三相同步發(fā)電機的運行特性

1、三相同步發(fā)電機的運行特性一、實驗目的 1、用實驗方法測量同步發(fā)電機在對稱負載下的運行特性。 2、由實驗數(shù)據(jù)計算同步發(fā)電機在對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。二、預習要點 1、同步發(fā)電機在對稱負載下有哪些基本特性？ 2、這些基本特性各在什么情況下測得？ 3、怎樣用實驗數(shù)據(jù)計算對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數(shù)？三、實驗項目 1、測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻。 2、空載實驗：在n=nN、I=0的條件下，測取空載特性曲線U0=f(If)。 3、三相短路實驗：在n=nN、U=0的條件下，測取三相短路特性曲線IK=f(If)。 4、純電感負載特性：在n=nN、I=IN、cos0的條件下，測取純電感負載特性曲線。5、外特性：在n=

2、nN、If=常數(shù)、cos=1和cos=0.8(滯后)的條件下，測取外特性曲線U=f(I)。 6、調(diào)節(jié)特性：在n=nN、U=UN、cos=1的條件下，測取調(diào)節(jié)特性曲線If=f(I)。四、實驗方法 1、實驗設備序 號型 號名 稱數(shù) 量1MET01電源控制屏1臺2DD03不銹鋼電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表1件3DJ23校正直流測功機1臺4DJ18三相凸極式同步電機1臺5D34-2智能型功率、功率因數(shù)表1件6D51波形測試及開關(guān)板1件7D52旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機勵磁電源1件 2、屏上掛件排列順序 D34-2、D52、D51 3、測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻 被試電機為三相凸極式同步電機，選用DJ

3、18。 測量與計算方法參見實驗4-1。記錄室溫。測量數(shù)據(jù)記錄于表5-1中。 表51 室溫20繞組繞組繞組I(mA)48.126.733.833.826.740.826.733.547.1U(V)0.760.420.530.530.420.640.420.530.74R()63.363.663.863.863.663.863.663.263.6 圖5-1 三相同步發(fā)電機實驗接線圖4、空載實驗(1) 按圖5-1接線，校正直流測功機按他勵方式聯(lián)接，用作電動機拖動三相同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，的定子繞組為Y形接法(UN=220V)。Rf2用R4組件上的90與90串聯(lián)加R6上90與90并聯(lián)共225阻值，Rst用R

4、2上的180電阻值，Rf1用R1上的1800電阻值。開關(guān)S1，S2選用D51掛箱。 (2) 調(diào)節(jié)D52上的24V勵磁電源串接的Rf2至最大位置。調(diào)節(jié)MG的電樞串聯(lián)電阻Rst至最大值，MG的勵磁調(diào)節(jié)電阻Rf1至最小值。開關(guān)S1、S2均斷開。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時針方向旋轉(zhuǎn)退到零位，檢查控制屏上的電源總開關(guān)、電樞電源開關(guān)及勵磁電源開關(guān)都須在“關(guān)”斷的位置，作好實驗開機準備。 (3) 接通控制屏上的電源總開關(guān)，按下“啟動”按鈕,接通勵磁電源開關(guān)，看到電流表A2有勵磁電流指示后，再接通控制屏上的電樞電源開關(guān),起動MG。MG起動運行正常后, 把Rst調(diào)至最小，調(diào)節(jié)Rf1使MG轉(zhuǎn)速達到同步發(fā)電機的額

5、定轉(zhuǎn)速1500 r/min并保持恒定。 (4) 接通GS勵磁電源，調(diào)節(jié)GS勵磁電流(必須單方向調(diào)節(jié))，使If單方向遞增至GS輸出電壓U01.3UN為止。 (5) 單方向減小GS勵磁電流，使If單方向減至零值為止，讀取勵磁電流If和相應的空載電壓U0。(6) 共取數(shù)據(jù)79組并記錄于表5-2中。表5-2 n=nN=1500r/min I=0序 號1234567891011U0（V）286250230220200170140100602015.5If（A）1.480.960.810.760.680.540.430.280.150.030.01 在用實驗方法測定同步發(fā)電機的空載特性時，由于轉(zhuǎn)子磁路中剩

6、磁情況的不同，當單方向改變勵磁電流If從零到某一最大值，再反過來由此最大值減小到零時將得到上升和下降的二條不同曲線,如圖5-2。二條曲線的出現(xiàn)，反映鐵磁材料中的磁滯現(xiàn)象。測定參數(shù)時使用下降曲線，其最高點取U01.3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點的橫座標絕對值if0應作為校正量，在所有試驗測得的勵磁電流數(shù)據(jù)上加上此值，即得通過原點之校正曲線，如圖5-3所示。 注意事項： (1) 轉(zhuǎn)速要保持恒定。 (2) 在額定電壓附近測量點相應多些。 圖5-2上升和下降二條空載特性 圖5-3校正過的下降空載特性5、三相短路試驗 (1) 調(diào)節(jié)的勵磁電源串接的Rf2至最大值。調(diào)節(jié)電機

7、轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。(2) 接通GS的24V勵磁電源，調(diào)節(jié)Rf2使GS輸出的三相線電壓(即三只電壓表V的讀數(shù))最小，然后把GS輸出三端點短接，即把三只電流表輸出端短接。 (3) 調(diào)節(jié)GS的勵磁電流If使其定子電流IK=1.2IN，讀取GS的勵磁電流值If和相應的定子電流值IK。 (4) 減小GS的勵磁電流使定子電流減小，直至勵磁電流為零，讀取勵磁電流If和相應的定子電流IK。(5) 共取數(shù)據(jù)56組并記錄于表5-3中。 表5-3 U=0V； nnN=1500r/min序 號1234567IK（A）0.5470.5000.4040.3000.2010.1000.012If

8、 （A）0.9250.8250.6640.4800.3110.1360.030 6、純電感負載特性 (1) 調(diào)節(jié)的Rf2至最大值，調(diào)節(jié)可變電抗器使其阻抗達到最大。同時拔掉輸出三端點的短接線，A1表改用數(shù)模雙顯智能直流電流表。 (2) 按他勵直流電動機的起動步驟(電樞串聯(lián)全值起動電阻Rst，先接通勵磁電源，后接通電樞電源)起動直流電機，調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速達1500 r/min且保持恒定。合上開關(guān)S2，電機GS帶純電感負載運行。 (3) 調(diào)節(jié)Rf2和可變電抗器使同步發(fā)電機端電壓接近于1.1倍額定電壓且電流為額定電流，讀取端電壓值和勵磁電流值。 (4) 每次調(diào)節(jié)勵磁電流使電機端電壓減小且調(diào)節(jié)可變電抗器使定子

9、電流值保持恒定為額定電流。讀取端電壓和相應的勵磁電流。 (5) 取幾組數(shù)據(jù)并記錄于表5-4中。 表5-4 nnN=1500r/min I=IN= 0.45 AU（V）242230220200180160158If（A）2.071.8611.7481.5181.4021.2881.304 7、測同步發(fā)電機在純電阻負載時的外特性 (1) 把三相可變電阻器RL接成三相Y接法，每相用R組件上的1300，調(diào)節(jié)其阻值為最大值。 (2) 按他勵直流電動機的起動步驟起動MG，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速達同步發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速1500 r/min，而且保持轉(zhuǎn)速恒定。 (3)斷開開關(guān)S2，合上S1，電機GS帶三相純電阻負載運行。(

10、4) 接通24V勵磁電源，調(diào)節(jié)Rf2和負載電阻RL使同步發(fā)電機的端電壓達額定值220伏且負載電流亦達額定值。 (5) 保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流If恒定不變，調(diào)節(jié)負載電阻RL，測同步發(fā)電機端電壓和相應的平衡負載電流，直至負載電流減小到零，測出整條外特性。 (6) 共取數(shù)據(jù)56組并記錄于表5-5中。 表5-5 nnN=1500r/min If= A cos=1U（V）220231245.5254.1259.7264.3If（A）0.4500.4000.3000.2000.1150 8、測同步發(fā)電機在負載功率因數(shù)為0.8時的外特性 (1) 在圖5-1中接入功率因數(shù)表，調(diào)節(jié)可變負載電阻使阻值達最大

11、，調(diào)節(jié)可變電抗器使電抗值達最大值。 (2) 調(diào)節(jié)Rf2至最大值，起動直流電機并調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速至同步發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，且保持轉(zhuǎn)速恒定。合上開關(guān)S1，S2。把RL和XL并聯(lián)使用作電機GS的負載。 (3) 接通24V勵磁電源，調(diào)節(jié)Rf2、負載電阻RL及可變電抗器XL，使同步發(fā)電機的端電壓達額定值220伏，負載電流達額定值及功率因數(shù)為0.8。 (4) 保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流If恒定不變，調(diào)節(jié)負載電阻RL和可變電抗器XL使負載電流改變而功率因數(shù)保持不變?yōu)?.8，測同步發(fā)電機端電壓和相應的平衡負載電流，測出整條外特性。 (5)共取數(shù)據(jù)56組并記錄于表5-6中。 表5-6 nnN=1500r

12、/min If= 1.531 A cos=0.8U（V）220227.9245259.7262.9I（A）0.4500.4020.3000.2000.180 9、測同步發(fā)電機在純電阻負載時的調(diào)整特性 (1)發(fā)電機接入三相電阻負載RL，調(diào)節(jié)RL使阻值達最大，電機轉(zhuǎn)速仍為額定轉(zhuǎn)速1500 r/min且保持恒定。 (2) 調(diào)節(jié)Rf2使發(fā)電機端電壓達額定值220伏且保持恒定。 (3) 調(diào)節(jié)RL阻值，以改變負載電流，讀取相應勵磁電流If及負載電流，測出整條調(diào)整特性。 (4) 共取數(shù)據(jù)45組記錄于表5-7中。 表5-7 U=UN=220V n=nN=1500r/minI（A）0.450.4070.3020.2020.101If（A）1.1510.1140.9800.8690.811五、實驗報告1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機的空載特性。2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電