Eigenschaften von Drehstrom-Synchrongeneratoren bestimmen

Bestimmung der Eigenschaften von Drehstromgeneratoren

Fast 20: Bestimmung der Eigenschaften von Vakuum (Leerlauf), Kurzschluss und reaktiver Last eines Drehstrom-Synchrongenerators

Einführung

Für die Bestimmung dieser drei Merkmale ist die Prüfleistung sehr begrenzt, da ein gemeinsamer Nenner in allen Fällen die Wirkleistung von Null ist. Die Leistung, die ein Generator mit dieser Anzahl von Phasen liefert, wird nach folgender Formel berechnet:

P = √3 · U · I · cos φ

Diese kann ebenfalls Null sein, sofern einer der drei Faktoren nicht konstant ist:

• Der Strom wird im Vakuum-Test (Leerlaufversuch) zu Null.
• Die Spannung ist beim Kurzschlussversuch Null.
• Ein Leistungsfaktor von Null ist die Bedingung, die bei der Bestimmung der charakteristischen reaktiven Streifen erforderlich ist.

Grundlagen der Praxis

Ein Generator dieser Art besteht aus einer Induktivität auf Schenkelpolen, die mit Gleichstrom erregt wird. Diese befindet sich in der Regel auf dem Rotor. Eine Drei-Phasen-Wicklung ist im Stator verteilt, welcher auch als Anker bezeichnet wird. Die Stromversorgung dient als Sitz für ein ausgewogenes System elektromotorischer Kräfte.

Vakuum-Test (Leerlaufversuch)

Der Leerlaufversuch wird durch die Funktion bestimmt, welche die induzierte EMK in Abhängigkeit vom Erregerstrom darstellt, wenn der Laststrom Null und die Geschwindigkeit konstant ist. Die Montage ist in Abb. 1 dargestellt. Da die gemessene Spannung für die Eigenschaft erforderlich ist, wird diese durch Division mit der Wurzel aus drei ermittelt. Die gefundene Charakteristik ähnelt der einer Gleichstrommaschine.

Kurzschluss-Test

Die Kurzschlusskennlinie beschreibt die Veränderung des Ankerstroms I in Abhängigkeit vom Erregerstrom Ie, wenn die Maschinenklemmen kurzgeschlossen sind. Die Regelung ist in Abb. 2 ersichtlich. Bei synchronem Lauf der Maschine muss der Erregerstrom auf einen Wert erhöht werden, der ausreicht, um im Anker einen Strom vom 1,5- bis 2-fachen des Nennstroms zirkulieren zu lassen. Unter diesen Bedingungen ist die Kurzschlusscharakteristik praktisch eine gerade Linie.

Reaktive Kennlinie

Die reaktive Kennlinie stellt die Spannung an der Maschine im Hinblick auf den Erregerstrom Ie dar. Wenn die Maschine als Generator arbeitet, ergibt sich bei einem Leistungsfaktor von Null ein rein reaktiver Strom. Die Bestimmung der Eigenschaft für die Blindleistung des Generators erfolgt mit einer einstellbaren induktiven Blindleistung. Durch Erhöhung der Erregung und Spannung wird erreicht, dass Last und Leistungsfaktor konstant bleiben. Durch mehrmalige Wiederholung dieses Prozesses wird die Kurve bestimmt, die eine ähnliche Form wie die Leerlaufkennlinie aufweist.

Erforderliche Ausrüstung

• Ein Drehstrom-Generator
• Ein DC-Motor und eine DC-Quelle
• Zwei Feldwiderstände
• Ein Regelwiderstand für den Motor-Anlaufstrom
• Ein Voltmeter und Amperemeter für AC
• Ein kleines Amperemeter für DC
• Einstellbare Drei-Phasen-Reaktanz
• Ein Drehzahlmesser und ein Frequenzzähler