Elektrik Makinaları Laboratuvarı

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Elektrik Makinaları Laboratuvarı"

İbrahi̇m İnan
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektrik Makinaları Laboratuvarı Deney No: 5-6 Deneyin Adı: Senkron Makine Deneyleri Öğrencinin Adı Soyadı : Numarası : Tarih: 1

2 Teorik Bilgi a) Senkron Generatörlerin Tanımı Senkron generatörler yada alternatörler girişine uygulanan gücü, çıkışında....gücüne dönüştürmek için kullanılan elektriksel makinalardır. b) Senkron Generatörlerin Çalışma Mantığı Senkron generatörlerin rotor sargısına doğru akım uygulanır. Bu akım bir rotor manyetik alanı oluşturur. Ardından rotorun harici bir kaynak ile döndürülmesi ile makinenin içinde dönen bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanda stator sargılarında 3 fazlı gerilim indükler. b) Senkron Generatörlerde Hız Kavramı Senkron generatörlere. denilmesinin sebebi statorda üretilen elektriksel gerilimin frekansının, rotorun dönme hızı ile doğrudan kilitli yada doğrudan ilişkili olmasıdır. Bu ilişkiyi aşağıdaki denklemde görebiliriz. f e =statorun elektriksel frekansı (Hz) n m = rotorda üretilen manyetik alanın hızı (dev/dk) p=kutup sayısı Bu denklem esasında statorda istenilen frekans da gerilim üretmek için rotorun hangi hızda döndürülmesi gerektiğini ortaya koyar. Burada rotor manyetik alan hızı ile rotorun hızının aynı olduğu unutulmamalıdır. Örneğin; 2 kutuplu bir makinada 60 Hz gerilim üretmek için rotor dev/dk da döndürülmelidir. 4 kutuplu bir makinada 50 Hz gerilim üretmek için rotor...dev/dk da döndürülmelidir. c) Senkron Generatörlerde İndüklenen Gerilim Senkron generatörlerin statorunda indüklenen gerilim aşağıdaki denklem ile ifade edilir. E a = statorda indüklenen gerilim K=makinanın yapısal sabiti ω=rotorun hızı Bu denklem esasında statorda istenilen genlik değerinde üretilen gerilimin, rotorda üretilen akı ve rotorun hızı ile ilişkisini ortaya koyar. 2

Ardından rotorun harici bir kaynak ile döndürülmesi ile makinenin içinde dönen bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanda stator sargılarında 3 fazlı gerilim indükler.

3 d) Bir Senkron Generatörde Endüvi Reaksiyonu E a gerilimi rotorun döndürülmesi ile statorda indüklenen gerilimdir. Çoğu durumda generatör çıkışında görülen gerilim değeri E a dan farklıdır ve V ø olarak isimlendirilir. Generatörün çıkışında E a dan farklı V ø görülmesinin en büyük nedeni endüvi reaksiyonudur. Endüvi reaksiyonundan kısaca bahsedecek olursak; rotor sargısına doğru akım uygulandığında rotorda bir manyetik alan oluşur (rotor manyetik alanı) ve rotorun döndürülmesi ile statorda gerilim indüklenir (E a ). Eğer generatör uçlarına bir yük bağlanırsa, stator sargılarından akım akar. Akım, statorda bir manyetik alan oluşturur (stator manyetik alanı). Ve statorda oluşan manyetik alan rotorda oluşan manyetik alanı bozma eğilimindedir. Ve bu bozucu etkiye endüvi reaksiyonu denir. Endüvi reaksiyonunun generatöre etkisi matematiksel olarak modellenebilir. Endüvi gerilimi, akımdan 90 geride olduğu için bir indüktans olarak modellenebilir. Ve bu durumda endüvi gerilimi aşağıdaki denklemdeki gibi ifade edilmektedir. E end =jxi a Endüvi reaksiyonuna ek olarak statorun bir direnç(r a ) ve öz indüktans (X a ) değeri vardır. Bu durumda stator çıkışlarından elde edilen gerilim (V ø ); V ø= E a -jxi a -jx a I a -R a I a Makinanın endüvi (X) ve öz indüktans (X a ) etkileri genelde tek bir etki olarak modellenir. Ve senkron reaktans olarak isimlendirilir. X s = X+X a Bu durumda stator çıkışlarından elde edilen gerilim (V ø ) daha basit bir ifade ile: V ø= E a -jx s I a -R a I a e) Bir Senkron Generatörün Eşdeğer Devre Modeli Senkron generatörün çalışması için başlangıçta rotor sargısına doğru akım uygulanmalı yani rotor devresi uyartılmalıdır. Bu durum eşdeğer devrede uyartım (alan) devresi olarak modellenir. Eşdeğer devrede, rotor ya da uyartım (alan) devresi, rotoru sargılı olduğu için rotor sargı direnci (R F ), rotor öz indüktansı (L F ), rotorda geçen akımı kontrol eden ayarlı direnç (R adj ) ve doğru akım güç kaynağından (V F ) oluşur (Şekil-1). 3

Endüvi reaksiyonundan kısaca bahsedecek olursak; rotor sargısına doğru akım uygulandığında rotorda bir manyetik alan oluşur (rotor manyetik alanı) ve rotorun döndürülmesi ile statorda gerilim

4 Şekil-1: Üç Fazlı Senkron Generatörün Tam Eşdeğer Devresi Stator devresi ise 3 ayrı fazı temsil eden 3 ayrı devreden oluşur. Her bir faz devresinde indüklenen gerilime seri bağlı X s (senkron reaktans) ve R A (stator sargı direnci) vardır. Üç fazlı gerilimler ve akımlar arasında faz farkı vardır. e) Stator Sargılarının Yıldız ya da Üçgen Bağlanması 3 faz stator sargıları, yıldız ya da üçgen olarak bağlanabilir. Bağlantı şekline göre generatör uçlarından alınan gerilim ve herhangi bir faz gerilimi arasındaki ilişki değişmektedir. Örneğin yıldız bağlantıda; V T =.V ø Üçgen bağlantıda; V T =.V ø 4

Üç fazlı gerilimler ve akımlar arasında faz farkı vardır.

5 Şekil-2: Yıldız ya da Üçgen Bağlı Generatör Eşdeğer Devresi Örnek Uygulama: 100 kva, 240 V, 50 Hz yıldız bağlı bir generatöre 2.5 amper değerinde nominal uyarma akımı uygulanmıştır. a) Generatör boşta (yüksüz) çalıştırıldığında uç gerilimi 270 V olarak ölçülüyor. a) Generatör uçları kısa devre yapıldığında kısa devre akımı (150 A) olarak ölçülüyor. c) İki uç arasına 5V luk bir DC gerilim uygulandığında, 12 Amper değerinde bir akım ölçülmektedir. Yukarıdaki verilen nominal değerlere ve test bilgilerine göre generatör eşdeğer devresinde yer alan endüvi direnci (Ω) ve yaklaşık senkron reaktansı(ω) bulunuz. 5

a) Generatör uçları kısa devre yapıldığında kısa devre akımı (150 A) olarak ölçülüyor.

6 TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektrik Makinaları Laboratuvarı Deney No: 5-6 Deneyin Adı: Senkron Makine Deneyleri Öğrencinin Adı Soyadı : Numarası : Tarih: 6

7 Deneyin Yapılışı Gerçek bir senkron generatör davranışını anlayabilmek amacıyla aşağıdaki deneyler aşağıda tanımlanan deneyler yapılmalıdır. 1.Endüvi (Stator) Direnci Deneyi 2.Açık Devre Deneyi 3. Kısa Devre Deneyi 1.Endüvi Direnci Deneyi Endüvi (stator ) direnci deneyi, stator sargılarının dirençlerini bulmak amacıyla yapılır. Deney aşağıdaki aşamalardan oluşur. 1.Üç faz sargılarını yıldız bağlı hale getirmek için ortak bir terminal (nötr) oluşturulur. 2.Açıkta kalan uçları arasındaki direnç değerleri ölçülerek aşağıdaki tabloya kaydedilir. 3. Bu üç ölçmenin ortalaması alınarak faz direnci R a belirlenecektir. Şekil-3: Yıldız bağlı senkron generatörün uç bağlantıları Tablo 1: Sargı Direnç Verileri R 12 R 23 R 31 R ort R a =0.5R ort 7

Deney aşağıdaki aşamalardan oluşur. 1.Üç faz sargılarını yıldız bağlı hale getirmek için ortak bir terminal (nötr) oluşturulur. 2.

8 2.Açık Devre (Boşta Çalışma) Deneyi Açık Devre (Boşta Çalışma) Deneyi, aşağıdaki aşamalardan oluşur. Boşta çalışma deneyi ile boşta çalışma karakteristiği elde edilir. Boşta çalışma karakteristiği (OCC) bize, herhangi bir uyarma akımı için generatörde indüklenen gerilim değerini gösterir. 1.Generatör etiket değerinde belirtilen nominal hız değerinde döndürülür. Senkron generatörü döndürmek için asenkron motor sürücü olarak kullanılır. 2.Uyarma akımı başlangıçta 0 olarak tutulur. Uyarma akımı yavaş yavaş artırılır. Her bir uyarma akımına karşılık gelen hat gerilim değerleri Tablo-2 ye kaydedilir. 3. Bulunan hat gerilim değerinden faydalanılarak faz gerilimleri Tablo-2 ye kaydedilir. Şekil-4:Açık Devre Deney Şeması Uyarma Akımı (A) Hat Gerilimi(V) Faz Gerilimi (V) Tablo-2: Açık Devre Deneyi Ölçüm Verileri 8

Senkron generatörü döndürmek için asenkron motor sürücü olarak kullanılır. 2.Uyarma akımı başlangıçta 0 olarak tutulur. Uyarma akımı yavaş yavaş artırılır.

9 4.Generatörün boşta çalışma karakteristiği olarak adlandırılan I F -V ø değişim eğrisi elde edilerek aşağıdaki milimetrik alana çizilir. 2.Kısa Devre Deneyi Şekil-5: Boşta çalışma karakteristiği (OCC) Kısa Devre Deneyi, aşağıdaki aşamalardan oluşur. Bu deneyin nihayetinde Kısa Devre karakteristiği (SCC) elde edilir. SCC, herhangi bir uyarma akımı için generatörün endüvi sargılarından akan akım değerlerini gösteririr. 1. Uyarma akımı başlangıçta 0 olarak tutulur. 2. Generatör uçları bir ampermetre grubu üzerinden kısa devre edilir (Şekil-6). 3.Uyarma akımı yavaş yavaş artırılır. Her bir uyarma akımına karşılık gelen endüvi akım değerleri Tablo-3 ye kaydedilir. Şekil-6: Kısa devre karakteristiği (SCC) Uyarma Akımı (A) Endüvi Akımı Tablo-2: Kısa Devre Deneyi Ölçüm Verileri 9

SCC, herhangi bir uyarma akımı için generatörün endüvi sargılarından akan akım değerlerini gösteririr. 1. Uyarma akımı başlangıçta 0 olarak tutulur. 2.

10 (A) 4.Generatörün kısa devre çalışma karakteristiği olarak adlandırılan I F -I A değişim eğrisi elde edilerek aşağıdaki milimetrik alana çizilir. Şekil-6: Kısa Devre çalışma karakteristiği (SCC) 10

Benzer belgeler

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

1 ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ Buna göre bir iletkende gerilim indüklenebilmesi için; Bir manyetik alan olmalıdır. (Sabit mıknatıs yada elektromıknatıs ile elde edilir.) İletken manyetik alan