Tahtikone ja sen säätimen toiminta

Abstract

Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratoriossa tehtiin tutkimuksia Stamfordin BCA 164 A tahtikoneelle ja sen säätimelle SA465-2 myöhempää opetustarkoitusta varten.

Tahtikoneen ominaisuuksia tutkittiin tyhjäkäynti- ja oikosulkukokeen avulla. Vertailtaessa tyhjäkäynti- ja oikosulkukokeen tuloksia teoreettisiin kuvaajiin voitiin todeta kokeiden onnistuneen. Tahtikoneelle määritettiin myös reaktanssit, kuten pitkittäinen ja poikittainen tahtireaktanssi sekä pitkittäinen ja poikittainen alkureaktanssi. Reaktanssien määrityksessä ilmeni mittauksien aikana ongelmia, koska tahtikoneen magnetointi toteutettiin harjattomasti. Sen vuoksi kaikkia reaktansseja ei ollut mahdollista määrittää, koska tahtikoneen käämitykseen ei voitu tehdä tarvittavia mittauskytkentöjä. Ainoastaan tahtireaktanssien ja pitkittäisen alkureaktanssin mittaustulokset olivat lähellä valmistajan ilmoittamia arvoja. Nollareaktanssia ei koneen rakenteen vuoksi määritetty ollenkaan.

Tahtikoneen säätö- ja kuormituskäyrämittauksia varten kone tahdistettiin sähköverkkoon ja tahdistuksesta laadittiin ohjeet opetuskäyttöä varten. Tahtikoneen sähköverkkoon tahdistaminen onnistui ilman ongelmia. Molemmissa mittauksissa jarrugeneraattorilla luotiin tahtikoneelle kuorma. Säätö- ja kuormituskäyrän mittaukset onnistuivat, sillä mittauksien kuvaajat vastasivat teoreettisia kuvaajia.

Työssä tutkittiin myös tahtikoneen säätimen SA465-2 toimintaa. Tutkimuksissa ja testeissä todettiin, että säädin oli ilmeisesti rikki, koska sillä ei ollut mahdollista toteuttaa magnetoinnin säätöä. Säätimestä esiteltiin eri säätöjen toimintaa, mutta niiden toimintaa ei voitu käytännössä kokeilla.

Stamford BCA 164A synchronous machine and its AVR regulator SA 465-2 was examined in electric laboratories of Tampere University of Applied Sciences. The examinations were made for later educational purposes.

The characteristics of the synchronous machine were examined by testing the machine with opencircuit and short circuit tests. The results of these tests were compared to theoretical results and the results were correct. The reactances of the synchronous machine were also defined. In this thesis only direct-axis and quadrature-axis synchronous reactance and direct-axis subtransient reactance were possible to determine. The results of these reactances were close to the values of the manufacturer. It was not possible to define all the reactances because the machines excitation was carried out brushless. To define all the reactances it would have been necessary to get hands on the machines windings and this is not possible in brushless machines.

Before the control characteristic and load characteristic measurements the synchronous machine had to be synchronized to the electric network and instructions were made about the synchronization for educational purposes. The control characteristic and load characteristic measurements succeeded because the theoretical curves were close to the curves that were drawn up from the measurements.

The thesis included the examination of the synchronous machine´s AVR regulator SA 465-2. During the examinations it became clear that the regulator was broken because it was not working properly. Therefore only the regulators adjustment functions were presented but it was not possible to try those functions in practice.