeva kvadratna funkcija, slijedećeg oblika:

Imj -snimljeni odziv na osnovu kojeg se želi izvršiti identifikacija parametara x1,x2,...,xn

Ira~ -izračunati odziv pomoću računskog modela s trenutnim parametrima x1,x2,...,xn

x1,x2,...,xn -parametri koje se želi identificirati, odnosno parametri koji se mijenjaju u postupku optimiranja

U postupku optimiranja kroz više iteracija mijenjaju se parametri stroja koji se žele identificirati tako da minimizirana funkcija postigne što manju vrijednost, idealno vrijednost nula.

Postoji razrađeno više matematičkih algoritama za optimiranje. Od takovih algoritama traži se da u što manje iteracija i za bilo koji početni izbor parametara postignu što manju vrijednost optimirane funkcije.

U praksi se pokazalo da gotovo ni jedan algoritam ne zadovoljava gore tražene uvjete, čak da postupak optimiranja divergira za loš izbor početnih parametara. Zato je početne parametre potrebno odabrati procjenom na osnovu poznatih teoretskih razmatranja ili iz

] I - ) x ..., ,x ,x ( I [ mjn21rac2

n

1=i

•∑

176

iskustva. Također se pokazalo da se bolji rezultati postižu kod modela gdje je potrebno identificirati manji broj parametara (3 - 4). Ovakovi postupci gotovo su potpuno neupotrebljivi za identifikaciju više od 10 parametara odjednom.

Identifikacija u programskom paketu MATRIXx

Radi prethodno opisanih problema postupak identifikacije izvodi se u nekoliko koraka. Najprije se identificira manji broj parametara pomoću jednostavnijeg modela a kasnije se postupak usložnjava.

Za postupak identifikacije potrebno je pripremiti slijedeće podatke i programe:

- Početne parametre: P0 = (Xd", Xd', Xd, Xq", c, Td", Td', Ta)

- Ulaznu veličinu - vektor vremena

- Snimljeni odziv pomoću kojeg se izvodi identifikacija (struja armature)

-Pomoćni program koji će izračunavati odziv struje armature na osnovu trenutnih parametara. Odziv struje armature izračunava se pomoću jednadžbe dane u vježbi snimanje tropolnog udarnog kratkog spoja.

- potrebni programi su: MODEL1, OPTIM2 i OPTIM3

- Prvi korak identifikacije

Od tri snimljene struje armature za identifikaciju se odabire struja one faze koja ima maksimalnu istosmjernu komponentu, jer bez nje nije moguće identificirati parametre koji generiraju tu komponentu.

Kratki spoj se dogodio kad je rotor bio pod određenim kutom prema osi izabrane faze. U jednadžbi za izračunavanje odziva struje je to kut γ. Taj nas parametar ne zanima ali je potreban u postupku identifikacije i nepoznat je. Zbog velike osjetljivosti izračunatog odziva upravo na kut γ potrebno je taj kut što bolje procijeniti.

-Ako izabrana struja ima veliku negativnu istosmjernu komponentu onda se γ kreće u rasponu od 30o do -30o

-Ako izabrana struja ima veliku pozitivnu istosmjernu komponentu onda se γ kreće u rasponu od 150o do 210o

Radi što točnijeg odrđivanja kuta γ potrebno je nekoliko puta izračunati odziv struje uz početne parametre i varirati kut γ tako da se maksimumi izračunatog i izmjerenog odziva struje što bolje poklope. Odziv struje izračunava se naredbom:

) ' 1MODEL ' ( EXEC

177

- Drugi korak identifikacije

Iz vježbe reaktancije sinhronog stroja uzimamo podatke o uzdužnoj reaktanciji Xd, početnoj uzdužnoj reaktanciji Xd" i početnoj poprečnoj reaktanciji Xq". Te podatke i podatak o broju točaka kojima je opisana snimljena pojava unesemo u nekom od editora u program MODEL2. Upišemo u varijablu P0 početne parametre čiju identifikaciju namjeravamo izvršiti u ovom koraku.

Naredbom:

započinje postupak identifikacije. Program OPTIM2 u sebi sadrži rutinu koja vrši optimiranje. Po potrebi program se može izvršiti više puta ovisno o kvaliteti aproksimacije koja se želi postići.

Po završetku programa na ekranu se prikazuje numerički podatak o kvaliteti aproksimacije, dobivena vrijednost parametara i grafički prikaz izračunatog i izmjerenog odziva struje.

- Završni korak identifikacije

U ovom koraku svi parametri su "oslobođeni", mogu se promijeniti u iterativnom postupku. Prije samog postupka optimiranja potrebno je dopuniti početni vektor novim parametrima

Xd, Xd" i Xq" i složiti ih ovim redoslijedom:

Naredbom :

započinje postupak identifikacije.

- Dodatna provjera kvalitete identifikacije

S identificiranim parametrima izračunati odziv struje za kut γ pomaknutim 120o odnosno 240o i usporediti ih sa preostale dvije izmjerene struje.

) T , T , "T , , X ( = 0P addd ′′ γ

) 2'OPTIM' ( EXEC

) T , T , "T , , "X , X , X , "X ( = PO addqddd ′′ γ

) 3'OPTIM' ( EXEC

Documents

ISPITIVANJE_ELEKTRICNIH_STROJEVA