Caractérisation de Machine synchrone AC

Electrical Engineering

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Overview

Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.

Des moteurs synchrones triphasés plaie du rotor sont moins populaires que les moteurs synchrones à aimant permanent du rotor en raison les pinceaux nécessaires pour le champ du rotor. Générateurs synchrones sont beaucoup plus fréquentes et disponible dans la plupart des centrales existantes, comme ils l’ont excellent règlement de tension et de fréquence. Moteurs synchrones ont l’avantage de la régulation de vitesse presque 0 % dû au fait que la vitesse du rotor est exactement la même que la vitesse de champ magnétique du stator, causant la vitesse du rotor est constante, indépendamment de combien l’arbre du moteur est chargé. Ainsi, ils sont très appropriés pour les applications à vitesse fixe.

Cette expérience vise à comprendre les concepts de démarrage d’un moteur synchrone triphasé, V-courbes de charges diverses où la charge influe sur le facteur de puissance du moteur et l’effet de charges sur l’angle entre la tension aux bornes et arrière f.e.m.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Génie électrique. Caractérisation de Machine synchrone AC. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Machines synchrones s’appuient sur le concept de champ magnétique rotatif introduit pour les machines à induction. Courants triphasé, qui coule dans le stator de la machine, produisent un champ magnétique tournant d’amplitude constante à la fréquence désirée. La différence entre les machines synchrones et asynchrones, c’est que ce dernier a court-circuité enroulements ou une « cage d’écureuil » du côté du rotor, tandis que les machines synchrones ont un champ magnétique fixe sur le côté du rotor. Ce champ magnétique est fourni soit par un excitateur ou par aimants permanents. Machines synchrones à aimants permanents sont devenues plus fréquentes en raison de leur rendement élevé et une taille compacte, mais généralement, ils utilisent des matériaux de terre rare. Le terme synchrone est utilisé parce que le champ magnétique du rotor, qui est indépendant du stator, se verrouille au champ magnétique rotatif et entraîne le rotor de tourner à la même vitesse (ou la vitesse synchrone) dans le champ magnétique tournant du stator.

Pour démarrer un moteur synchrone triphasé à plaie du rotor, l’inducteur est court-circuitée où la machine agit comme un moteur à induction. Une fois que la vitesse de la machine se trouve à proximité de la vitesse synchrone, le court-circuit est supprimé et une tension continue est appliquée dans l’ensemble de l’inducteur. Cela bloque les rotor et le stator des champs magnétiques, et ainsi, le rotor et le stator de synchronisme est atteint. Dans cet atelier, le moteur synchrone est démarré par la présence de l’interrupteur supérieur sur sa plaque de jonction dans la position « Induction Start », et lorsque la vitesse atteint l’état stationnaire, l’interrupteur est remis à la position « Run synchrone ».

Procedure

1. DC Test

  1. Allumez l’alimentation CC de faible puissance avec un court circuit entre ses bornes.
    1. Limiter le courant sur l’alimentation CC de faible puissance à 1,8 A.
    2. Coupez l’alimentation et débrancher le circuit court.
  2. Relier les bornes d’alimentation à travers les ports 1 et 4 du moteur synchrone.
    1. Ouvrir l’alimentation et de mesurer la tension et le courant. Varier la tension comme nécessaire pour atteindre un courant de 1,8 A.
    2. Coupez l’alimentation, puis répétez les deux étapes précédentes pour les ports 2 et 5 et 3 et 6.
  3. Débranchez l’alimentation CC de faible puissance.

2. mise en marche synchrone

  1. Assurez-vous que l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé, moteur synchrone interrupteur et interrupteur du moteur DC sont tous éteints.
    1. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
    2. Câblez le thyristor à la sortie du moteur triphasé et le programme d’installation illustré à la Fig. 1.
    3. N’oubliez pas de définir l’échelle de 1 à 1000 de la sonde de courant de compteur numérique puissant.
  2. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  3. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  4. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 V.
  5. Mesurer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, pouvoir réel et facteur de puissance.
  6. N’oubliez pas que la tension de phase (ligne-neutre) et la phase actuelle sur la phase « a » sont mesurées, alors la mesure de facteur de puissance sur le wattmètre est correctement reflétant le facteur de puissance par phase.
  7. Mesurer le couple et la vitesse de la machine.
  8. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
    1. Appuyez sur la touche « Start » et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  9. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ». Faire attention à comment le bruit de la machine change. Le bruit de la machine devient plus lisse comme les serrures de champ magnétique de rotor au redresseur tournant de champ magnétique.
    1. Enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, puissance réelle, facteur de puissance et le champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
    2. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  10. Éteindre l’alimentation DC, flip, que le « démarrer/exécuter » commutateur sur la position « Start » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  11. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé. Le reste du circuit laisse intacte.

Figure 1
Figure 1 : Un schéma de configuration pour démarrer le moteur synchrone. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

3. effet de la charge sur le couple Angle

  1. Assurez-vous que l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé, moteur synchrone commutateur « S1» et moteur à courant continu interrupteur « S2» sont tous éteints.
    1. Notez que si « S1« est du côté du moteur synchrone, il est utilisé pour connecter/déconnecter la charge « RL » aux bornes de machine de DC.
    2. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
  2. Connecter le programme d’installation illustré à la Fig. 2 et la valeur « RL» Ω 200.
  3. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  4. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  5. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 V.
  6. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
  7. Sur le bouton d’alimentation et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  8. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ».
  9. Enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, puissance réelle, facteur de puissance et champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
  10. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  11. Garder la lampe stroboscopique sur près de l’arbre et de mesurer l’angle initial δo.
    1. Pour mettre en place la lampe stroboscopique, branchez-le sur une prise de courant ordinaire et allumez-le.
    2. Avec le gros bouton, ajuster la vitesse de lecture sur la lampe stroboscopique d’être assez proche de 1 800 tr/min, ce qui est de la vitesse synchrone de 1 machine à quatre pôles 60 Hz. Vitesse de synchronisme est calculée en tours par minute (tr/min) sous la forme n= 120 xf/P , où f est la fréquence et P sont le nombre de pôles.
    3. Placez la lampe stroboscopique pour faire face à bord de l’arbre du moteur et réglez le bouton de fin, jusqu'à ce que l’arbre semble stationnaire. Le œil humain est poussé pour voir l’arbre comme stationnaire en ayant la fréquence de la lumière stroboscopique (ou vitesse de lecture) correspond à la vitesse de l’axe.
  12. Activer « S1» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ1.
  13. Activer « S2» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ2.
  14. Désactiver « S2» et remplacez « RL» 100 Ω.
  15. Activer « S2» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ3.
  16. Coupez l’alimentation DC, flip, le « démarrer/exécuter » passer à la position « Start », désactiver « S1« et « S2 » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  17. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé. Le reste du circuit laisse intacte.

Figure 2
Figure 2 : Une représentation schématique de l’installation pour étudier l’effet de la charge sur le couple angle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

4. l’effet du champ courant sur le facteur de puissance

Cette section porte sur un côté de la courbe en V.

  1. Assurez-vous que le sectionneur de moteur triphasé, moteur synchrone commutateur S1et moteur à courant continu interrupteur S2 sont tous éteints.
  2. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
  3. Connectez le programme d’installation illustré à la Fig. 3, qui est seulement différent de Fig. 2 en ajoutant de la résistance de champ de série « RF» et « RL» à 200 Ω.
  4. La valeur « RF» la position de 10 Ω. « RF» ne nécessite pas de mesure pour cette expérience, puisque l’objectif est de modifier le champ courant seulement.
  5. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  6. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  7. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique 115 V.
  8. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
  9. Sur le bouton d’alimentation et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  10. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ».
  11. Pour « RF» = 10, 6, 3 et 1, enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, armature VAC1, véritable tension, facteur de puissance, champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
  12. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  13. « RF» rétablir Ω 10.
  14. « S1» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  15. « S2» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  16. Désactiver « S2» et remplacez « RL» 100 Ω.
  17. « S2» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  18. Éteindre l’alimentation DC, flip, que le « démarrer/exécuter » commutateur sur la position « Start » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  19. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé et débrancher l’installation.

Figure 3
Figure 3 : Une représentation schématique de l’installation pour étudier l’effet de la modification du champ actuel. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Moteurs synchrones sont idéales dans les applications nécessitant une constante rotor vitesse indépendante de la charge d’arbre différentes et sont presque omniprésents dans les centrales de régulation de tension et fréquence. Machines synchrones se composent d’une tournante centrale appelée le rotor et une bague extérieure fixe, appelé le stator de l’intérieure. Le champ magnétique du rotor est fixe et est généré à l’aide d’aimants permanents ou une source de courant continu. Dans moteurs triphasés synchrones, des flux actuels de stator de la machine avec chaque phase relié à son propre ensemble distinct des bobines de stator. Ceci produit un champ magnétique tournant distinct qui correspond à des oscillations dans l’alimentation actuelle. Les champs magnétiques stator et le rotor sont couplés ou verrouillés, entraînant le rotor de tourner à une vitesse exactement la même que la vitesse de rotation du champ magnétique du stator. L’objectif global de cette vidéo est de présenter trois machines synchrones de phase, démontrer des protocoles pour l’allumage et de verrouillage du rotor et le stator des champs magnétiques et illustrent un protocole pour la recherche de l’effet de charges de moteur sur le couple angle.

Pour surmonter l’inertie initiale avant que les champs du stator et du rotor sont alignés, une machine synchrone triphasée est initialement exécutée comme un moteur à induction. Dans cette procédure, champ magnétique tournant de stator induit courant dans le rotor à cage, par la suite, créant un champ magnétique autour du rotor et induisant la rotation. Une fois que la vitesse de la machine s’approche de la vitesse synchrone, une tension continue est appliquée dans l’ensemble de l’inducteur. Dès lors, excitation électromagnétique contrôle le champ magnétique du rotor. Avec le champ magnétique de rotor fixé, les rotor et le stator des champs magnétiques étre bloquées pour obtenir le synchronisme de rotor-stator. Par conséquent, la vitesse du moteur synchrone est contrôlée par la vitesse de rotation du champ magnétique du stator et est indépendante de la charge. Alors que la charge du rotor n’affecte pas la vitesse du rotor dans un moteur synchrone, il provoque le tire de rotor à tomber légèrement derrière le tire du stator. Alors que le moteur continue à fonctionner à la vitesse synchrone, le déplacement angulaire est appelé l’angle du couple, qui est plus petit avec des charges plus bas et plus grand à des charges plus élevées. Comme la charge mécanique augmente, couple angle augmente jusqu'à ce que l’angle est si élevé que le rotor est sorti de synchronisme. Cette forte sollicitation mécanique est donc supérieure à la limite à laquelle le moteur peut gérer et s’appelle le couple de décrochage. Maintenant que les moteurs synchrones ont été introduites, nous allons démontrer les procédures de démarrage, synchronisation et caractérisation.

Avant de démarrer le moteur synchrone, tester l’alimentation DC permet de verrouiller le champ magnétique du rotor et le stator. Tout d’abord, l’alimentation DC faible puissance de court-circuit et allumez-le. Réduire le courant sur la fourniture à un point huit ampères, puis coupez l’alimentation et débranchez le court-circuit. Le test de DC mesure résistance de bobinage stator. Tout d’abord, connectez les bornes d’alimentation DC à travers les ports 1 et 4 du moteur synchrone et laisser l’eau. Puis, enregistrez la tension et le courant dans l’ensemble de ces ports. Varier la tension comme nécessaire pour atteindre une limite de courant d’un point huit ampères. Enregistrer la tension et puis coupez l’alimentation. Répétez la tension et les mesures de courant, tel que décrit dans l’ensemble de ports deux et cinq et ensuite pour les ports de trois et six. Enfin, déconnectez l’alimentation CC pour compléter le test DC.

Dans l’étape suivante du protocole, la machine synchrone est démarrée en mode moteur induction, et puis les champs magnétique de rotor et le stator sont verrouillés. Tout d’abord, vérifiez que l’interrupteur-sectionneur triphasé, moteur synchrone interrupteur et interrupteur du moteur DC sont tous éteints. Ensuite, vérifier que le transfo variable a la valeur zéro pour cent de tension de sortie. Lorsque l’appareil éteint, brancher le transfo variable sur la prise triphasée et raccorder l’installation comme indiqué. Puis, attacher un petit morceau de ruban à l’arbre de rotor de la machine synchrone AC. Enfin, définissez le cinq à 100 A-mise à l’échelle de la sonde de courant de compteur numérique puissant. Maintenant, démarrer le moteur par allumer/éteindre l’appareil. Tout d’abord, vérifiez que l’interrupteur « Démarrer-Exécuter » est en position « Start ». Ensuite, allumez l’interrupteur-sectionneur triphasé. En troisième lieu, augmenter rapidement la sortie transfo variable jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 volts. Ces mesures correspondent à la ligne A, la tension phase neutre et le courant de phase pour que la mesure de facteur de puissance reflète correctement la par le facteur de puissance phase. Ensuite, mesurer le couple du moteur en mode induction. Enfin, mesurer la vitesse du moteur en utilisant la technique de lumière stroboscopique. Veuillez vous reporter à la vidéo, enseignement des sciences « REDUCTEUR » pour plus d’informations sur cette technique. Avec la machine lancée, et les paramètres initiaux mesurés, il est prêt pour la synchronisation. Tout d’abord, allumez l’alimentation 125 volts DC. Ensuite, appuyer sur l’interrupteur « Démarrer-Exécuter » à la position « Marche ». Faire attention à comment le bruit de la machine change. Comme le champ magnétique du rotor se verrouille au redresseur tournant de champ magnétique, le bruit de la machine devient plus lisse. Avec le rotor et le stator verrouillé de champs magnétiques ou synchronisé, mesurer le courant induit et tension, puissance et facteur de puissance. Ensuite, mesurez la tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC. Ensuite, mesurer les caractéristiques mécaniques, couple et vitesse. Enfin, éteignez l’appareil à partir de l’alimentation DC. Puis, flip, le terme « Start » interrupteur en position « Démarrage » et l’arrière variac la valeur zéro pour cent de sortie. Enfin, éteindre l’interrupteur-sectionneur triphasé.

Lorsqu’un moteur à courant continu est mécaniquement couplé à la machine synchrone pour fournir une charge mécanique, l’angle du couple du moteur synchrone peut être modifié par le champ de shunt de courant dans le moteur DC. Le présent protocole examine la relation entre la charge de champ moteur et couple angle. Lorsque l’appareil est éteint, branchez l’ensemble vers le haut comme illustré et la valeur de la résistance de charge de shunt à deux kilo ohms. Maintenant, allumez l’appareil comme décrit plus haut. On enregistre les paramètres électriques et mécaniques comme avant. Ensuite, record couple angle avec le champ de shunt chargé. Pour ce faire, utilisez le stroboscope de geler visuellement l’arbre du moteur synchrone. Réglez la fréquence de stroboscope utilisant le nob « course » pour correspondre à environ 1800 tr/min, la vitesse synchrone de machine de 60 hertz de tirer quatre. Puis, visent la lampe stroboscopique au bord de l’arbre du moteur et réglez le nob « fin » jusqu'à ce que l’arbre semble stationnaire au départ, mesurer l’angle du couple dont la valeur RL à 200 ohms et éteint S1 et S2. Ensuite, répétez les mesures d’angles avec le champ de shunt chargé comme suit. Flip S1 sur et mesurer delta d’angle, puis allumez le S2 et mesurer delta d’angle deux. Enfin, éteindre S2, remplacez RL 300 ohms et ré-allumer S2. Enfin, éteignez l’appareil comme décrit plus haut.

La phase de DC résistance était estimée du contrôleur de domaine test comme le rapport entre la tension à courant continu lorsqu’elle est appliquée entre un terminal de phase et le neutre. Phase de résistance contribue aux pertes dans la machine et provoque la chute de tension dans l’ensemble de l’armature. La résistance du champ a été mesurée de manière similaire en appliquant la tension continue à l’inducteur et en mesurant le courant d’excitation. Résistance de champ contrôle courant de champ. Tension réglable avec une résistance de champ fixe pour faire varier le courant d’excitation. Enfin, l’angle du couple s’est agrandi avec l’augmentation de la charge mécanique modifiée en faisant varier le champ shunt de courant dans le moteur DC. La véritable puissance de la machine est alors liée à l’angle du couple tel qu’illustré. Cela nous indique que la puissance de sortie est plus élevée lorsque le couple angle est nul.

Machines synchrones sont courantes dans les applications exigeant une vitesse constante sur l’arbre du moteur à la réglementation de la vitesse très serré. Trois Générateurs synchrones de phase plaie du rotor sont la principale source d’énergie électrique dans le monde entier. Afin de connecter le générateur à une seule usine au réseau électrique, trois facteurs dans le générateur de sortie tensions doivent correspondre à ceux de la grille, amplitude, fréquence et ordre des phases. Alors que les synchronisateurs automatiques sont généralement utilisés dans grandes centrales électriques, une méthode simple est démontrée pour la synchronisation manuelle dans la vidéo, enseignement des sciences « AC de la synchronisation des Machine synchrone ». Moteurs synchrones sont souvent utilisés pour des dispositifs simples tels que les broyeurs à boulets. Un broyeur à boulets est un dispositif qui mélange et broie les matières en faisant tourner un cylindre contenant des petites boules de métal. L’impact des balles broie les matériaux placés à l’intérieur de la bouteille. Ces moulins sont utilisés fréquemment pour mélanger des matériaux tels que les peintures, ou pulvériser des matériaux tels que le grain de la plante.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la caractérisation de machine synchrone AC. Vous devriez maintenant comprendre le fonctionnement de machines synchrones AC, comment démarrer et synchroniser la machine et de reconnaître l’effet de charges de moteur sur le couple angle. Merci de regarder.

Results

La phase de DC, on peut estimer la résistance du contrôleur de domaine test comme le rapport entre la tension à courant continu lorsqu’elle est appliquée entre un terminal de phase et le neutre. La résistance de champ peut être mesurée de manière similaire en appliquant la tension continue à l’inducteur et en mesurant le courant d’excitation. La réactance synchrone (X,s), dos f.e.m. de la machine (EA), et on trouvera ses constantes connexes kφ de la mesure de la puissance réelle (P3φ) dans la machine : P 3 Φ = 3VφEAcos(δ) /Xs (sans tenir compte de la résistance du stator Rs) et base puissance débit équations pour le circuit équivalent par phase (Fig. 4).

V-courbes déterminent le facteur de puissance de la machine, comme en témoigne la source (grille). Les courbes V démontrent que la machine peut fournir la puissance réactive (facteur de puissance) sous certaines conditions et par conséquent, les actes comme un condensateur qui peut améliorer la stabilité de la tension sur la grille. Lorsque vous utilisez sous cette condition, la machine est appelée « condenseur synchrone ».

Figure 4
Figure 4 : Une représentation schématique du circuit équivalent par phase utilisé pour les résultats représentatifs.

Applications and Summary

Machines synchrones sont courantes dans les applications exigeant une vitesse constante sur l’arbre du moteur à la réglementation de la vitesse très serré. Ces applications comprennent des horloges électriques et les disques durs, mais s’étend aux condenseurs synchrones, qui opèrent des moteurs synchrones dans la première région de facteur de puissance pour fournir une puissance réactive à une charge. Correction du facteur de puissance est un autre terme utilisé avec des applications de condenseur synchrone. Notez que les plus courante des moteurs synchrones sont des moteurs à aimants permanents, tandis que les générateurs synchrones plus courantes sont des alternateurs synchrones de plaie-rotor.

1. DC Test

  1. Allumez l’alimentation CC de faible puissance avec un court circuit entre ses bornes.
    1. Limiter le courant sur l’alimentation CC de faible puissance à 1,8 A.
    2. Coupez l’alimentation et débrancher le circuit court.
  2. Relier les bornes d’alimentation à travers les ports 1 et 4 du moteur synchrone.
    1. Ouvrir l’alimentation et de mesurer la tension et le courant. Varier la tension comme nécessaire pour atteindre un courant de 1,8 A.
    2. Coupez l’alimentation, puis répétez les deux étapes précédentes pour les ports 2 et 5 et 3 et 6.
  3. Débranchez l’alimentation CC de faible puissance.

2. mise en marche synchrone

  1. Assurez-vous que l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé, moteur synchrone interrupteur et interrupteur du moteur DC sont tous éteints.
    1. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
    2. Câblez le thyristor à la sortie du moteur triphasé et le programme d’installation illustré à la Fig. 1.
    3. N’oubliez pas de définir l’échelle de 1 à 1000 de la sonde de courant de compteur numérique puissant.
  2. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  3. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  4. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 V.
  5. Mesurer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, pouvoir réel et facteur de puissance.
  6. N’oubliez pas que la tension de phase (ligne-neutre) et la phase actuelle sur la phase « a » sont mesurées, alors la mesure de facteur de puissance sur le wattmètre est correctement reflétant le facteur de puissance par phase.
  7. Mesurer le couple et la vitesse de la machine.
  8. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
    1. Appuyez sur la touche « Start » et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  9. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ». Faire attention à comment le bruit de la machine change. Le bruit de la machine devient plus lisse comme les serrures de champ magnétique de rotor au redresseur tournant de champ magnétique.
    1. Enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, puissance réelle, facteur de puissance et le champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
    2. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  10. Éteindre l’alimentation DC, flip, que le « démarrer/exécuter » commutateur sur la position « Start » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  11. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé. Le reste du circuit laisse intacte.

Figure 1
Figure 1 : Un schéma de configuration pour démarrer le moteur synchrone. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

3. effet de la charge sur le couple Angle

  1. Assurez-vous que l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé, moteur synchrone commutateur « S1» et moteur à courant continu interrupteur « S2» sont tous éteints.
    1. Notez que si « S1« est du côté du moteur synchrone, il est utilisé pour connecter/déconnecter la charge « RL » aux bornes de machine de DC.
    2. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
  2. Connecter le programme d’installation illustré à la Fig. 2 et la valeur « RL» Ω 200.
  3. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  4. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  5. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 V.
  6. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
  7. Sur le bouton d’alimentation et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  8. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ».
  9. Enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, tension d’induit VAC1, puissance réelle, facteur de puissance et champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
  10. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  11. Garder la lampe stroboscopique sur près de l’arbre et de mesurer l’angle initial δo.
    1. Pour mettre en place la lampe stroboscopique, branchez-le sur une prise de courant ordinaire et allumez-le.
    2. Avec le gros bouton, ajuster la vitesse de lecture sur la lampe stroboscopique d’être assez proche de 1 800 tr/min, ce qui est de la vitesse synchrone de 1 machine à quatre pôles 60 Hz. Vitesse de synchronisme est calculée en tours par minute (tr/min) sous la forme n= 120 xf/P , où f est la fréquence et P sont le nombre de pôles.
    3. Placez la lampe stroboscopique pour faire face à bord de l’arbre du moteur et réglez le bouton de fin, jusqu'à ce que l’arbre semble stationnaire. Le œil humain est poussé pour voir l’arbre comme stationnaire en ayant la fréquence de la lumière stroboscopique (ou vitesse de lecture) correspond à la vitesse de l’axe.
  12. Activer « S1» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ1.
  13. Activer « S2» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ2.
  14. Désactiver « S2» et remplacez « RL» 100 Ω.
  15. Activer « S2» et répétez les étapes 3,9 à 3.11, mais mesurer le nouvel angle δ3.
  16. Coupez l’alimentation DC, flip, le « démarrer/exécuter » passer à la position « Start », désactiver « S1« et « S2 » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  17. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé. Le reste du circuit laisse intacte.

Figure 2
Figure 2 : Une représentation schématique de l’installation pour étudier l’effet de la charge sur le couple angle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

4. l’effet du champ courant sur le facteur de puissance

Cette section porte sur un côté de la courbe en V.

  1. Assurez-vous que le sectionneur de moteur triphasé, moteur synchrone commutateur S1et moteur à courant continu interrupteur S2 sont tous éteints.
  2. Vérifiez que le thyristor est à 0 %.
  3. Connectez le programme d’installation illustré à la Fig. 3, qui est seulement différent de Fig. 2 en ajoutant de la résistance de champ de série « RF» et « RL» à 200 Ω.
  4. La valeur « RF» la position de 10 Ω. « RF» ne nécessite pas de mesure pour cette expérience, puisque l’objectif est de modifier le champ courant seulement.
  5. Vérifiez que l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » est dans la position « Start ».
  6. Allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
  7. Augmenter rapidement le thyristor de sortie jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique 115 V.
  8. Allumez l’alimentation de 125 V DC. Assurez-vous que toutes les connexions sont claires les bornes d’alimentation.
  9. Sur le bouton d’alimentation et la sortie de l’alimentation de 125 V.
  10. Appuyer sur l’interrupteur « Démarrer/Exécuter » à la position « Marche ».
  11. Pour « RF» = 10, 6, 3 et 1, enregistrer l’armature actuel j’aiAC1, armature VAC1, véritable tension, facteur de puissance, champ tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC.
  12. Mesurer et consigner le couple et la vitesse de la machine.
  13. « RF» rétablir Ω 10.
  14. « S1» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  15. « S2» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  16. Désactiver « S2» et remplacez « RL» 100 Ω.
  17. « S2» s’allume et répétez les étapes 4.11 à 4,13.
  18. Éteindre l’alimentation DC, flip, que le « démarrer/exécuter » commutateur sur la position « Start » et ensemble le VARIAC retour à 0 %.
  19. Éteignez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé et débrancher l’installation.

Figure 3
Figure 3 : Une représentation schématique de l’installation pour étudier l’effet de la modification du champ actuel. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Moteurs synchrones sont idéales dans les applications nécessitant une constante rotor vitesse indépendante de la charge d’arbre différentes et sont presque omniprésents dans les centrales de régulation de tension et fréquence. Machines synchrones se composent d’une tournante centrale appelée le rotor et une bague extérieure fixe, appelé le stator de l’intérieure. Le champ magnétique du rotor est fixe et est généré à l’aide d’aimants permanents ou une source de courant continu. Dans moteurs triphasés synchrones, des flux actuels de stator de la machine avec chaque phase relié à son propre ensemble distinct des bobines de stator. Ceci produit un champ magnétique tournant distinct qui correspond à des oscillations dans l’alimentation actuelle. Les champs magnétiques stator et le rotor sont couplés ou verrouillés, entraînant le rotor de tourner à une vitesse exactement la même que la vitesse de rotation du champ magnétique du stator. L’objectif global de cette vidéo est de présenter trois machines synchrones de phase, démontrer des protocoles pour l’allumage et de verrouillage du rotor et le stator des champs magnétiques et illustrent un protocole pour la recherche de l’effet de charges de moteur sur le couple angle.

Pour surmonter l’inertie initiale avant que les champs du stator et du rotor sont alignés, une machine synchrone triphasée est initialement exécutée comme un moteur à induction. Dans cette procédure, champ magnétique tournant de stator induit courant dans le rotor à cage, par la suite, créant un champ magnétique autour du rotor et induisant la rotation. Une fois que la vitesse de la machine s’approche de la vitesse synchrone, une tension continue est appliquée dans l’ensemble de l’inducteur. Dès lors, excitation électromagnétique contrôle le champ magnétique du rotor. Avec le champ magnétique de rotor fixé, les rotor et le stator des champs magnétiques étre bloquées pour obtenir le synchronisme de rotor-stator. Par conséquent, la vitesse du moteur synchrone est contrôlée par la vitesse de rotation du champ magnétique du stator et est indépendante de la charge. Alors que la charge du rotor n’affecte pas la vitesse du rotor dans un moteur synchrone, il provoque le tire de rotor à tomber légèrement derrière le tire du stator. Alors que le moteur continue à fonctionner à la vitesse synchrone, le déplacement angulaire est appelé l’angle du couple, qui est plus petit avec des charges plus bas et plus grand à des charges plus élevées. Comme la charge mécanique augmente, couple angle augmente jusqu'à ce que l’angle est si élevé que le rotor est sorti de synchronisme. Cette forte sollicitation mécanique est donc supérieure à la limite à laquelle le moteur peut gérer et s’appelle le couple de décrochage. Maintenant que les moteurs synchrones ont été introduites, nous allons démontrer les procédures de démarrage, synchronisation et caractérisation.

Avant de démarrer le moteur synchrone, tester l’alimentation DC permet de verrouiller le champ magnétique du rotor et le stator. Tout d’abord, l’alimentation DC faible puissance de court-circuit et allumez-le. Réduire le courant sur la fourniture à un point huit ampères, puis coupez l’alimentation et débranchez le court-circuit. Le test de DC mesure résistance de bobinage stator. Tout d’abord, connectez les bornes d’alimentation DC à travers les ports 1 et 4 du moteur synchrone et laisser l’eau. Puis, enregistrez la tension et le courant dans l’ensemble de ces ports. Varier la tension comme nécessaire pour atteindre une limite de courant d’un point huit ampères. Enregistrer la tension et puis coupez l’alimentation. Répétez la tension et les mesures de courant, tel que décrit dans l’ensemble de ports deux et cinq et ensuite pour les ports de trois et six. Enfin, déconnectez l’alimentation CC pour compléter le test DC.

Dans l’étape suivante du protocole, la machine synchrone est démarrée en mode moteur induction, et puis les champs magnétique de rotor et le stator sont verrouillés. Tout d’abord, vérifiez que l’interrupteur-sectionneur triphasé, moteur synchrone interrupteur et interrupteur du moteur DC sont tous éteints. Ensuite, vérifier que le transfo variable a la valeur zéro pour cent de tension de sortie. Lorsque l’appareil éteint, brancher le transfo variable sur la prise triphasée et raccorder l’installation comme indiqué. Puis, attacher un petit morceau de ruban à l’arbre de rotor de la machine synchrone AC. Enfin, définissez le cinq à 100 A-mise à l’échelle de la sonde de courant de compteur numérique puissant. Maintenant, démarrer le moteur par allumer/éteindre l’appareil. Tout d’abord, vérifiez que l’interrupteur « Démarrer-Exécuter » est en position « Start ». Ensuite, allumez l’interrupteur-sectionneur triphasé. En troisième lieu, augmenter rapidement la sortie transfo variable jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique environ 115 volts. Ces mesures correspondent à la ligne A, la tension phase neutre et le courant de phase pour que la mesure de facteur de puissance reflète correctement la par le facteur de puissance phase. Ensuite, mesurer le couple du moteur en mode induction. Enfin, mesurer la vitesse du moteur en utilisant la technique de lumière stroboscopique. Veuillez vous reporter à la vidéo, enseignement des sciences « REDUCTEUR » pour plus d’informations sur cette technique. Avec la machine lancée, et les paramètres initiaux mesurés, il est prêt pour la synchronisation. Tout d’abord, allumez l’alimentation 125 volts DC. Ensuite, appuyer sur l’interrupteur « Démarrer-Exécuter » à la position « Marche ». Faire attention à comment le bruit de la machine change. Comme le champ magnétique du rotor se verrouille au redresseur tournant de champ magnétique, le bruit de la machine devient plus lisse. Avec le rotor et le stator verrouillé de champs magnétiques ou synchronisé, mesurer le courant induit et tension, puissance et facteur de puissance. Ensuite, mesurez la tension et le courant de l’affichage d’alimentation de puissance DC. Ensuite, mesurer les caractéristiques mécaniques, couple et vitesse. Enfin, éteignez l’appareil à partir de l’alimentation DC. Puis, flip, le terme « Start » interrupteur en position « Démarrage » et l’arrière variac la valeur zéro pour cent de sortie. Enfin, éteindre l’interrupteur-sectionneur triphasé.

Lorsqu’un moteur à courant continu est mécaniquement couplé à la machine synchrone pour fournir une charge mécanique, l’angle du couple du moteur synchrone peut être modifié par le champ de shunt de courant dans le moteur DC. Le présent protocole examine la relation entre la charge de champ moteur et couple angle. Lorsque l’appareil est éteint, branchez l’ensemble vers le haut comme illustré et la valeur de la résistance de charge de shunt à deux kilo ohms. Maintenant, allumez l’appareil comme décrit plus haut. On enregistre les paramètres électriques et mécaniques comme avant. Ensuite, record couple angle avec le champ de shunt chargé. Pour ce faire, utilisez le stroboscope de geler visuellement l’arbre du moteur synchrone. Réglez la fréquence de stroboscope utilisant le nob « course » pour correspondre à environ 1800 tr/min, la vitesse synchrone de machine de 60 hertz de tirer quatre. Puis, visent la lampe stroboscopique au bord de l’arbre du moteur et réglez le nob « fin » jusqu'à ce que l’arbre semble stationnaire au départ, mesurer l’angle du couple dont la valeur RL à 200 ohms et éteint S1 et S2. Ensuite, répétez les mesures d’angles avec le champ de shunt chargé comme suit. Flip S1 sur et mesurer delta d’angle, puis allumez le S2 et mesurer delta d’angle deux. Enfin, éteindre S2, remplacez RL 300 ohms et ré-allumer S2. Enfin, éteignez l’appareil comme décrit plus haut.

La phase de DC résistance était estimée du contrôleur de domaine test comme le rapport entre la tension à courant continu lorsqu’elle est appliquée entre un terminal de phase et le neutre. Phase de résistance contribue aux pertes dans la machine et provoque la chute de tension dans l’ensemble de l’armature. La résistance du champ a été mesurée de manière similaire en appliquant la tension continue à l’inducteur et en mesurant le courant d’excitation. Résistance de champ contrôle courant de champ. Tension réglable avec une résistance de champ fixe pour faire varier le courant d’excitation. Enfin, l’angle du couple s’est agrandi avec l’augmentation de la charge mécanique modifiée en faisant varier le champ shunt de courant dans le moteur DC. La véritable puissance de la machine est alors liée à l’angle du couple tel qu’illustré. Cela nous indique que la puissance de sortie est plus élevée lorsque le couple angle est nul.

Machines synchrones sont courantes dans les applications exigeant une vitesse constante sur l’arbre du moteur à la réglementation de la vitesse très serré. Trois Générateurs synchrones de phase plaie du rotor sont la principale source d’énergie électrique dans le monde entier. Afin de connecter le générateur à une seule usine au réseau électrique, trois facteurs dans le générateur de sortie tensions doivent correspondre à ceux de la grille, amplitude, fréquence et ordre des phases. Alors que les synchronisateurs automatiques sont généralement utilisés dans grandes centrales électriques, une méthode simple est démontrée pour la synchronisation manuelle dans la vidéo, enseignement des sciences « AC de la synchronisation des Machine synchrone ». Moteurs synchrones sont souvent utilisés pour des dispositifs simples tels que les broyeurs à boulets. Un broyeur à boulets est un dispositif qui mélange et broie les matières en faisant tourner un cylindre contenant des petites boules de métal. L’impact des balles broie les matériaux placés à l’intérieur de la bouteille. Ces moulins sont utilisés fréquemment pour mélanger des matériaux tels que les peintures, ou pulvériser des matériaux tels que le grain de la plante.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la caractérisation de machine synchrone AC. Vous devriez maintenant comprendre le fonctionnement de machines synchrones AC, comment démarrer et synchroniser la machine et de reconnaître l’effet de charges de moteur sur le couple angle. Merci de regarder.

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