Univerzitet u NiuElektronski fakultetKatedra za energetiku

Tema:Ogled praznog hoda generatora jednosmerne struje

Mentor:Student:Vane BojkovSanja Stankovi 14164

Predmetni nastavnik: Sanja StankoviRazred:

Odeljenje:

Pisana priprema za as: Transformatori i maine jednosmerne struje

Nastavna tema: Maine jednosmerne strujeTip asa:

Obrada novog gradiva

Nastavna jedinica:Ogled praznog hoda GJS

Cilj asa:

Upoznavanje uenika sa ogledom praznog hoda GJS

Oblik rada:

Frontalni, individualni

Zadaci asa:

Nastavna metoda:Usmeno izlaganje,razgovor, ilustrativni radovi, demonstracija, pisani radovi

ObrazovniVaspitniFunkcionalni

Uenici stiu znanje o karakteristici optereenja i karakteristici praznog hoda GJS sa paralelnom i sloenom pobudom,odnosno zavisnosti napona od struje pobudeUenik se priprema za aktivnu ulogu u ivotu i kritiki odnos prema stvarnosti. Formira radne navike, pravilan odnos prema radu.Razvoj sposobnosti uenika da shvati uloga generatora jednosmerne struje, njegovih karakteristika i pre svega ponaanje neoptereenog GJS-a.

Nastavna sredstva:Udbenik, prezentacija,projektor, tabla, kreda

Novi pojmovi:

Aditivna pobudaDiferencijalna pobudaLiteratura:Udbenici:

Napomena: Ovaj as je uvodni as za predstojeu laboratorijsku vebu, koja se izvodi nakon teorijskog predavanja i na kojoj se praktino izvodi ogled praznog hoda GJS

Korelacija: Dijagnostika i monitoring elektrinih maina, Elektromehaniko pretvaranje energije

Predviene aktivnosti nastavnika i uenika:Aktrivnost uenika: uestvuju u razgovoru, odgovaraju na pitanja, iznose svoja razmiljanja, izvode zakljuke..Aktivnost nastavnika: inicira komunikaciju sa/izmeu uenika, nastoji da zainteresuju uenike za sadraj nastavne jedinice, daje potrebna objanjenja, pomae uenicima uoe pravila i zakonitosti funkcionisanja ine maine...

Struktura asa

Uvodni deo asa(5 min.) Prikladnim pitanjima uenici se navode na razmiljanje vrstama i karakteristikama generatora jednosmerne struje :1. Koje sve vrste generatora jednosmerne struje postoje?2. je sve radne karakteristike GJS postoje?Isticanje cilja asa:Tema dananjeg asa je ogled praznog hoda GJS, uopteno o karakteristici praznog hoda i karakteristici optereenja, ispitivanje i snimanje karakteristike p.h. generatora jednosmerne struje sa sloenom i paralelnom pobudom

Glavni deo asa(30min.)U glavnom delu asa uenici najpre stiu znanje o tome kako se pobuuje maina jednosmerne struje, u naem sluaju generator jednosmerne struje, a samim tim i kako se povezuju pobudni namotaji za aditivnu, diferencijalnu i paralelnu pobudu. Nakon pobuivanja generatora, uenici stiu znanje o karakteristici optereenja i konkretno o karakteristici praznog hoda. Zatim se korak po korak upoznaju sa ogledom praznog hoda i snimanju karakteristike za sve tri vrste pobuda, aditivnom , diferencijalnom i sloenom i uporeuju sa karakteristikom optereanja.

Zavrni deo asa(10min.) Utvrivanje najbitnijih injenica o ogledu i karakteristici praznog hoda, najavljivanje istoimene laboratorijske vebe

Sadraj

Ogled praznog hoda generatora jednosmerne struje1. Uvod62.Pobuivanje generatora jednosmerne struje83. Karakteristika optereenja i karakteristika praznog hoda93.1.Ogled praznog hoda93.2. Snimanje karakteristike optereenja104. Literatura12

Ogled praznog hoda generatora jednosmerne struje

1. Uvod

Generator jednosmerne struje ima etiri radne karakteristike:

karakteristiku optereenja, koja predstavlja zavisnost napona U od pobudne struje Ip, za konstantnu struju optereenja I, tj. U=f(Ip) za I=const.

spoljnu karakteristiku koja predstavlja zavisnost napona U generator od struje optereenja I, kod konstantne pobudne struje Ip, tj. U=f(I) za Ip=const.

regulacionu karakteristiku, koja predstavlja zavisnost pobudne struje Ip od struje optereenja I, kod konstantnog napona U, tj. Ip=f(I) za U=const.

karakteristika stepena korisnog dejstva , koja definie odnos snage na izlazu P i na ulazu P kod konstantnog napona U, tj. =P/ P za U=const.

Sve radne karakteristike odreuju se za konstantnu brzinu obrtanja generatora koja je jednaka nominalnoj brzini generator, tj. za n=nn=const. Brzina generatora je u stvari parametar pogonske maine. Regulacijom pogonske maine mogue je odravati konstantnu brzinu. Ukoliko ova regulacija nije mogua, onda izmerene veliine generatora treba raunski korigovati i svesti na nominalnu vrednost nn.

Generator sa sloenom pobudom ima dva pobudna namotaja: paralelni pobudni namotaj koji je vezan paralelno sa namotajem indukta i ija se pobudna struja Ip regulie otpornikom Rp (Slika 1. i Slika 2.); redni pobudni namotaj koji je vezan na red sa namotajem indukta i ija pobudna struja ip je jednaka struji optereenja I generator, tj. ip=I.

U zavisnosti od smera pobudnog magnetnog fluksa paralelnog p i rednog r namotaja, generator sa sloenom pobudom moe imati aditivnu ili diferencijalnu pobudu. U prvom sluaju pobudni fluksevi oba pobudna namotaja imaju isti smer tako da je rezultantni pobudni fluks p+r, a u drugom sluaju imaju suprotan smer, tj. pobudni flus je p-r. Radi odravanja konstantnog napona sa promenom optereenja, pobudni namotaji generatora vezuju se za aditivnu pobudu. Dobro konstruisani generatori su oni iji redni pobudni namotaj pobuuje magnetni fluks takvog intenziteta, usled koga se indukuje napon upravo srazmeran ukupnom padu napona da dato optereenje. Ovakvi generatori su takozvani dobro kompaundovani generatori.

Da bi se pobudni namotaji generatora dobro povezali, potrebno je da budu oznaeni njihovi krajevi. Krajevi paralelnog pobudnog namotaja oznaavaju se sa E1 i E2, dok se krajevi rednog pobudnog namotaja oznaavaju sa D1 i D2 (stare oznake krajeva su C i D, i E i F za paralelni, odnosno redni pobudni namotaj, respektivno). Za namotaj indukta nove oznake su A1 i A2, a stare A i B. Prvo slovo (oznaka) oznaava : ulaz ili poetaka drugo slovo (oznaka) izlazili zavretak namotaja.

Da bi generator imao aditivnu pobudu, potrebno je da pobudna struja paralelnog i rednog namotaja ima isti smer, tj. smer od ulaza ka izlazu ili obrnuto, u oba namotaja. Na Slici 1.a prikazana je ema generator sa aditivnom, a na Slici 1.b sa diferencijalnom pobudom.

Ako se redni pobudni namotaj ne vee (Slika 1.c), onda je generator sa paralelnom pobudom. Radi poreenja, u ovoj vebi opisano je snimanje radnih karakteristika generator za sva tri naina pobuivanja. Postupak snimanja je isti, razlika je samo u povezivanju pobudnih namotaja.

a) b) c) Slika 1. Generator sa a) aditivnom b) diferencijalnom c) paralelnom pobudom

Na Slici 2. prikazana je ema veze za snimanje radnih karakteristika generatora sa paralelnom pobudom koji je gonjen trofaznim asinhronim motorom sa kratkospojenim rotorom.

87

2. Pobuivanje generatora jednosmerne struje

Pre poetka snimanja radnih karakteristika potrebno je generator pobuditi. Proces samopobuivanja generatora izvodi se na sledei nain.

Poto se proveri da su prekidai K2 i K3 otvoreni (Slika 2.), zatvori se prekida K1, ime se grupa motor-generator pusti u rad.

Usled remanentnog magnetizma, (ako je generator prethodno bio namagnetisan), na krajevima A1 i A2 indukta indukovae se napon koji se registruje na voltmetru. Vrednost ovog napona obino je 2 do 3% nominalnog napona generatora.

Poto se proveri da je otpornik Rp na svojoj maksimalnoj vrednosti, zatvori se prekida K3, odnosno prikljui paralelni pobudni namotaj paralelno sa namotajem indukta. Sada se moe desiti da indukovani napon poraste ili padne na nulu. U prvom sluaju, paralelni pobudni namotaj je dobro povezan sa namotajem indukta, tj. smer pobudne struje Ip pobuuje magnetni fluks istog smera kao i remanentni fluks, tako da se ukupni pobudni fluks poveava, a time i indukovani napon. Ako se zatvaranjem prekidaa K3, indukovani napon padne na nulu, struja Ip stvara fluks suprotnog smera od remanentnog fluksa, tako da se generator moe u potpuno razmagnetisati i indukovani napon pada na nulu, tj. on se ne moe samopobuditi. U ovom sluaju potrebno je generator ponovo namagnetisati vodei pri tome rauna o usaglaavanju smerova remanentnog i pobudnog magnetnog fluksa. Smanjivanjem otpora Rp generator se samopobuuje, tj. napon U raste srazmerno sa pobudnom strujom.Poto se generator pobudi, mogue je poeti snimanje njegovih radnih karakteristika

Slika 2. ema veze generatora jednosmerne struje sa paralelnom pobudom

3. Karakteristika optereenja i karakteristika praznog hoda

Karakteristika optereenja generatora je:za I=const. i n=nn=const.

Specijalni sluaj karakteristike optereenja je karakteristika praznog hoda, koja se snima za I=0, tj.:za I=0 i n=nn=const.

3.1. Ogled praznog hoda

Cilj ispitivanja u praznom hodu je da se dobiju sledee karakteristike praznog hoda:

gubitaka u funkciji ems: Pf +PFe = f ( U0 ),

ems u funkciji struje pobude: U0 = f (Ip ) (karakteristika magneenja ili karakteristika pobudne struje) i oblik krive polja u zazoru i talasnog oblika ems.

Kod redne pobude nije mogue snimiti karakteristike praznog hoda u pravom spoju, ve se pobudni namot mora odvojiti od namota rotora i nezavisno napajati.

Karakteristika praznog hoda snima se, oigledno, sa otvorenim prekidaem K2, tj. zaRop (Slika 2.).

Ako je generator pobuen, regulacionim otpornikom Rp, smanjuje se struja Ip na minimalnu vrednost, te se otvori prekida K3. (Prekida K3 ne sme otvoriti kod veih vrednosti pobudne struje. Usled nnagomilane magnetne energije u magnetnom kolu, otvaranjem prekidaa K3 javljaju se prenaponi, usled ega na prekidau K3 nastaje veliki elektrini luk, a moe da doe i do proboja izolacije u maini). Sa otvorenim prekidaem K3 na voltemtru se oita napon usled fluksa U0r pa se izmeri brzina obrtanja i ove se vrednosti unesu u tabelu. Sada se zatvori prekida K3. Kroz pobudni namotaj protie pobudna struja Ip, pa se indukovani napon poveava. Regulacijom otpornika Rp snimi se vie taaka karakteristike praznog hoda za relativno jednake prirataje napona do U01.2Un. Ovde treba napomenuti da se kod snimanja pojedinih taaka struja Ip menja u jednom smeru, tj. poveava. Ukoliko bi se ona as poveavala, as smanjivala, usled histerezisa, dobili bi se rezultati koji ne odgovaraju karakteristici praznog hoda.

Ako brzina nije konstantna i jednaka nominalnoj, izmereni napon U0' kod brzine n' treba svesti na nominalnu brzinu generatora po jednaini:

0

Na Slici 3. prikazan je opti izgled karakteristike praznog hoda generatora. Zbog zasienja magnetnog kola, sa porastom pobudne struje, napon sporije raste.

3.2. Snimanje karakteristike optereenja

Ilustracije i poreenja radi, ovde e biti opisan postupak i za snimanje karakteristike optereanja. Karakteristika optereenja snima se za I>0, najee za I=In=const. Postupak snimanja ove karakteristike je sledei:

Poto se proveri da je otpornik optereenja Rop na svojoj maksimalnoj vrednosti, zatvori se prekida K2. Kroz generator e protei struja I pa e usled pada napona u generatoru (zbog otpora i reakcije indukta) napon smanjiti. Regulacijom otpornika optereenja R i pobudnog otpornika Rp podesi se da je struja optereenja, merena ampermetrom A jednaka nominalnoj za napon generatora za oko 20% vei od nominalnog napona. Izmeri se brzina obrtanja, pa se vrednosti napona U`, struje I i brzine n` unesu u Tabelu 2. Ovo je prva taka karakteristike optereenja. Potom se, regulacijom otpornika Rp smanji pobudna struja, odnosno napon generatora za oko 20%, i za tako podeenu pobudu otpornikom optereenja R podesi se da je struja optereenja jednaka nominalnoj. Na ovaj nain se snimi vie taaka karakteristike optereenja progresivno smanjujui pobudu (uvek u istom smeru), odnosno napon, sve dok se odrava struja optereenja I=const.

Slika 3. Karakteristika praznog hoda (a) i optereenja sa paralelnom (b), aditivnom (c) i diferencijalnom (d) pobudom

U0 A B C Po

Pfe Pf Ip U0

4. Literatura: ore Kali, R.Radosavljevi: Elektrine maine za jednosmernu struju Ispitivanje maina jednosmerne struje, materijal iz predmeta Dijagnostika i monitoring elektrinih maina

12