CA máquina síncrona caracterización

Electrical Engineering

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Overview

Fuente: Ali Bazzi, Departamento de ingeniería eléctrica, Universidad de Connecticut, Storrs, CT.

Motores síncronos de tres fases rotor de herida son menos populares que los motores síncronos de imán permanente rotor debido a los pinceles necesarios para el campo del rotor. Los generadores síncronos son mucho más comunes y disponibles en la mayoría las centrales existentes, ya que tienen excelente regulación de voltaje y la frecuencia. Los motores síncronos tienen la ventaja de casi 0% de regulación de la velocidad debido a que la velocidad del rotor es exactamente la misma velocidad y campo magnético del estator, causar la velocidad del rotor constante, independientemente de cuánto se carga del eje del motor. Por lo tanto, son muy convenientes para aplicaciones de velocidad fija.

Los objetivos de este experimento son entender los conceptos de a partir de un motor sincrónico de corriente trifásica, las curvas de V para cargas diversas, donde la carga afecta el factor de potencia del motor y el efecto de cargas en el ángulo entre el voltaje terminal y la f.e.m. posterior

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JoVE Science Education Database. Ingeniería eléctrica. CA máquina síncrona caracterización. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Máquinas síncronas se basan en el concepto de campo magnético giratorio para máquinas de inducción. Tres fases, corrientes en el estator de la máquina, producen un campo magnético giratorio de magnitud constante a una frecuencia deseada. La diferencia entre las máquinas sincrónicas y asincrónicas es que este último ha puesto en cortocircuito bobinas o una "jaula de ardilla" en el lado del rotor, mientras que máquinas síncronas tienen un campo magnético fijo en el lado del rotor. Este campo magnético es siempre o por un excitador o por imanes permanentes. Máquinas síncronas de imán permanente se está volviendo más común debido a su alta eficiencia y tamaño compacto, pero por lo general utilizan materiales de tierras raras. El término síncrono se utiliza porque el campo magnético de rotor, que es independiente del estator, bloquea el campo magnético giratorio y hace que el rotor gire a la misma velocidad (o velocidad síncrona) como campo de magnético giratorio del estator.

Para arrancar un motor trifasico rotor enrollado síncrono, el devanado de campo se pone en cortocircuito en la máquina actúa como un motor de inducción. Una vez que la velocidad de la máquina está cerca de la velocidad síncrona, el cortocircuito se retira y se aplica un voltaje de C.C. a través de la bobina de campo. Esto bloquea los campos magnéticos de rotor y estator, y así, se logra el sincronismo del rotor y el estator. En este laboratorio, el motor síncrono es iniciado por tener el interruptor superior en su placa de interfaz en la posición "Inicio de la inducción", y una vez que la velocidad alcanza el estado estacionario, se gira el interruptor a la posición "Run síncrono".

Procedure

1. C.C. prueba

  1. Encienda la fuente de alimentación de DC de baja potencia con un corto circuito en sus terminales.
    1. Limitar la corriente de la fuente de alimentación de DC de baja potencia a 1.8 A.
    2. La fuente y desconecte el circuito.
  2. Conecte los terminales de alimentación a través de los puertos 1 y 4 del motor síncrono.
    1. Encienda la fuente y medir el voltaje y la corriente. Variar el voltaje según sea necesario para llegar a una corriente de 1.8 A.
    2. El suministro, entonces repita los dos pasos anteriores para 2 y 5 y puertos 3 y 6.
  3. Desconecte la fuente de alimentación de DC de baja potencia.

2. sincrónica de la máquina puesta en marcha

  1. Asegúrese que el interruptor de desconexión trifásica interruptor de motor síncrono e interruptor motor de la C.C. todos estén apagados.
    1. Compruebe que el VARIAC es 0%.
    2. El VARIAC de alambre a la salida de tres fases y conectar el programa de instalación que se muestra en la figura 1.
    3. Recuerde ajustar la escala de 1 a 1000 de la sonda de corriente de medidor de potencia digital.
  2. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  3. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  4. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 V de salida.
  5. Medir la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real y factor de potencia.
  6. Recuerde que el voltaje de fase (línea a neutro) y la fase actual en la fase "a" están siendo medidos, por lo que la medición de factor de potencia en el medidor de energía refleja correctamente el factor de potencia por fase.
  7. Medir el par y la velocidad de la máquina.
  8. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
    1. Pulse el botón de "Start" suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  9. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run". Preste atención a cómo cambia el sonido de la máquina. El sonido de la máquina se vuelve más suave como las cerraduras de campo magnético del rotor al estator campo magnético rotativo.
    1. Grabar la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real, factor de potencia y el voltaje de campo y corriente de la corriente continua fuente de pantalla.
    2. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  10. Apague la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  11. Apague el interruptor de desconexión de tres fases. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 1
Figura 1 : Un esquema de la configuración para iniciar el motor síncrono de. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. efecto de carga en ángulo de torsión

  1. Asegúrese de que el interruptor de desconexión trifásica, motor síncrono del interruptor "S1" y motor de corriente continua interruptor "S2" están todos fuera.
    1. Tenga en cuenta que si bien "S1" está en el lado del motor síncrono, se utiliza para conectar/desconectar la carga de "RL" en las terminales de la máquina de CC.
    2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  2. La configuración que se muestra en la figura 2, conecte y ponga «RL» a Ω 200.
  3. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  4. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  5. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 V de salida.
  6. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
  7. Pulse el botón de inicio de suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  8. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run".
  9. Grabar la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real, factor de potencia y voltaje de campo y corriente de la corriente continua fuente de pantalla.
  10. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  11. Mantenga la luz estroboscópica cerca del eje y medir el ángulo inicial δo.
    1. Para instalar la luz estroboscópica, enchúfelo en una toma de corriente regular y enciéndala.
    2. Con la perilla gruesa, ajustar la velocidad de lectura en la luz estroboscópica que cerca de 1.800 RPM, que es la velocidad sincrónica de la máquina de 60 Hz 4 polos 1. Velocidad síncrona se calcula en rondas por minuto (RPM) como n= 120 xf/P donde f es la frecuencia y P son el número de polos.
    3. Coloque la luz estroboscópica para enfrentar el borde del motor y ajuste la perilla fina hasta el eje aparece inmóvil. El ojo humano es engañado para ver el eje como fijo por tener la frecuencia de la luz estroboscópica (o lectura rápida) coincida con la velocidad del eje.
  12. Encienda "S1" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ1.
  13. Encienda "S2" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ2.
  14. Desactivar "S2" y cambiar «RL» a Ω 100.
  15. Encienda "S2" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ3.
  16. Apagar apagar la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start", "S1"y "S2" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  17. Apague el interruptor de desconexión de tres fases. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 2
Figura 2 : Un esquema de la configuración para estudiar el efecto de carga de torque ángulo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. efecto de la corriente de campo en el Factor de potencia

Esta sección investiga a un lado de la curva de V.

  1. Asegúrese de que interruptor de la desconexión trifásica, motor síncrono el interruptor S1y motor de corriente continua interruptor S2 están todos apagados.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Conectar la instalación que se muestra en la figura 3, que sólo es diferente de la figura 2 mediante la adición de la resistencia de campo de la serie "RF" y «RL» a Ω 200.
  4. Ajuste "RF" a la posición de 10 Ω. "RF" no requiere medición para este experimento, ya que el objetivo es variar la corriente de campo solamente.
  5. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  6. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  7. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee 115 V de salida.
  8. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
  9. Pulse el botón de inicio de suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  10. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run".
  11. Para "RF" = 10, 6, 3 y 1, grabar la armadura actual IAC1, armadura VAC1, verdadera tensión, factor de potencia, campo voltaje y corriente de la pantalla de fuente de alimentación DC.
  12. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  13. Restablecer "RF" Ω 10.
  14. Encienda "S1" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  15. Encienda "S2" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  16. Desactivar "S2" y cambiar «RL» a Ω 100.
  17. Encienda "S2" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  18. Apague la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  19. El interruptor de desconexión trifásica y desconecte la instalación.

Figure 3
Figura 3 : Un esquema de la configuración para estudiar el efecto de cambiar el actual campo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Los motores síncronos son ideales en aplicaciones que requieren rotor constante velocidad independiente de la carga de eje diferentes y son casi omnipresentes en las centrales de regulación de voltaje y la frecuencia. Máquinas síncronas consisten en un interno giratorio llamado rotor de núcleo y un anillo externo fijo llamado estator. El campo magnético de rotor es fijo y se genera mediante imanes permanentes o una fuente de alimentación de CC. En motores trifásicos síncronos, los flujos actuales de estator de la máquina con cada fase conexión a su propio sistema separado de las bobinas del estator. Esto produce un separado campo magnético giratorio que corresponde a las oscilaciones en la línea de suministro de corriente. Los campos magnéticos del estator y el rotor son juntados o bloqueados, haciendo que el rotor gire a una velocidad exactamente igual a la tasa de rotación del campo magnético del estator. El objetivo general de este video es introducir tres máquinas síncronas de la fase, protocolos para el arranque y bloquear los campos magnéticos de rotor y estator de demostrar e ilustrar un protocolo para encontrar el efecto de carga del motor en torque ángulo.

Para superar la inercia inicial antes de los campos del estator y del rotor están alineados, una máquina síncrona trifásica se ejecuta inicialmente como un motor de inducción. En este procedimiento, campo de magnético giratorio del estator induce corriente en el rotor de jaula de ardilla, posteriormente creando un campo magnético en el rotor e induciendo rotación. Una vez que acerca a la velocidad de la máquina velocidad síncrona, se aplica un voltaje de C.C. a través de la bobina de campo. Desde este punto de excitación electromagnética controla el campo magnético de rotor. Con el campo magnético de rotor fijado, los campos magnéticos de rotor y el estator se convierten bloqueados para conseguir sincronismo de rotor-estátor. En consecuencia, velocidad del motor sincrónico es controlada por la velocidad de rotación del campo magnético del estator y es independiente de la carga. Mientras que la carga del rotor no afecta la velocidad del rotor en un motor síncrono, provoca los tirones del rotor se retrasara un poco la tira del estator. Mientras el motor continúa funcionando a la velocidad sincrónica, el desplazamiento angular se llama el ángulo de torsión, que es menor con cargas más bajas y mayor en cargas más altas. A medida que aumenta la carga mecánica, torque ángulo aumenta hasta que el ángulo es tan alto que el rotor se tira fuera de sincronismo. Esta alta carga mecánica es por lo tanto por encima del límite para que el motor puede manejar y se llama el par de ruptura. Ahora que se han introducido los motores síncronos, nos demostrarán procedimientos de arranque, sincronización y caracterización.

Antes de comenzar el motor síncrono, prueba la fuente de alimentación DC utilizada para bloquear los campos magnéticos de rotor y el estator. En primer lugar, la fuente de alimentación de DC de baja potencia de cortocircuito y enciéndala. Reducir la corriente en la fuente a uno punto ocho amperios y entonces la fuente y desconecte el cortocircuito. La prueba de DC mide la resistencia de embobinado de estator. Primero, conecte los terminales de alimentación de C.C. a través de puertos uno y cuatro del motor síncrono y encienda el suministro. Luego, registro de la tensión y la corriente a través de estos puertos. Variar el voltaje según sea necesario para llegar a un límite de corriente de uno punto ocho amperios. Registrar la tensión y luego apague la fuente. Repita el voltaje y la corriente como se describe en los puertos dos y cinco y luego para los puertos tres y seis. Por último, desconectar el DC para completar la prueba de DC.

En el siguiente paso del Protocolo, la máquina síncrona se inicia en el modo de motor de inducción, y entonces los campos magnéticos de rotor y el estator están bloqueados. Primero, compruebe que el interruptor trifásico interruptor de motor síncrono e interruptor motor de la C.C. son todos apagado. A continuación, compruebe que el variac se establece en cero por ciento tensión de salida. Con el equipo apagado, el variac de alambre a la salida de la tres fase y conecte la configuración como se muestra. Luego, coloque un pedazo pequeño de cinta al eje de rotor de la máquina síncrona de AC. Por último, establecer cinco a 100 A escala de la sonda de corriente de medidor de potencia digital. Ahora, arrancar el motor con encender el equipo. En primer lugar, compruebe que el interruptor de 'Inicio-ejecutar' la posición 'Start'. En segundo lugar, encienda el interruptor de desconexión de la tres fase. En tercer lugar, aumentar rápidamente la salida variac hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 voltios. Estas medidas se corresponden A la línea al voltaje fase neutro y corriente de fase para que la medición de factor de potencia refleja correctamente la por factor de potencia fase. Luego, se mide el par motor en el modo de inducción. Por último, medir la velocidad del motor mediante la técnica de luz estroboscópica. Refiera por favor a la educación de la ciencia video, "Motores" para más información sobre esta técnica. Con la máquina en marcha, y parámetros iniciales medidos, está listo para la sincronización. En primer lugar, encienda la fuente de alimentación de 125 voltios. Entonces, mueva el interruptor de 'Start-Run' a la posición de 'Run'. Preste atención a cómo cambia el sonido de la máquina. Como el campo magnético de rotor bloquea al estator campo magnético rotativo, el sonido de la máquina se vuelve más suave. Con rotor y estator campos magnéticos bloqueado o sincronizado, medir la armadura actual y voltaje, potencia y factor de potencia. Luego, mida el voltaje de campo y de la pantalla de fuente de alimentación DC. A continuación, medir las características mecánicas, par y velocidad. Por último, apague el equipo a partir de la fuente de alimentación. Luego, tapa el inicio-ejecutar en la posición 'Start' y fijar la espalda variac a cero salida por ciento. Por último, apague el interruptor de desconexión de tres fases.

Cuando un motor DC está acoplado mecánicamente a la máquina síncrona para proporcionar una carga mecánica, el ángulo de torsión en el motor sincrónico puede ser modificado por el campo shunt corriente en el motor de corriente continua. Este protocolo analiza la relación entre carga de campo del motor y torque ángulo. Con el equipo apagado, conecte el sistema como se muestra y ajustar la resistencia de derivación de carga a dos kilo ohmios. Ahora, encienda el equipo como se describe anteriormente. Registrar los parámetros eléctricos y mecánicos como antes. Ángulo de par siguiente, registro con el campo shunt cargado. Para ello, use el strobe para congelar visualmente el eje del motor síncrono. Ajustar la frecuencia de la luz estroboscópica usando el nob de 'curso' para coincidir aproximadamente con 1800 RPM, la velocidad síncrona de la máquina de 60 hertz de tirar cuatro. Entonces, apunte la luz estroboscópica en el borde del eje del motor y ajuste el nob 'fino' aparezca el eje estacionario inicialmente, medir el ángulo de par con sistema RL a 200 ohm y apaga S1 y S2. Repita las mediciones de ángulo con el campo shunt cargado como sigue. S1 del tirón en medir delta ángulo, luego activar S2 y medir delta ángulo dos. Por último, apague el S2, cambie RL a 300 ohmios y activar S2. Por último, apague el equipo como se describe anteriormente.

Prueba de la fase continua se estimó la resistencia de la DC como el cociente del voltaje de C.C. a la corriente cuando se aplica entre un terminal de la fase y el neutro. Resistencia de la fase contribuye a las pérdidas en la máquina y causa la caída de voltaje a través de la armadura. La resistencia de campo se midió de manera similar aplicando tensión a la bobina de campo y midiendo el campo actual. La resistencia de campo controla la corriente de campo. Voltaje de campo puede ser variada con una resistencia de campo fijo para variar el campo actual. Finalmente, el ángulo de torsión se convirtió en más grande con mayor carga mecánica modificada variando el campo shunt corriente en el motor de corriente continua. El poder real de la máquina está entonces relacionado con el ángulo de torsión como se muestra. Esto nos indica que la potencia de salida es máxima cuando el ángulo de torsión es cero.

Máquinas síncronas son comunes en aplicaciones que requieren velocidad constante en el eje del motor con las regulaciones de velocidad muy apretado. Rotor de herida fase tres generadores sincrónicos son la principal fuente de energía eléctrica en todo el mundo. Para conectar el generador en una planta a la red eléctrica, tres factores en el generador de salida voltajes deben coincidir con los de la red, la magnitud, frecuencia y secuencia de fase. Mientras sincronizadores automáticos se utilizan normalmente en grandes plantas de energía, se demuestra un método simple para la sincronización manual en la enseñanza de las Ciencias video, "AC síncrono máquina de sincronización." Los motores síncronos se utilizan para los dispositivos simples tales como molinos de bola. Un molino de bolas es un dispositivo que mezcla y tritura materiales girando un cilindro que contiene bolas de metal pequeño. El impacto de las bolas de moler los materiales en el cilindro. Estos molinos se utilizan con frecuencia para mezclar los materiales tales como pinturas o para pulverizar materias tales como grano de la planta.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la caracterización de la máquina síncrona de AC. Ahora debe comprender cómo máquinas síncronas AC, cómo iniciar y sincronizar la máquina y reconocer el efecto de carga del motor en torque ángulo. Gracias por ver.

Results

La prueba de la fase continua se puede estimar la resistencia de la DC como el cociente del voltaje de C.C. a la corriente cuando se aplica entre un terminal de la fase y el neutro. La resistencia de campo puede medirse de una manera similar aplicando tensión a la bobina de campo y midiendo el campo actual. Detrás de la reactancia síncrona (Xs), la f.e.m. de la máquina (EA), y su constante relacionados kφ se puede encontrar en la medición de potencia real (P3φ) en la máquina: P 3 Φ = Cos(δ)VφEA3Xs (ignorando la resistencia del estator Rs) y la potencia base flujo las ecuaciones para el circuito equivalente por fase (Fig. 4).

Curvas de V determinan el factor de potencia de la máquina como se ve por la fuente (red). Las curvas de V demuestran que la máquina puede proporcionar potencia reactiva (factor de potencia principal) bajo ciertas condiciones y por lo tanto, actúa como un condensador que puede mejorar la estabilidad de voltaje en la red. Al operar bajo estas condiciones, la máquina se llama "condensador síncrono."

Figure 4
Figura 4 : Un esquema del circuito equivalente por fase utilizado para obtener resultados representativos.

Applications and Summary

Máquinas síncronas son comunes en aplicaciones que requieren velocidad constante en el eje del motor con las regulaciones de velocidad muy apretado. Tales usos incluyen relojes eléctricos y unidades de disco duro, pero extienden a condensadores sincrónicos, que son motores síncronos que se operan en la región líder de factor de potencia para proporcionar la potencia reactiva a una carga. Corrección factor de potencia es otro término usado con aplicaciones de condensador síncrono. Tenga en cuenta que los motores síncronos más comunes son motores de imán permanente, mientras que los generadores síncronos más comunes son los generadores síncronos de rotor de herida.

1. C.C. prueba

  1. Encienda la fuente de alimentación de DC de baja potencia con un corto circuito en sus terminales.
    1. Limitar la corriente de la fuente de alimentación de DC de baja potencia a 1.8 A.
    2. La fuente y desconecte el circuito.
  2. Conecte los terminales de alimentación a través de los puertos 1 y 4 del motor síncrono.
    1. Encienda la fuente y medir el voltaje y la corriente. Variar el voltaje según sea necesario para llegar a una corriente de 1.8 A.
    2. El suministro, entonces repita los dos pasos anteriores para 2 y 5 y puertos 3 y 6.
  3. Desconecte la fuente de alimentación de DC de baja potencia.

2. sincrónica de la máquina puesta en marcha

  1. Asegúrese que el interruptor de desconexión trifásica interruptor de motor síncrono e interruptor motor de la C.C. todos estén apagados.
    1. Compruebe que el VARIAC es 0%.
    2. El VARIAC de alambre a la salida de tres fases y conectar el programa de instalación que se muestra en la figura 1.
    3. Recuerde ajustar la escala de 1 a 1000 de la sonda de corriente de medidor de potencia digital.
  2. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  3. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  4. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 V de salida.
  5. Medir la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real y factor de potencia.
  6. Recuerde que el voltaje de fase (línea a neutro) y la fase actual en la fase "a" están siendo medidos, por lo que la medición de factor de potencia en el medidor de energía refleja correctamente el factor de potencia por fase.
  7. Medir el par y la velocidad de la máquina.
  8. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
    1. Pulse el botón de "Start" suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  9. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run". Preste atención a cómo cambia el sonido de la máquina. El sonido de la máquina se vuelve más suave como las cerraduras de campo magnético del rotor al estator campo magnético rotativo.
    1. Grabar la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real, factor de potencia y el voltaje de campo y corriente de la corriente continua fuente de pantalla.
    2. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  10. Apague la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  11. Apague el interruptor de desconexión de tres fases. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 1
Figura 1 : Un esquema de la configuración para iniciar el motor síncrono de. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. efecto de carga en ángulo de torsión

  1. Asegúrese de que el interruptor de desconexión trifásica, motor síncrono del interruptor "S1" y motor de corriente continua interruptor "S2" están todos fuera.
    1. Tenga en cuenta que si bien "S1" está en el lado del motor síncrono, se utiliza para conectar/desconectar la carga de "RL" en las terminales de la máquina de CC.
    2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  2. La configuración que se muestra en la figura 2, conecte y ponga «RL» a Ω 200.
  3. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  4. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  5. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 V de salida.
  6. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
  7. Pulse el botón de inicio de suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  8. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run".
  9. Grabar la armadura actual IAC1, tensión de armadura VAC1, potencia real, factor de potencia y voltaje de campo y corriente de la corriente continua fuente de pantalla.
  10. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  11. Mantenga la luz estroboscópica cerca del eje y medir el ángulo inicial δo.
    1. Para instalar la luz estroboscópica, enchúfelo en una toma de corriente regular y enciéndala.
    2. Con la perilla gruesa, ajustar la velocidad de lectura en la luz estroboscópica que cerca de 1.800 RPM, que es la velocidad sincrónica de la máquina de 60 Hz 4 polos 1. Velocidad síncrona se calcula en rondas por minuto (RPM) como n= 120 xf/P donde f es la frecuencia y P son el número de polos.
    3. Coloque la luz estroboscópica para enfrentar el borde del motor y ajuste la perilla fina hasta el eje aparece inmóvil. El ojo humano es engañado para ver el eje como fijo por tener la frecuencia de la luz estroboscópica (o lectura rápida) coincida con la velocidad del eje.
  12. Encienda "S1" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ1.
  13. Encienda "S2" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ2.
  14. Desactivar "S2" y cambiar «RL» a Ω 100.
  15. Encienda "S2" y repita los pasos 3.9 a 3.11, pero medir el nuevo ángulo δ3.
  16. Apagar apagar la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start", "S1"y "S2" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  17. Apague el interruptor de desconexión de tres fases. Dejar intacto el resto del circuito.

Figure 2
Figura 2 : Un esquema de la configuración para estudiar el efecto de carga de torque ángulo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. efecto de la corriente de campo en el Factor de potencia

Esta sección investiga a un lado de la curva de V.

  1. Asegúrese de que interruptor de la desconexión trifásica, motor síncrono el interruptor S1y motor de corriente continua interruptor S2 están todos apagados.
  2. Compruebe que el VARIAC es 0%.
  3. Conectar la instalación que se muestra en la figura 3, que sólo es diferente de la figura 2 mediante la adición de la resistencia de campo de la serie "RF" y «RL» a Ω 200.
  4. Ajuste "RF" a la posición de 10 Ω. "RF" no requiere medición para este experimento, ya que el objetivo es variar la corriente de campo solamente.
  5. Compruebe que el interruptor de "Inicio/ejecutar" está en la posición "Start".
  6. Encienda el interruptor de desconexión de tres fases.
  7. Aumentar rápidamente el VARIAC hasta que el medidor de potencia digital lee 115 V de salida.
  8. Encienda la fuente de alimentación de 125 V DC. Asegúrese que todas las conexiones estén libres de los terminales de alimentación.
  9. Pulse el botón de inicio de suministro y establece la salida de la fuente en 125 V.
  10. Mueva el interruptor de "Inicio/ejecutar" a la posición "Run".
  11. Para "RF" = 10, 6, 3 y 1, grabar la armadura actual IAC1, armadura VAC1, verdadera tensión, factor de potencia, campo voltaje y corriente de la pantalla de fuente de alimentación DC.
  12. Mida y registre la torsión y la velocidad de la máquina.
  13. Restablecer "RF" Ω 10.
  14. Encienda "S1" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  15. Encienda "S2" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  16. Desactivar "S2" y cambiar «RL» a Ω 100.
  17. Encienda "S2" y repita los pasos 4.11 a 4.13.
  18. Apague la fuente de alimentación DC, solapa "Inicio/ejecutar" interruptor a la posición "Start" y conjunto el VARIAC de nuevo a 0%.
  19. El interruptor de desconexión trifásica y desconecte la instalación.

Figure 3
Figura 3 : Un esquema de la configuración para estudiar el efecto de cambiar el actual campo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Los motores síncronos son ideales en aplicaciones que requieren rotor constante velocidad independiente de la carga de eje diferentes y son casi omnipresentes en las centrales de regulación de voltaje y la frecuencia. Máquinas síncronas consisten en un interno giratorio llamado rotor de núcleo y un anillo externo fijo llamado estator. El campo magnético de rotor es fijo y se genera mediante imanes permanentes o una fuente de alimentación de CC. En motores trifásicos síncronos, los flujos actuales de estator de la máquina con cada fase conexión a su propio sistema separado de las bobinas del estator. Esto produce un separado campo magnético giratorio que corresponde a las oscilaciones en la línea de suministro de corriente. Los campos magnéticos del estator y el rotor son juntados o bloqueados, haciendo que el rotor gire a una velocidad exactamente igual a la tasa de rotación del campo magnético del estator. El objetivo general de este video es introducir tres máquinas síncronas de la fase, protocolos para el arranque y bloquear los campos magnéticos de rotor y estator de demostrar e ilustrar un protocolo para encontrar el efecto de carga del motor en torque ángulo.

Para superar la inercia inicial antes de los campos del estator y del rotor están alineados, una máquina síncrona trifásica se ejecuta inicialmente como un motor de inducción. En este procedimiento, campo de magnético giratorio del estator induce corriente en el rotor de jaula de ardilla, posteriormente creando un campo magnético en el rotor e induciendo rotación. Una vez que acerca a la velocidad de la máquina velocidad síncrona, se aplica un voltaje de C.C. a través de la bobina de campo. Desde este punto de excitación electromagnética controla el campo magnético de rotor. Con el campo magnético de rotor fijado, los campos magnéticos de rotor y el estator se convierten bloqueados para conseguir sincronismo de rotor-estátor. En consecuencia, velocidad del motor sincrónico es controlada por la velocidad de rotación del campo magnético del estator y es independiente de la carga. Mientras que la carga del rotor no afecta la velocidad del rotor en un motor síncrono, provoca los tirones del rotor se retrasara un poco la tira del estator. Mientras el motor continúa funcionando a la velocidad sincrónica, el desplazamiento angular se llama el ángulo de torsión, que es menor con cargas más bajas y mayor en cargas más altas. A medida que aumenta la carga mecánica, torque ángulo aumenta hasta que el ángulo es tan alto que el rotor se tira fuera de sincronismo. Esta alta carga mecánica es por lo tanto por encima del límite para que el motor puede manejar y se llama el par de ruptura. Ahora que se han introducido los motores síncronos, nos demostrarán procedimientos de arranque, sincronización y caracterización.

Antes de comenzar el motor síncrono, prueba la fuente de alimentación DC utilizada para bloquear los campos magnéticos de rotor y el estator. En primer lugar, la fuente de alimentación de DC de baja potencia de cortocircuito y enciéndala. Reducir la corriente en la fuente a uno punto ocho amperios y entonces la fuente y desconecte el cortocircuito. La prueba de DC mide la resistencia de embobinado de estator. Primero, conecte los terminales de alimentación de C.C. a través de puertos uno y cuatro del motor síncrono y encienda el suministro. Luego, registro de la tensión y la corriente a través de estos puertos. Variar el voltaje según sea necesario para llegar a un límite de corriente de uno punto ocho amperios. Registrar la tensión y luego apague la fuente. Repita el voltaje y la corriente como se describe en los puertos dos y cinco y luego para los puertos tres y seis. Por último, desconectar el DC para completar la prueba de DC.

En el siguiente paso del Protocolo, la máquina síncrona se inicia en el modo de motor de inducción, y entonces los campos magnéticos de rotor y el estator están bloqueados. Primero, compruebe que el interruptor trifásico interruptor de motor síncrono e interruptor motor de la C.C. son todos apagado. A continuación, compruebe que el variac se establece en cero por ciento tensión de salida. Con el equipo apagado, el variac de alambre a la salida de la tres fase y conecte la configuración como se muestra. Luego, coloque un pedazo pequeño de cinta al eje de rotor de la máquina síncrona de AC. Por último, establecer cinco a 100 A escala de la sonda de corriente de medidor de potencia digital. Ahora, arrancar el motor con encender el equipo. En primer lugar, compruebe que el interruptor de 'Inicio-ejecutar' la posición 'Start'. En segundo lugar, encienda el interruptor de desconexión de la tres fase. En tercer lugar, aumentar rápidamente la salida variac hasta que el medidor de potencia digital lee alrededor de 115 voltios. Estas medidas se corresponden A la línea al voltaje fase neutro y corriente de fase para que la medición de factor de potencia refleja correctamente la por factor de potencia fase. Luego, se mide el par motor en el modo de inducción. Por último, medir la velocidad del motor mediante la técnica de luz estroboscópica. Refiera por favor a la educación de la ciencia video, "Motores" para más información sobre esta técnica. Con la máquina en marcha, y parámetros iniciales medidos, está listo para la sincronización. En primer lugar, encienda la fuente de alimentación de 125 voltios. Entonces, mueva el interruptor de 'Start-Run' a la posición de 'Run'. Preste atención a cómo cambia el sonido de la máquina. Como el campo magnético de rotor bloquea al estator campo magnético rotativo, el sonido de la máquina se vuelve más suave. Con rotor y estator campos magnéticos bloqueado o sincronizado, medir la armadura actual y voltaje, potencia y factor de potencia. Luego, mida el voltaje de campo y de la pantalla de fuente de alimentación DC. A continuación, medir las características mecánicas, par y velocidad. Por último, apague el equipo a partir de la fuente de alimentación. Luego, tapa el inicio-ejecutar en la posición 'Start' y fijar la espalda variac a cero salida por ciento. Por último, apague el interruptor de desconexión de tres fases.

Cuando un motor DC está acoplado mecánicamente a la máquina síncrona para proporcionar una carga mecánica, el ángulo de torsión en el motor sincrónico puede ser modificado por el campo shunt corriente en el motor de corriente continua. Este protocolo analiza la relación entre carga de campo del motor y torque ángulo. Con el equipo apagado, conecte el sistema como se muestra y ajustar la resistencia de derivación de carga a dos kilo ohmios. Ahora, encienda el equipo como se describe anteriormente. Registrar los parámetros eléctricos y mecánicos como antes. Ángulo de par siguiente, registro con el campo shunt cargado. Para ello, use el strobe para congelar visualmente el eje del motor síncrono. Ajustar la frecuencia de la luz estroboscópica usando el nob de 'curso' para coincidir aproximadamente con 1800 RPM, la velocidad síncrona de la máquina de 60 hertz de tirar cuatro. Entonces, apunte la luz estroboscópica en el borde del eje del motor y ajuste el nob 'fino' aparezca el eje estacionario inicialmente, medir el ángulo de par con sistema RL a 200 ohm y apaga S1 y S2. Repita las mediciones de ángulo con el campo shunt cargado como sigue. S1 del tirón en medir delta ángulo, luego activar S2 y medir delta ángulo dos. Por último, apague el S2, cambie RL a 300 ohmios y activar S2. Por último, apague el equipo como se describe anteriormente.

Prueba de la fase continua se estimó la resistencia de la DC como el cociente del voltaje de C.C. a la corriente cuando se aplica entre un terminal de la fase y el neutro. Resistencia de la fase contribuye a las pérdidas en la máquina y causa la caída de voltaje a través de la armadura. La resistencia de campo se midió de manera similar aplicando tensión a la bobina de campo y midiendo el campo actual. La resistencia de campo controla la corriente de campo. Voltaje de campo puede ser variada con una resistencia de campo fijo para variar el campo actual. Finalmente, el ángulo de torsión se convirtió en más grande con mayor carga mecánica modificada variando el campo shunt corriente en el motor de corriente continua. El poder real de la máquina está entonces relacionado con el ángulo de torsión como se muestra. Esto nos indica que la potencia de salida es máxima cuando el ángulo de torsión es cero.

Máquinas síncronas son comunes en aplicaciones que requieren velocidad constante en el eje del motor con las regulaciones de velocidad muy apretado. Rotor de herida fase tres generadores sincrónicos son la principal fuente de energía eléctrica en todo el mundo. Para conectar el generador en una planta a la red eléctrica, tres factores en el generador de salida voltajes deben coincidir con los de la red, la magnitud, frecuencia y secuencia de fase. Mientras sincronizadores automáticos se utilizan normalmente en grandes plantas de energía, se demuestra un método simple para la sincronización manual en la enseñanza de las Ciencias video, "AC síncrono máquina de sincronización." Los motores síncronos se utilizan para los dispositivos simples tales como molinos de bola. Un molino de bolas es un dispositivo que mezcla y tritura materiales girando un cilindro que contiene bolas de metal pequeño. El impacto de las bolas de moler los materiales en el cilindro. Estos molinos se utilizan con frecuencia para mezclar los materiales tales como pinturas o para pulverizar materias tales como grano de la planta.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la caracterización de la máquina síncrona de AC. Ahora debe comprender cómo máquinas síncronas AC, cómo iniciar y sincronizar la máquina y reconocer el efecto de carga del motor en torque ángulo. Gracias por ver.

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