ĐNÖNÜ ÜNĐERSĐTESĐ MÜHENDĐSĐK FAKÜTESĐ EEKTRĐK-EEKTRONĐK MÜH. BÖ. ÜÇ-FAZ SENKRON JENERATÖRÜN AÇIK DERE E KISA DERE KARAKTERİSTİKERİ DENEY 4-04. AMAÇ: Senkron jeneratör olarak çalışan üç faz senkron makinanın açık ve kısa devre karekteristiklerini ölçmek. Rotor hızının çıkış gerilimi ve frekansı üzerindeki etkisini incelemek.. UYGUAMAAR:. Üç faz senkron jeneratörün açık devre karakteristiği.. Üç faz senkron jeneratörün kısa devre karakteristiği.. Hız değişiminin jeneratörün çıkış gerilimi ve frekansı üzerindeki etkisi.. TEORİ: Senkron makinalar sabit armatür sargıları ve dönen kutuplar ile yapılır. Rotor veya alan sargıları genellikle dışarıdan bir DC kaynak ile beslenir. Üretilen EMK nın şekli senkron jeneratörde iletkenler iki kutubun altından geçtiğinde tam bir periyodu tamamlar. Böylece P kutup sayısına sahip makinada üretilen gerilimin frekansı makinanın hızı ile doğrudan orantılıdır. Üretilen gerilimin frekansı: PN f = () 0 ile verilir. Burada P makinanın kutup sayısı (64-50 iki kutuplu bir makinadır) ve N rpm cinsinden şaft hızıdır. Rotorun MMK sı nedeniyle oluşan akı kutupların dönmesi nedeniyle EMK meydana gelir. Statorun MMK sı nedeniyle oluşan akı stator akımını yeniden takip eden bir EMK meydana getirir. Üç faz bir sargıda akan dengeli üç faz akım, sonuçta sabit hız da dönen sabit şiddetli bir manyetik kuvvet meydana getirir. Toplam akı stator ve rotor akılarının bir bileşkesidir. Jeneratör yüklendiğinde jeneratör sargısındaki akım armatür reaksiyonu diye bilinen kutuplar ile stator nüvesi arasındaki manyetik alanın dağılımını ve değerini etkileyen bir manyetik etki meydana getirir. Tam yük ve yüksüz durumlar arasında sabit hız ve alan akımı için meydana gelen terminal geriliminin değişimine gerilim regülasyonu denir. Şekil bir senkron makinanın eşdeğer devresini Deney 4-04
göstermektedir. Burada r sargıların iç direnci, X a senkron reaktans olarak bilinen armatür reaktansına eşdeğer reaktanstır. r X a GS -ø E Z DC Şekil : Senkron jeneratörün eşdeğer devresi Jeneratörün çıkış gerilimini etkin olarak hesaplamak için armatür reaksiyonu reaktansının değerini ölçmek gereklidir. Bu jeneratörün açık devre ve kapalı devre karakteristiklerinin incelenmesiyle bulunur. Açık devre karakteristiği terminal gerilimiyle alan uyarımının şiddetinin ilgisini ortaya koyar. Açık devre geriliminin değeri indüklenen EMK nın değeridir. Kapalı devre karakteristiği armatür reaksiyonuyla alan uyarımının ilgisini ortaya çıkarır. İndüklenen EMK nın değerinin aynı hız ve alan akımı için açık devre karakteristiğinde ölçülenle aynı olduğu kabul edilmiştir. Böylece kısa devre akımı ölçülebilir. Böylece senkron empedansın değeri Z = r X aşağıdaki denklemden hesaplanabilir a Z Açık Devre Faz EMK' sı = Kısa Devre Faz Akımı () 4. CİHAZ İSTESİ -faz Kaynak Kontrolü 60-00 Değişken -faz AC/DC Kaynak 60-5 Üç-faz Senkron Motor/Jeneratör-Sargılı Rotor 64-50 Moment ve Hız kontrol paneli 68-44 Dinamometre Makinası 67-50 Sanal Ölçme (Çoklu I/O ünitesi 68-500 ve bilgisayar) veya Tek ve Üç-faz ölçme 68-00 ve adet oltmetre ve Ampermetre paneli Deney 4-04
5. DENEYİN YAPIIŞI 5. Ön Kurulum -faz Kaynak Kontrolü 60-00 üzerindeki phase circuit breaker ve Single phase circuit breaker off durumuna getirerek güç kaynağının kapalı olduğundan emin olunuz. 60-5 Güç Kaynağı üzerindeki ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna Şekil deki devreyi kurunuz. 64-50 jeneratörünün üçgen bağlandığına dikkat ediniz. 60-5 Ayarlı DC - A I 500 - GS ø F F W U U W 0A I - 500 I - 0A - 500 - Uygulama için kısa devre linki Şekil : Uygulama, ve için bağlantı devresi Not: Sanal ölçme I, I, I ve,, gösterildiği şekilde bağlanmalıdır. Gösterilen şekilde bağlanmadığında, ve I, I kullan üç-faz wattmetre doğru çalışmaz. 5. Kontrol Ayarları 60-5 Güç Kaynağı -faz güç sigortalarının açık off durumda olduğunu kontrol ediniz. Ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna Değişken AC/DC güç kaynağının çıkış anahtarını DC konumuna 60-00 Kaynak Kontrolü phase circuit breaker ve Single phase circuit breaker anahtarının kapalı on durumunda olduğunu kontrol ediniz. 68-44 Yeşil on/off düğmesini kullanarak ana AC güç kaynağını açınız (off). Yuvarlak düğmeleri saatin tersi yönünde dönebilecekleri en son konuma (zorlamadan) Dinamometreyi hız modu (speed mode) soketine takınız. Demand voltage anahtarını e Deney 4-04
Güç (power) düğmesine basınız (yeşil yanacaktır). Dinamometre güç (Dynamometer power) on düğmesine basınız (bitişik kırmızı ED yanar). Güvenlik notu:. Jeneratörün hızını sıfıra getirmeden önce her zaman 60-5 güç kaynağının DC çıkışını sıfıra. Dinamometre 5 dakikadan uzun süre kullanılmadığında dinamometre güç off düşmesine basınız. Tekrar devam etmek için on düğmesine basınız. 68-9-USB Sanal ölçüm için bilgisayarınız açın ve sanal ölçüm yazılımını başlatınız. 5. Uygulama - Açık Devre Karakteristiği - 60-5 ünitesindeki -faz sigortaları kapatınız (on). - Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını 000 rpm ayarlayınız. Bu uygulama boyunca hızın 000 rpm de sabit kalmasına dikkat ediniz. - Değişken DC güç kaynağını kullanarak aşağıdaki tabloda verilen alan gerilimleri için çıkış hathat gerilimini ve alan akım değerlerini sırasıyla kayıt ediniz. Alan Gerilimi () 0 0 0 40 50 Hız = 000 rpm Çıkış Hat-Hat Gerilimi () Alan Akımı (A) 4-60-5 Güç kaynağının -faz sigortalarını açınız (off) ve ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna 5- Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını sıfıra Deney 4-04 4
5. Uygulama - Kısa Devre Karakteristiği - Şekil de gösterilen kısa devre linkini takınız. - Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını 000 rpm ayarlayınız. - 60-5 ünitesi üzerindeki değişken DC güç kaynağını kullanarak alan akımını 0.0 A den 0.8 A e 0.0 A adımlarla artırınız ve alan akımını ve çıkış hat akımını aşağıdaki tabloya kayıt ediniz. Hat akım değerleri eşit olmalıdır. I hat akımını kayıt ediniz. Hız = 000 rpm Alan Akımı (A) Çıkış Hat Akımı (A) 0.0 0.04 0.06 0.08 0.0 0. 0.4 0.6 4-60-5 Güç kaynağının -faz sigortalarını açınız (off) ve ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna 5- Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını sıfıra 6- Senkron jeneratörün çıkışına bağladığınız kısa devre linkini çıkartınız. 5. Uygulama - Hız Değişiminin Jeneratörün Çıkış Gerilimi ve Frekansı Üzerindeki Etkisi - Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını 000 rpm ayarlayınız. - 60-5 ünitesi üzerindeki değişken DC güç kaynağını kullanarak alan gerilimini jeneratörün çıkış gerilimi 0 olana kadar artırınız. - Aşağıdaki tabloda verilen hız değerleri için çıkış hat gerilimini ve frekansı kayıt ediniz. Deney 4-04 5
Hız (rpm) Çıkış Hat Gerilimi () Frekans (Hz) 000 500 000 500 000 4-60-5 Güç kaynağının -faz sigortalarını açınız (off) ve ayarlı kontrol çıkışını %0 konumuna 5- Sanal ölçüm yazılımını (veya voltmetre ve ampermetre ölçüm panelini kullanıyorsanız 68-44 panelini) kullanarak jeneratör hızını sıfıra 6-60-00 Kaynak Kontrolü -faz ve Tek-faz sigortalarını (Single phase circuit breaker) sigortalarını açınız (off). 6. SONUÇAR a) Uygulama için çıkış hat gerilimini alan akımı değerlerine karşılık çiziniz. b) Uygulama için çıkış hat akımını alan akımı değerlerine karşılık çiziniz c) Uygulama için nominal çıkış gerilimine (0) karşılık gelen alan akımı değerini ve bu değere karşılık gelen kısa devre akımını uygulama de elde ettiğiniz sonuçlardan belirleyiniz. Bulduğunuz değerleri kullanarak Z değerini hesaplayınız. d) Uygulama için frekansı ve çıkış hat gerilimini hız değerlerine karşılık ayrı ayrı çiziniz. 7. SORUAR a) Alan akımının çıkış gerilimi üzerindeki etkisini yorumlayınız. b) Hızın çıkış gerilimi ve frekansı üzerindeki etkisini yorumlayınız. Deney 4-04 6