ÜÇ-FAZ SENKRON MAKİNANIN SENKRONİZASYON İŞLEMİ VE MOTOR OLARAK ÇALIŞTIRILMASI DENEY

Transkript

1 ĐNÖNÜ ÜNĐERSĐTESĐ MÜHENDĐSĐK FAKÜTESĐ EEKTRĐK-EEKTRONĐK MÜH. BÖ. ÜÇ-FAZ SENKRON MAKİNANIN SENKRONİZASYON İŞEMİ E MOTOR OARAK ÇAIŞTIRIMASI DENEY AMAÇ: Senkron jeneratörün kaynağa paralel senkronizasyonu ve makina motor gibi çalıştırıldığında güç faktörü kontrolü etkisinin incelenmesi.. UYGUAMAAR:. Üç faz senkron jeneratörün senkronizasyonu.. Üç faz senkron motorun güç faktörü kontrolü.. TEORİ:. Senkronizasyon İşlemi Bir senkron AC jeneratörü paralel olarak bir kaynağa bağlandığında enerji sistemine bağlı büyük bir jeneratörün karakteristiğini göstermek için kullanılabilinir. Bir jeneratörü kaynakla paralel çalıştırmak için, jeneratörün kaynağa senkronize edilmesi gerekir. Dolayısıyla şu koşullar yerine getirilmelidir. Jeneratörün EMK'sı kaynak ile aynı olmalıdır. Üretilen EMK'nın frekansı kaynak ile aynı olmalıdır. Üretilen EMK'nın fazı kaynak ile aynı olmalıdır.. Jeneratör ve Motor Olarak Senkron Makina Sabit uyarma akımı altında, eğer jeneratörün çalışma hızını artırılır veya azaltılırsa buna bağlı olarak AC çıkış gerilimi ve frekansı artar veya azalır. Makinayı senkron motor olarak çalıştırmak için önce jeneratör olarak çalıştırılabilir. Önce 68-0 Senkronizasyon lambaları kullanılarak hız kaynak frekansı ile senkronize olacak şekilde ayarlanmalıdır. Sonra, motor olarak çalışırken uygun moment üretecek yeterli alan kuvveti için DC uyarma akımı nominal değerine artırılmalıdır. Yukarıdaki işlem gerçekleştirildikten sonra makina kaynağa bağlanırken aynı zamanda sürücü beslemesi sıfıra düşürülür. Kaynak ile senkronize olan makina şimdi bir motor olarak çalışır. Deney 4-06

2 . Motor Olarak Çalışan Senkron Makine Üzerindeki Yükleme Etkisi ve Güç Faktörü Kontrolü Motor yüklenince rotor yük açısı diye bilinen bir açı kadar döner alanın gerisine kayar. Bu Şekil -a'da gösterilmiş olup üretilen EMK E besleme gerilimini δ açısı kadar geriden takip eder. ji X s ji X s I ji X s δ I E θ δ E I δ E a)normal uyarma b) Alt uyarma c) Aşırı uyarma Şekil : Sabit yükte farklı uyarma akımları için gerilim ve akım fazörleri Şekil sabit yük altında çalışan senkron motorun farklı uyarma akımları için fazör diyagramlarını göstermektedir. Θ kaynak gerilimi ile hat akımı arasındaki açıdır. erilen bir yük için motor giriş gücü farklı uyarma akımları için aynı olmalıdır. Giriş gücü cos θ stator güç faktörüdür. P= I cosθ () i Eğer üretilen EMK önemli derecede yükseltilirse (uyarma akımı artırılarak) θ ileri yönde büyür ve güç faktörü ileri olur. Şekil -b gösterildiği gibi hat akımı artar. Diğer taraftan eğer üretilen EMK önemli derecede düşürülürse (uyarma akımı azaltılarak) θ geri yönde büyür ve güç faktörü geri olur. Şekil -c gösterildiği gibi hat akımı yine artar. Motor çıkış gücü π P0 = NT=ωT () 60 Burada N motorun rpm hızıdır ve T momenttir. Motor verimi.4 Yük Değişimi P0 η= 00 P i Daha önce belirtildiği gibi, EMK kaynak gerilimini δ yük açısı ile geriden takip eder, yük artıkça δ artar. Böylece hat akımını kaynak gerilimiyle aynı faza getirmek için gereken uyarma miktarı da artar. () Deney 4-06

3 4. CİHAZ İSTESİ -faz Kaynak Kontrolü Değişken -faz AC/DC Kaynak 60-5 Üç-faz Senkron Motor/Jeneratör-Sargılı Rotor Moment ve Hız kontrol paneli Dinamometre Makinası Senkronizasyon ambaları 68-0 Sanal Ölçme (Çoklu I/O ünitesi ve bilgisayar) veya Tek ve Üç-faz ölçme ve adet oltmetre ve Ampermetre paneli 5. DENEYİN YAPIIŞI 5. Ön Kurulum -faz Kaynak Kontrolü üzerindeki phase circuit breaker ve Single phase circuit breaker off durumuna getirerek güç kaynağının kapalı olduğundan emin olunuz Güç Kaynağı üzerindeki ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna getiriniz. Şekil deki devreyi kurunuz jeneratörünün yıldız bağlandığına dikkat ediniz Ayarlı DC A I F F W GS ø U U W A I I - 0A - P 60-5 e P 68-0 P Şekil : Uygulama, ve için bağlantı devresi Not: Sanal ölçme I, I, I ve,, gösterildiği şekilde bağlanmalıdır. Gösterilen şekilde bağlanmadığında, ve I, I kullanan üç-faz wattmetre doğru çalışmaz.,, I, I, AC ve, I DC ölçmeye ayarlanmalıdır. Deney 4-06

4 Şekil : 68-0 bağlantı şekli 5. Kontrol Ayarları 60-5 Güç Kaynağı -faz güç sigortalarının açık off durumda olduğunu kontrol ediniz. Ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna getiriniz. Değişken AC/DC güç kaynağının çıkış anahtarını DC konumuna getiriniz Kaynak Kontrolü phase circuit breaker ve Single phase circuit breaker anahtarının kapalı on durumunda olduğunu kontrol ediniz Yeşil on/off düğmesini kullanarak ana AC güç kaynağını açınız (off). Yuvarlak düğmeleri saatin tersi yönünde dönebilecekleri en son konuma (zorlamadan) getiriniz. Dinamometreyi hız modu (speed mode) soketine takınız. Demand voltage anahtarını + e getiriniz. Güç (power) düğmesine basınız (yeşil yanacaktır). Dinamometre güç (Dynamometer power) on düğmesine basınız (bitişik kırmızı ED yanar). Deney

5 Güvenlik notu:. Jeneratörün hızını sıfıra getirmeden önce her zaman 60-5 güç kaynağının DC çıkışını sıfıra getiriniz.. Dinamometre 5 dakikadan uzun süre kullanılmadığında dinamometre güç off düşmesine basınız. Tekrar devam etmek için on düğmesine basınız USB Sanal ölçüm için bilgisayarınız açın ve sanal ölçüm yazılımını başlatınız. 5. Uygulama - Üç-Faz Senkron Jeneratörün Senkronizasyonu - Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız panelini) kullanarak jeneratör hızını 000 rpm ayarlayınız. Bu uygulama boyunca hızın 000 rpm de sabit kalmasına dikkat ediniz ünitesindeki -faz sigortaları kapatınız (on). - Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını jeneratör çıkış gerilimini senkronizasyon anahtarı kapatıldığında bağlanacağı üç-faz kaynağın gerilim değerine ulaşana kadar artırınız Senkronizasyon lambaları birimi üzerindeki lamba ışığı dönüyor görünmelidir. Hızı biraz azaltınız. Eğer lambaların ışığı daha hızlı dönerse, hızı biraz artırınız. Hız değişiminin lambaların ışının dönme hızını değiştirdiğine dikkat ediniz. Dinamometre hızını lambaların ışığının en yavaş dönme hızı elde edilecek şekilde ayarlayınız. Bu noktada jeneratör çıkış gerilimi kaynak gerilimi ile aynı frekanstatır. Dinamometre Kontrolünü kullanarak jeneratörün hızını P lambası kapalı P ve P lambaları aynı ışıkta görünecek kadar yavaş dönüyor olana dek ayarlayın; bu noktada 68-0 üzerindeki anahtarı ON (kapalı) konumuna getirin. 4- Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını 50 ma artırınız. 5- Dinamometre hızını yavaş yavaş sıfıra düşürün Makina şimdi kaynak frekansı ile senkronize olan hızda motor olarak çalışmaktadır Moment ve Hız Kontrol panelindeki güç (power) yeşil on/off düğmesini kullanarak ana AC güç kaynağını açınız (off) (yeşil sönecektir). Dinamometreyi hız modu (speed mode) soketinden çıkararak moment modu (torque mode) soketine takınız Güç (power) düğmesine basınız (yeşil yanacaktır). Dinamometre güç (Dynamometer power) on düğmesine basınız (bitişik kırmızı ED yanar). 8- Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını 40 ma artırınız Not: Senkron motor senkronizasyonunu herhangi bir zamanda kayıp ettiğinde, Senkronizasyon lambalarını açınız (off) ve değişken DC güç kaynağını kullanarak rotor alan akımını sıfırlayınız. Yukarıdaki anlatılan işlemleri tekrarlayarak motoru tekrar senkronize ediniz. Deney

6 9- Minimum moment değerinden 0.Nm adımlar halinde 0.5 Nm kadar moment uygulayınız. Aşağıdaki tabloda verilen yük değerleri için hızı, çıkış hat akımını, güç faktörünü ve giriş gücünü sırasıyla kayıt ediniz. Moment (Nm) Hız (rpm) Hat Akımı I (A) Güç Faktörü (cosθ) -Faz Giriş Gücü (W) Çıkış Gücü (W) erim (%) 0- Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız panelini) kullanarak momenti sıfırlayınız. 5. Uygulama - Üç faz senkron motorun güç faktörü kontrolü - Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını 40 ma ayarlayınız - Aşağıdaki tabloda verilen alan akım değerleri için çıkış hat akımını ve güç faktörünü sırasıyla kayıt ediniz. Akım değerlerini ayarlarken yavaş yavaş ayarlamaya dikkat ediniz. Minimum yük (moment) için Güç Faktörü Kontrolü DC rotor akımı (ma) AC Hat Akımı I (ma) Güç Faktörü (cosθ) Deney

7 - Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını tekrar yavaş yavaş 00 ma ayarlayınız 4- Momenti 0. Nm artırınız. (Moment ilk durumda sıfır değilse 0. Nm artırınız) 5- Aşağıdaki tabloda verilen alan akım değerleri için çıkış hat akımını ve güç faktörünü sırasıyla kayıt ediniz. Akım değerlerini ayarlarken yavaş yavaş ayarlamaya dikkat ediniz. 0. Nm yük (moment) için Güç Faktörü Kontrolü DC rotor akımı (ma) AC Hat Akımı I (ma) Güç Faktörü (cosθ) Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız panelini) kullanarak momenti sıfırlayınız Senkronizasyon lambalarını açınız (off) 8- Değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını sıfırlayınız ve anahtarı sıfır konumuna getiriniz ünitesindeki -faz sigortaları açınız (off) Kaynak Kontrolü -faz ve Tek-faz sigortalarını (Single phase circuit breaker) sigortalarını açınız (off). Deney

8 6. SONUÇAR a) Uygulama için çıkış gücünü ve verimi hesaplayınız ve tabloya kayıt ediniz. b) Uygulama için çıkış gücünü ve verimi yük (moment) değerlerine karşılık çiziniz. c) Uygulama için çıkış hat akımını rotor alan akımı değerlerine karşılık çiziniz. 7. SORUAR a) Rotor alan akımı ile sabit yük altında güç faktörünün kontrol edilmesini gözlemleyip gözlemlemediğiniz yorumlayınız b) Senkron motor bir sistemin güç faktörünü düzeltmede kullanılabilir mi? c) Senkron motorları kendi kendine harekete geçemez? Deney