LABO Elektriciteit
OPGAVE: Karakteristieken van synchrone generatoren Datum van opgave:
....../…/... Datum van afgifte:
....../…/... Verslag nr. : 06 Leerling:
Assistenten:
Klas: 3.2
EIT KTA Ieper
Remediering:
Totaal :
.../100
Theorie
6 De synchronegenerator Doel: • •
Werking van synchrone generator kunnen uitleggen Bepalen van de volgende karakteristieken • nullastkarakteristiek • uitwendige karakteristiek (ohmse, inductieve, capacitieve belasting)
6.1 Theorie Zie boek elektriciteit deel 3 p 94 (6.1) tot en met p100 (6.5) p 103 (6.11) tot en met p105 p 101 (6.7) tot en met p 101(6.7) wisselstroomgenerator
= principewerking éénfasige generator = principiële werking driefasengenerator = de uitwendige karakteristiek van een
Opdracht: Maak een korte samenvatting over: • het principe • de principiële opbouw van een wisselstroomgenerator • het principe van het opwekken van een wisselspanning in een alternator • de frequentie van de opgewekte emk • de grootte van de opgewekte emk in een alternator • de principiële opbouw en werking van een driefasengenrator. • de uitwendige karakteristiek van de wisselstroomgenerator Verduidelijk met enkele principeschema's.
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 2
Meetopstelling 6.2 Meetopstelling Let op: • Teken uitgaande van het bedradingschema het elektrisch schema. • Gebruik de correcte symbolen voor de motor, generator, hulppool-, shuntwikkeling, aanloop weerstand, veldweerstand van de shunt motor, veldweerstand voor de generator en de bekrachtigingwikkeling van de generator. • Natuurlijk teken je ook de meettoestellen met merk, type en RSG of SG-nummer. • De symbolen kan je terugvinden in je boek elektriciteit 3. • Vergeet de mechanische verbinding niet te tekenen tussen aandrijfmotor en generator. 6.2.1 Nullast karakteristiek
6.2.2 Uitwendige karakteristiek
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 3
Uitvoering en meetresultaten 6.3 Benodigdheden uitvoering en meetresultaten Nullast karakteristiek Benaming
Type + RSG (SG) nummer
Proefbank AEG V-meter DC
Appa
V-meter AC
Appa
A-meter DC
Appa
Frequentiemeter
Appa
Uitwendige karakteristiek Benaming
Type + RSG (SG) nummer
Proefbank AEG V-meter DC
Appa
V-meter AC
Appa
A-meter DC
Appa
A-meter AC
Appa
driefasige ohmse belasting
ELWE
driefasige inductieve belasting
ELWE
driefasige capacitieve belasting
ELWE
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 4
Uitvoering en meetresultaten 6.3.1 Nullastkarakteristiek 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9.
Schakel de AEG schakelaar links op de AEG groep UIT. Schakel de Cetel-voeding in. Dit is een regelbare gelijkspanningsvoeding (0-250V). De schakelaar bevindt zich achteraan het toestel. Respecteer de veiligheidsregels. Regel deze af op 200V Plaats de aanloopweerstand in max waarde Plaats de veldregelaar van de shuntmotor in min waarde Schakel de AEG schakelaar in Schakel geleidelijk de aanloopweerstand uit Let op: DE AANLOOPWEERSTAND MOET ALTIJD VOLLEDIG UITGESCHAKELD WORDEN, zoniet verbrandt deze. Draai de aanloopweerstand NOOIT terug. Indien je verkeerd bent, eerst de spanning afleggen en de weerstand pas daarna inschakelen, daarna de motor opnieuw opstarten. Regel met de veldregelaar van de shuntmotor het toerental af van de motor op 1500tr/min Het toerental kan je aflezen op de AEG bank. Meet Uf, If E en f en noteer in de tabel 6.1
Tabel 6.1 INSTELLEN n min-1 1500 1500 1500 1500 1500
s-1
METEN Uf in V
If in A
E in V
f in Hz
10. Verhoog If met de veldregelaar voor de alternator totdat E = 100V en meet de andere grootheden Herhaal voor E = 150V, 165V, 180V, max spanning 11. Verhoog If met de veldregelaar voor de alternator totdat E = 100V en meet de andere grootheden Herhaal voor E = 150V, 200V, 220V, 240V 12. Herhaal bovenstaande metingen bij een toerental = 2000tr/min Noteer de resultaten in tabel 6.2
Tabel 6.2 INSTELLEN n -1 min 2000 2000 2000 2000 2000
-1
s
METEN Uf in V
If in A
E in V
f in Hz
13. Teken een grafiek voor E=f(If) voor de 2 snelheden.
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 5
Uitvoering en meetresultaten 6.3.2 De uitwendige karakteristiek a) b) c)
Bouw de meetschakeling volgens bijgevoegd schema. Breek het vorig schema echter niet af maar breidt dit uit. Laat dit door de leraar controleren Sluit schakelaar S2. Neem de uitwendige karakteristiek U=f(I) op voor drie verschillende belastingen. Houd de snelheid n, de bekrachtigingstroom If en de arbeidsfactor cos ϕ constant. Schakel de belasting in vier stappen in. Let op: 4/4Z komt overeen met 0,8A. Ga daar niet boven anders is er kans dat de zekeringen smelten. Bereken eerst de belastingsstroom voor 3/4, 2/4, en 1/4Z Lees de meettoestellen af en noteer de gemeten waarden in tabel 6.3
Tabel 6.3 METEN Z1 If = cte ohms in A 0/4 1/4 2/4 3/4 4/4
INSTELLEN N= cte min-1 s-1 2000 2000 2000 2000 2000 d) e) f)
0,8
Tabel 6.4 METEN Z2 If = cte inductief in A 0/4 1/4 2/4 3/4 4/4
U in V
I in A
Open schakelaar S2 Vervang de inductieve belasting door de driefasen capacitieve belasting Z3 Sluit schakelaar S2. Schakel de belasting in vier stappen in. Lees de meettoestellen af en noteer de gemeten waarden in tabel 6.5
INSTELLEN N= cte min-1 s-1 2000 2000 2000 2000 2000 j)
I in A
Open schakelaar S2 Vervang de ohmse belasting door de driefasen inductieve belasting Z2 Sluit schakelaar S2. Schakel de belasting in vier stappen in. Lees de meettoestellen af en noteer de gemeten waarden in tabel 6.4
INSTELLEN N= cte -1 min s-1 2000 2000 2000 2000 2000 g) h) i)
U in V
Tabel 6.5 METEN Z3 If = cte capacitief in A 0/4 1/4 2/4 3/4 4/4
U in V
I in A
Teken de uitwendige karakteristiek U = f(I) voor de drie belastingen in één grafiek.
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 6
Opdrachten 6.5 Vragen a. Vul in: De nullastkarakteristiek geeft het verband tussen ………………………………………………………………… en ……………………… Je houdt bij het opnemen van deze karakteristiek ………………………………………… en …………………………………… constant. b. Indien de snelheid van de motor vergroot, zal de emk bij nullast voor eenzelfde verandering van de bekrachtigingstroom If: sneller stijgen
niet veranderen
minder snel stijgen
c. De grootte van de opgewekte emk door een synchrone generator is afhankelijk van: de snelheid van de motor het aantal polen van de gelijkspanningsgenerator de bekrachtigingstroom de arbeidsfactor van de belasting d. De nullastkarakteristiek van een synchrone generator begint niet in het snijpunt van de assen. Dit is te wijten aan …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Indien je de bekrachtigingstroom opdrijft, merk je dat vanaf een bepaalde waarde de emk niet meer lineair toeneemt. Dit is te wijten aan …………………………………………………………………………………………………………………… e. Indien je een capacitieve belasting aansluit, merk je dat de klemspanning groter / kleiner is dan de emk. Maar bij een inductieve of ohmse belasting zal de klemspanning groter / kleiner zijn dan de emk. f. Vul in: De uitwendige karakteristiek geeft het verband tussen ………………………………………………………………………………… en ………………………………………………………………………………………………………… Je houdt bij het opnemen van deze karakteristiek ………………………………………………………………………………………………………………………… en ……………………………………………………………………………………………………………………………… constant. g. Indien je de uitwendige karakteristiek bekijkt, zie je een spanningsverandering bij verandering van de belasting. Deze verandering is te wijten aan: de ankerreactie lekflux de draaizin van de motor de inwendige spanningsverliezen h. Vanuit de gegevens van de nullastkarakteristiek kun je gemakkelijk het aantal polen van de synchrone generator bepalen. Dit doe je met volgende formule: p= = = Het aantal poolparen p = Het aantal polen is dan: 2p = p . 2 = i. Indien de rotor van een synchrone generator versnelt, zal: de emk dalen de emk niet veranderen de emk stijgen de frequentie dalen de frequentie niet veranderen de frequentie stijgen j. Om bij een capacitieve belasting eenzelfde klemspanning te krijgen aan de klemmen van de synchrone generator, moet bij het stijgen van de belastingsstroom, If dalen / constant blijven / stijgen. Maar bij een inductieve of ohmse belasting moet om eenzelfde klemspanning te krijgen aan de klemmen van de synchrone generator, bij het stijgen van de belastingsstroom, If dalen / constant blijven / stijgen.
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 7
Besluit 6.6 Besluit Bestudeer aandachtig de vormen van de grafieken en vergelijk met de theoretische vormen in je cursus. Trek uit iedere grafiek je besluit. Noteer ook de problemen die tegengekomen bent. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………
6 De synchrone generator
3.2EIT
pagina 8
