Prądnica synchroniczna agregatu prądotwórczego AV18 (18 kVA, 400/230 V) przeszła przegląd okresowy, a w arkuszu są wyniki pomiarów pięciu jej charakterystyk: biegu jałowego, zwarcia, obciążenia, zewnętrznej i regulacyjnej. Trzeba przepisać dane znamionowe z dokumentacji techniczno-ruchowej, dopasować do każdej charakterystyki jeden z trzech schematów pomiarowych, dobrać z wykazu typ i zakres każdego z siedmiu mierników na schematach, a na koniec obliczyć współczynnik zwarcia i zmienność napięcia prądnicy.
Model „d”, czyli dokumentacja na papierze. Zdający wpisuje ręcznie odczyty, wyniki obliczeń, oznaczenia z rysunków i wnioski do tabel, wykresów i schematów wydrukowanych w arkuszu. W podglądzie tłem jest strona arkusza, wpisy zdającego są granatowe i odręczne, a pola wpisane w bieżącym kroku są podświetlone na żółto. Kolejność kroków idzie za kolejnością tabel i rysunków w arkuszu, a w obrębie jednej tabeli - za kryteriami klucza.
Dane. Wszystkie liczby pochodzą z treści zadania, tabel i rysunków arkusza CKE. Każdy wynik jest w skrypcie policzony z tych danych i porównany z kluczem oceniania, a każda wpisana nazwa - z tekstem kryterium. Tam, gdzie klucz przyjmuje kilka zapisów, w kroku jest to zaznaczone. Wiedza z energetyki spoza arkusza (np. znaczenie liter w oznaczeniu kotła, symbole na schemacie) jest w kroku nazwana wprost jako wiedza ogólna.
Bezpieczeństwo. To materiał do nauki pracy z dokumentacją. Przeglądy, pomiary i naprawy kotłów, generatorów i urządzeń elektroenergetycznych wykonują wyłącznie osoby z odpowiednimi uprawnieniami (świadectwa kwalifikacyjne), według instrukcji eksploatacji i poleceń na piśmie - rozwiązanie arkusza ich nie zastępuje.
Jak dobierać zakres miernika. Zakres musi objąć największą wartość, jaką miernik zmierzy w danym układzie - w skrypcie dla każdego miernika szukana jest największa wartość z tabel pomiarów i najmniejszy zakres z wykazu, który ją mieści.
To jedno z możliwych rozwiązań.
Jak liczą się punkty. Klucz ma 27 kryteriów w 4 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 21 punktów - można stracić 6 kryteriów i nadal zdać.
Kroki 1-4 · po tym etapie masz 9 z 27 kryteriów (pkt)
Uzupełnij dane znamieniowe prądnicy w tabeli 1.
W dokumentacji techniczno-ruchowej: „Moc znamionowa 18,0 kVA 3~ / 7,2 kVA 1~”. Indeks 3f to praca trójfazowa (18,0 kVA), 1f - jednofazowa (7,2 kVA). Moc pozorną prądnicy podaje się w kVA, nie w kW.
Uzupełnij dane znamieniowe prądnicy w tabeli 1.
nn to znamionowa prędkość obrotowa: 3 000 obr./min (z części „Prądnica”). Napięcie znamionowe 400/230 V - przewodowe i fazowe sieci trójfazowej.
Uzupełnij dane znamieniowe prądnicy w tabeli 1.
Prąd znamionowy: 26,0 A przy pracy trójfazowej i 31,3 A przy jednofazowej (7,2 kVA / 230 V).
Uzupełnij dane znamieniowe prądnicy w tabeli 1.
Napięcie wzbudzenia 24 V, prąd wzbudzenia 26,0 A (klucz zapisuje go jako 26) i częstotliwość 50 Hz (z zapisu „400/230 V 50 Hz”).
Kroki 5-7 · po tym etapie masz 14 z 27 kryteriów (pkt)
Dobierz schematy układów pomiarowych do wyznaczenia poszczególnych charakterystyk i numery schematów zapisz w tabeli 2.
Bieg jałowy to napięcie U = f(Iw) bez obciążenia. Schemat I ma amperomierz (1) w obwodzie wzbudzenia i same woltomierze (2) na zaciskach uzwojeń - żadnego odbiornika. Rozpoznanie przyrządów po miejscu włączenia to wiedza ogólna z miernictwa.
Dobierz schematy układów pomiarowych do wyznaczenia poszczególnych charakterystyk i numery schematów zapisz w tabeli 2.
Przy próbie zwarcia mierzy się prąd w zwartych fazach w funkcji prądu wzbudzenia. Na schemacie II końce uzwojeń są połączone przez amperomierze (4), bez woltomierzy i bez odbiornika.
Dobierz schematy układów pomiarowych do wyznaczenia poszczególnych charakterystyk i numery schematów zapisz w tabeli 2.
Wszystkie trzy wymagają obciążenia prądnicy, a jedyny układ z odbiornikiem Ro to schemat III: amperomierz wzbudzenia (5), woltomierze (6) i amperomierze w przewodach do odbiornika (7). Różnią się tylko tym, co utrzymuje się stałe: prąd obciążenia, prąd wzbudzenia albo napięcie.
Kroki 8-10 · po tym etapie masz 21 z 27 kryteriów (pkt)
Z wykazu amperomierzy i woltomierzy dobierz odpowiednie przyrządy pomiarowe do wykonania poszczególnych pomiarów i wpisz ich oznaczenia cyfrowe oraz zakresy pomiarowe w tabeli 3.
Miernik 1 mierzy prąd wzbudzenia w biegu jałowym - do 20,0 A. Z wykazu tylko LE-3P ma zakres powyżej 6 A: wybierz 30 A (12 A jest za mało). Miernik 2 to woltomierz, napięcie do 500 V - HLV-2 z zakresem 600 V.
Woltomierz LE-1 (do 150 V) albo zakres 300 V - napięcie biegu jałowego dochodzi do 500 V.
Z wykazu amperomierzy i woltomierzy dobierz odpowiednie przyrządy pomiarowe do wykonania poszczególnych pomiarów i wpisz ich oznaczenia cyfrowe oraz zakresy pomiarowe w tabeli 3.
Miernik 3 - prąd wzbudzenia przy zwarciu, do 12,1 A: to tylko o 0,1 A więcej niż zakres 12 A, więc LE-3P na 30 A. Miernik 4 - prąd zwarcia, do 26,0 A - też LE-3P 30 A.
Z wykazu amperomierzy i woltomierzy dobierz odpowiednie przyrządy pomiarowe do wykonania poszczególnych pomiarów i wpisz ich oznaczenia cyfrowe oraz zakresy pomiarowe w tabeli 3.
Miernik 5 - prąd wzbudzenia przy obciążeniu, do 24,1 A: LE-3P 30 A. Miernik 6 - napięcie wyjściowe, do 460 V: HLV-2 600 V. Miernik 7 - prąd obciążenia, do 25,0 A: LE-3P 30 A. Klucz podaje w tym rezultacie trzy zakresy (30 A, 600 V, 30 A) bez numerów mierników; ten sam zestaw wychodzi dla mierników 1-3 i 5-7, więc wpisy są poprawne przy obu odczytaniach.
Kroki 11-12 · po tym etapie masz 27 z 27 kryteriów (pkt)
Wyznacz charakterystyczne parametry prądnicy: współczynnik zwarcia i zmienność napięcia.
kz = Iw0 / Iwz. Iw0 to prąd wzbudzenia, przy którym w biegu jałowym jest napięcie znamionowe 400 V - tabela biegu jałowego, wiersz 9: 12,1 A. Iwz to prąd wzbudzenia, przy którym w stanie zwarcia płynie prąd znamionowy 26,0 A - tabela zwarcia, wiersz 10: 12,1 A. kz = 12,1 / 12,1 = 1.
⚠️ Sprzeczność w arkuszu: przy napięciu 400 V i I = 0 tabela biegu jałowego daje Iw = 12,1 A, a charakterystyka regulacyjna - 10,0 A (wtedy kz = 10,0 / 12,1 = 0,83). Klucz CKE przyjmuje Iw0 = 12,1 A z biegu jałowego (kz = 1) - na egzaminie punkt daje wartość z klucza.
Wzięcie Iw z charakterystyki regulacyjnej (10,0 A przy 400 V) - to wartość przy innym układzie pracy.
Wyznacz charakterystyczne parametry prądnicy: współczynnik zwarcia i zmienność napięcia.
U0 to napięcie biegu jałowego przy stałym prądzie wzbudzenia - charakterystyka zewnętrzna jest mierzona przy Iw = 20 A, a jej pierwszy wiersz (I = 0) to właśnie bieg jałowy: U0 = 460 V. Un = 400 V. δU = (460 − 400) / 400 · 100% = 15%.
⚠️ Sprzeczność w arkuszu: przy Iw = 20,0 A tabela biegu jałowego podaje 500 V (wtedy δU = (500 − 400) / 400 · 100% = 25%), a charakterystyka zewnętrzna przy I = 0 - 460 V. Klucz CKE przyjmuje U0 = 460 V z charakterystyki zewnętrznej (δU = 15%) - na egzaminie punkt daje wartość z klucza.
Symulacja ekranu w przeglądarce - w Android Studio / Visual Studio wygląd może się nieco różnić.
To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.
Autor rozwiązania: Bartosz Bryniarski. Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony) (zasady wykorzystania). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.