AC 同期機同期

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

三相巻線形同期発電機は、電力世界中の主なソースです。原動機と刺激物の電力を生成するために必要です。原動機は、タービンの流体 (気体または液体) によるスピンをすることができます、流体することができますソース長いノズルを通してダムを離れて実行している水である蒸発燃焼石炭等を使用して水から蒸気従って。最も含む石炭、原子力、発電所は、天然ガス、燃料油など利用同期発電機です。

この実験の目的は、グリッドと同期に続いての三相同期発電機の電圧と周波数の出力を調整することの概念を理解することです。フィールドの現在の影響と速度による変奏曲ジェネレーター出力方法も示します。

同期機は AC 誘導電動機のため導入された同じ回転磁場の概念に頼る。機械の固定子に三相電流は、所望の周波数で一定の大きさの回転磁界を生成します。同期および非同期のマシンとの違いは、後者が短絡巻線または回転子側に「リスの檻」同期機はローター側固定磁場を持っています。この磁場は、刺激物や永久磁石によって提供されますか。永久磁石同期機は一般的になってきて効率が高いため、コンパクトなサイズ、しかし、彼らは通常は戦略的な材料の可用性の観点から望ましくない希土類材料を利用します。同期の用語では、固定子の回転磁界としては固定子から独立しているローター磁場、回転磁界にロックおよび同じ速度 (または同期速度) で回転するローターを引き起こすためにが使用されます。

刺激物はジェネレーターの DC フィールドを提供、ブラシまたはブラシレスにすることができます。このデモで利用したセットアップは、DC が内部のブラシとスリップ リングを介して同期機の回転子巻線 (フィールド) に適用されるブラシをかけられた刺激物です。永久磁石励磁は可能ですが、この実験の範囲を超えています。

電気のグリッドに 1 つの工場に発電機を接続するためにジェネレーターの 3 つの要因は出力電圧、グリッドのものと一致する必要があります: 振幅、周波数、および位相シーケンス。自動シンクロナイザーは、大規模発電所で利用されている通常、手動同期に簡単な方法はこのビデオで使用します。この方法は、「3 つランプ法」メソッドは、差分の量、ランプで見られるが、一致する電圧によりオフにすべてのランプとジェネレーター側と同じ大きさ、周波数、および位相シーケンスのグリッド側の 3 つの段階を持っていることの目視検査を提供しますゼロ。

同期と一度ジェネレーターは、グリッドに結びついて後、速度制御がもはやこのデモでは、必要なグリッド ジェネレーター ダイナミクスがあるグリッド上の影響を最小限に「無限バス」のような役割を果たしますので。そのため、周波数と発電機の電圧の読み取りの正確グリッド側として。原動機のいくつかの効果がある: ジェネレーターをスピードアップしようとする原動力、発電機の速度は変わりませんが、ジェネレーターがグリッド内のより多くの電力を生成するではなく。たとえば、ジェネレーターは理想的な機械の入力電力を増加速度を効果的に上げると見なされますが、速度は固定されているため、入力トルクが増加し、したがって、発電機の増加の出力電力。ただし、原動機は、ジェネレーターを遅くしようとすると、トルクを減少させるし、いくつかの時点で、電源の流れを逆転し、モーターのような行為までの出力電力を減らすためにジェネレーターを引き起こして、符号を反転させます。。

1. 原動機初期化

この実験では原動機、動力計、発電機回転子 (フィールド) を回転させるモータとして動作します。

1. 三相の切断スイッチ、同期モータのスイッチ、および DC モーター スイッチすべてをしていることを確認します。
2. 変圧器が、0% であることを確認します。
3. 三相のコンセントを変圧器に配線し、図 1 に示すようにセットアップを接続します。
   1. 「S₁」として同期機側 3 相スイッチを使用します。
   2. 「S₁」と 3 つランプのセットアップでは、並列に注意してください。
   3. またデジタル パワー メーターのプローブの極性に注意してください。
   4. 「スタート/実行」スイッチが「スタート」位置にあるを確認します。
4. 最大抵抗」R_F"に設定します。
5. 0% で、変圧器を残し、「S₁」をオフのまま。
6. 三相切断スイッチを入れます。
   1. 高電圧直流電源を入れます。
   2. すべての接続は、電源端子から明らかであることを確認します。
   3. プレス、"V 私は DIS/"供給電圧と電流の動作点を表示するボタン。15 V に電圧ノブを調整します。
   4. 直流電源パネルの「開始」を押します。ダイナモ DC 供給から大きな過渡電流が必要です。その"OCT"ライトが点灯する場合は、過電流制限を増やします。
7. マシンはゆっくりとスピンする必要があります。
   1. 約 160 V DC 電源出力電圧を増加します。
   2. シャフトの回転速度を測定します。
   3. 1800 RPM の回転速度を達成するために電源電圧を調整します。
   4. 直流電流と電圧供給の表示を記録します。
8. セットアップはそのまま、すべての機器の電源を切らないでください。

図 1: 三相同期発電機実験用回路図セットアップします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

2. グリッドと同期発電機の同期

1. スタート/実行をスイッチに同期機側を「実行」します。3 つのランプは今オンする必要があります。
   1. "R_F"と電源電圧は、繰り返しV_Gを達成するために調整 = 120 V、およびデジタル パワー メーター 60 hz. V_Gの周波数を調整 ± 2% 以内の値は許容されます。
   2. 若干V_AC1を達成するために VARIAC の出力を増やす = 120 V。
2. この段階では、グリッドは 120 V 60 Hz の周波数でを提供しています。
   1. レコードの電圧、電流、および両方の電力メーターで電力測定値。+/-メートルの任意の数の前に符号を無視しないでください。
3. ランプは、その照明パターンを変更する必要があります。
   1. すべてのランプは、同時に明るく/暗くを行く、ジェネレーターとグリッドにある同じフェーズ シーケンスを持っています。使用の 3 フェーズ シーケンスの a b c を呼び出します。
   2. 場合はランプ サイクル、クリスマス ツリーに点灯するようなジェネレーターとグリッドが異なる相系列、a ~ c b は、a から b ・ c などがランプのセット。
      1. この場合、電源、変圧器 0% に戻る。
      2. 電源盤の「停止」を押します。
      3. 15 V DC 電圧設定を下げます。
      4. VARIAC 側フェーズ"b"と"c"を切り替えます。
      5. ステップ 2.1 で始まるすべての上記の手順を繰り返します。
4. この手順は、迅速な行動を必要とする:「S₁」をオンにすべてのライトをオフにする瞬間、ライトがすべてオフのまま、「S₁」は、今、端子部分の短絡回路として機能しているので。
5. ジェネレーターは、グリッドと今同期されます。電圧、電流、および両方の電力メーターで電力測定値を記録します。標識を無視しないでください。
6. セットアップはそのまま残します。

3. フィールド電流変化の影響

1. 最小位置、最大位置から約 5 つのステップで"R_F"を調整し、ステップごとに以下の記録: シャフトの速度;シャフト トルクと記号電圧、電流、および両方の電力計; の電力測定値電圧と DC の供給の現在の読み取り値。
2. この"R_F"変化は、すべての電力測定値の同じ記号を提供: 場合
   1. 同期機にから電力逆潮流を達成するために DC 電源の出力を若干調整します。
   2. 負のパワーがマシンは電力を生成することを意味を覚えています。
3. ステップごとに 3.5 A. レコード次の供給の表示に現在総 DC を超えることがなく 5 つのステップで、直流電源電圧を調整: シャフトの速度;シャフト トルクと記号電圧、電流、および両方の電力計; の電力測定値電圧と DC の供給の現在の読み取り値。
4. そのままセットアップをしてください。

4. セットアップを逆アセンブル

セットアップを分解する前に次の手順に従ってください。

1. 0% に、変圧器が再び戻す。
2. 「停止」を押すことによって電源の出力をオフにします。
3. マシンは、回転を停止、"Start"位置、およびスイッチ「S₁」をオフに「スタート/実行」スイッチを入れる
4. 三相切断スイッチを切ります。
5. セットアップを逆アセンブルします。

同期機は 4 本の棒 (P) と周波数fで動作するので、原動機の希望の速度は 1,800 RPM に設定されて = 60 Hz、従って同期速度は 120f/P= 1,800 RPM。

回転、グリッドに同期機 (ジェネレーター) を同期中には、機械の原動機を提供が、機の回転子に磁界を提供する必要があります。これは、回転子コイルを供給し、回転子の magnetic field をビルド DC 電源を使用して実現されます。AC 電圧は、ローターの回転直流磁界によるステータ側に誘起され、回転子の磁界の強さは DC 電源アダプターによって設定されます。ステータ側 AC 出力電圧を徐々 に増加するために DC 電源のゆっくりとランプアップです。

一度希望の AC 電圧を達成すると、ランプはサイクルします。"A"とを相を使用してたとえば、グリッド側電圧が 120 V の RMS 電圧 170cos(120πt) V であることを想定してそれ = 170/sqrt(2)、60 Hz の周波数 (2 π * 60 rad/秒)。一度マシンの相「、」到着 170cos(120πt) V、ランプ端子間電圧がゼロになるし、ランプが消えます。しかし、同時期に両方の電圧を持っている非常に困難だし、マシンの電圧はほとんど 170cos(120πt + φ) V 非ゼロ位相差 φ であります。DC ローター フィールドと原動機の速度を使用して、周波数を使用して、電圧の大きさを調整することによってはマイナーな電圧と周波数の妨害のための各マシンの段階の電圧およびその対応するグリッド側電圧を一致させてください。

A から b ・ c グリッドからの相順は別シーケンス a ~ c-b のマシンからで満たされて、ランプが順番にランプの両端間の電圧は決してを同時にすべての 3 つのフェーズにゼロ追加します。

電力測定値は、マシンに対グリッドに電源の流れを表示するとき、機械は発電機として動作します。これは、電力メーターに明記します。

同期発電機は、世界中の発電所の発電のバックボーンです。グリッドにジェネレーターを同期する標準的な方法となっているし、は通常段階シーケンス、電圧の大きさ、およびグリッドにジェネレーターの周波数を一致させることによって自動化します。回転磁場を用いた電圧制御は、タービンや蒸気、風、水、またはその他の液体を使用して回転を提供する原動機の速度制御による周波数制御を実現しながら、「刺激物」を使用して実現されます。周波数コントロールは通常、「知事」を使用して実現します。