同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、四川高校電氣信息學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 書(shū)課程名稱： 電機(jī)學(xué) 試驗(yàn)項(xiàng)目： 三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 專業(yè)班組： 電氣工程及其自動(dòng)化105，109班 試驗(yàn)時(shí)間： 2014年11月21日 成果評(píng)定： 評(píng)閱老師： 電機(jī)學(xué)老師：曾成碧報(bào)告撰寫(xiě)：三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一試驗(yàn)?zāi)康? 把握三相同步發(fā)電機(jī)的空載、短路及零功率因數(shù)負(fù)載特性的試驗(yàn)求取法。2 學(xué)會(huì)用試驗(yàn)方法求取三相同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)太參數(shù)。二問(wèn)題思考1 同步發(fā)電機(jī)空載、短路和零功率因數(shù)負(fù)載特性曲線的意義是什么？曲線的大致?tīng)顟B(tài)如何？（1） 將設(shè)計(jì)好的同步發(fā)電機(jī)的空載特性曲線與標(biāo)準(zhǔn)空載曲線的數(shù)據(jù)相比較，假如兩者接近，說(shuō)明設(shè)計(jì)合理，反之，則說(shuō)明磁路過(guò)

2、于飽和或者材料沒(méi)有充分利用。通過(guò)同步發(fā)電機(jī)的空載和短路試驗(yàn)可以求出直軸同步電抗不飽和值。空載特性和短路特性與零功率因數(shù)負(fù)載曲線可以求取同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)，如直軸同步電抗飽和值以及定子漏抗。（2） 空載特性曲線在勵(lì)磁電流較小時(shí)，由于磁路沒(méi)有飽和而接近直線，隨著勵(lì)磁電流的增大，曲線進(jìn)入飽和段，斜率漸漸變小。在勵(lì)磁電流為零時(shí)由于有剩磁所以U00，曲線會(huì)延長(zhǎng)到其次象限。短路特性曲線是一條過(guò)零點(diǎn)的直線，Ik正比于If。零因數(shù)特性曲線與空載特性曲線外形全都，只不過(guò)曲線向右平移了一段距離。2 怎樣利用空載、短路和零功率因數(shù)負(fù)載特性曲線來(lái)求取同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)？直軸同步電抗不飽和值xd的求?。涸谕粡堊鴺?biāo)紙內(nèi)

3、做出短路特性曲線、氣隙線，任取一個(gè)勵(lì)磁電流值找到對(duì)應(yīng)的氣隙線上的E和短路特性曲線上的Ik，這直軸同步電抗飽和值xd的求?。涸谕粋€(gè)圖像中做出零功率因素特性曲線和空載特性曲線，在時(shí)的零功率因數(shù)特性曲線上取出對(duì)應(yīng)于U=UN的勵(lì)磁電流IfN的再在空載特性曲線上取出對(duì)應(yīng)于IfN的空載電動(dòng)勢(shì)E0N，得到3 怎樣利用凸極同步電機(jī)的簡(jiǎn)化向量圖來(lái)求取同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率U？如右圖，假設(shè)已知機(jī)端電壓U電流I和移相角和xdxq，則如圖先做出jIxq，得到EQ則得到Q軸方向，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度得到d軸，將I分解到q軸d軸，在U的末尾做出jIqxq 和jIdxd即可得到E0。利用公式即可求出電壓變化率。三試驗(yàn)內(nèi)容1

4、空載試驗(yàn)：在n=nN，I=0的條件下，測(cè)取同步發(fā)電機(jī)的空載8特性曲線Uo=f(If)。2 三相短路試驗(yàn)：在n=nN，U=0的條件下，測(cè)取同步發(fā)電機(jī)的三相短路特性曲線Ik=f(If).四試驗(yàn)線路及操作步驟1 空載試驗(yàn)：試驗(yàn)接線圖如圖171所示試驗(yàn)時(shí)啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)（直流電動(dòng)機(jī)），將發(fā)電機(jī)拖到額定轉(zhuǎn)速，電樞繞組開(kāi)路，調(diào)整勵(lì)磁電流使電樞空載電壓達(dá)到120%UN值左右，讀取三相線電壓和勵(lì)磁電流，作為空載特性的第一點(diǎn)。然后單方向漸漸減小勵(lì)磁電流，較均勻地測(cè)取8到9組數(shù)據(jù)，最終讀取勵(lì)磁電流為零時(shí)的剩磁電壓，將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表171中。 表171 n=no=1500轉(zhuǎn)/分 I=0序號(hào)空 載 電 壓 （伏）勵(lì) 磁

5、電 流 （安）UABUBCUACUoUo*I'fIf=I'f+IfoIf*123456在表171中U0= U0*= If*=I´f+If0If0為U0= UN時(shí)的If值。若空載特性剩磁較高，則空載特性應(yīng)予以修正，即將特曲線的的直線部分延長(zhǎng)與橫軸相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)確定植If0即為修正量，在全部試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)上加上If0，即得通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)之空載校正曲線。如圖172所示。2 短路試驗(yàn)：試驗(yàn)線路圖如圖171所示。 在直流電動(dòng)機(jī)不停機(jī)狀態(tài)下，并且，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流等于零的狀況下，這時(shí)合上短路開(kāi)關(guān)K2，將電樞三相繞組短路，將機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)到額定值并保持不變，逐步增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁

6、電流If，使電樞電流達(dá)到（1.1-1.2）倍額定值，同時(shí)量取電樞電流和勵(lì)磁電流，然后逐步減小勵(lì)磁電流直到降為0為止。其間共同讀取5-6組數(shù)據(jù)，記于表172中。表172序號(hào)短 路 電 流 （伏）勵(lì) 磁 電 流 （安）IAIBICIkIk*I'fIf=I'f+IfoIf*123456在表172中：IK= IK*= 式中：IN-發(fā)電機(jī)額定電流 If0-空載電壓為額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流。五試驗(yàn)數(shù)據(jù)三相同步發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)：n=1500r/min序號(hào)空載電壓（V）勵(lì)磁電流（A）UABUBCUACU0U0*IfIfIf*14404404404401.16 1.51.5331.5332402.5

7、402.5402.5402.51.06 1.21.2331.2333357.5357.5357.5357.50.94 0.90.9330.93342652652652650.70 0.60.6330.63351551551551550.41 0.30.3330.33361131131131130.30 0.20.2330.233 其中 三相同步發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)序號(hào)短路電流（A）勵(lì)磁電流（A）IAIBICIkIk*IfIfIf*14.14.14.14.11.14 11.0330.84 23.303.303.303.300.92 0.80.8330.68 32.552.552.552.550.71

8、0.60.6330.51 41.841.841.841.840.51 0.40.4330.35 51.061.061.061.060.29 0.20.2330.19 600000.00 00.0330.03 其中 六試驗(yàn)報(bào)告：1.依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用直角坐標(biāo)紙給出三相同步發(fā)電機(jī)的空載特性氣隙線把數(shù)據(jù)輸入matlab進(jìn)行處理，代碼及圖像如下。U0=440 402.5 357.5 265 155 113;If=1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0.2;p,s=polyfit(If,U0,2);xi=linspace(-0.033,1.6,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z

9、,If,U0,'.');下圖即是同步發(fā)電機(jī)空載特性曲線 由圖可得 將橫坐標(biāo)加0.033得到修正曲線繪制氣隙線代碼如下：p1=p(1)*2 p(2);k=polyval(p1,-0.033);plot(xi+0.033,k*(xi+0.033),xi+0.033,z)legend('氣隙線','空載特性曲線')xlabel('If')ylabel('U0')依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用直角坐標(biāo)紙給出三相同步發(fā)電機(jī)的短路特性曲線：將數(shù)據(jù)輸入matlab進(jìn)行繪圖，代碼及做出的圖像如下：Ik=4.1 3.3 2.55 1.84 1.06

10、 0;If=1 .8 .6 .4 .2 0;plot(If,Ik,If,Ik,'.')legend('短路特性曲線')xlabel('If')ylabel('Ik')下圖即同步發(fā)電機(jī)的圖像2 利用空載和短路特性曲線求出同步電抗的不飽和值Xd*和漏電抗Xo*取得到短路電流2.55A，對(duì)應(yīng)的氣隙線上E=280V 所以由于沒(méi)有進(jìn)行零功率因數(shù)的試驗(yàn)，漏電抗無(wú)法求得。3利用簡(jiǎn)化向量圖求作當(dāng)I=IN,cosØ=0.8滯后時(shí)的電壓變化率U%（設(shè)Xq*=0.6Xd*）。 七試驗(yàn)感想做試驗(yàn)時(shí)印象最深刻的莫過(guò)于進(jìn)行同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)的時(shí)候?qū)⑵滢D(zhuǎn)

11、速調(diào)整至額定轉(zhuǎn)速，通過(guò)與燈光的頻閃、即電網(wǎng)頻率做比較，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的黑影不再移動(dòng)，完成了調(diào)速。這雖是一個(gè)小伎倆，但作為了解日光燈會(huì)頻閃的我也沒(méi)有想到可以如此調(diào)轉(zhuǎn)速。本次一共做了三個(gè)試驗(yàn)，組員輪番上陣不斷重復(fù)著相同的測(cè)量動(dòng)作，記錄了大量數(shù)據(jù)，這給試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理帶來(lái)了難題。這里我們選擇上機(jī)寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，由于在matlab上處理數(shù)據(jù)更精確更有效率，作圖更精確。上機(jī)寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告更使得報(bào)告能呈現(xiàn)更多的內(nèi)容，不會(huì)由于怕寫(xiě)字或紙張不夠而使得試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容受限。這次試驗(yàn)從最初的連線到最終的試驗(yàn)報(bào)告均由同學(xué)自己完成，老師的掛念不多但在必要時(shí)刻能給與掛念，這樣的試驗(yàn)氛圍使得我們收獲頗多。試驗(yàn)中又動(dòng)腦有動(dòng)手的就是連線，三次連線讓我們更加了解電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熬煉了我們依據(jù)書(shū)本上線路圖進(jìn)行實(shí)際連線的力量。變壓器試驗(yàn)時(shí)，測(cè)得三個(gè)三相線電壓不全都，有一個(gè)明顯大于另外兩個(gè)，在詢問(wèn)老師后老師親自測(cè)量，最終發(fā)覺(jué)是試驗(yàn)前變壓器內(nèi)部接線錯(cuò)誤導(dǎo)致。這個(gè)小插曲雖然耽擱了一些時(shí)間，但也使得我們對(duì)于變壓器內(nèi)部接線有了更深的生疏。所謂理論與實(shí)際總有區(qū)分，這里進(jìn)行同步電機(jī)試驗(yàn)時(shí)就明顯體現(xiàn)了這一點(diǎn)。在空載試驗(yàn)時(shí)我們將勵(lì)磁電流漸漸調(diào)整到零，結(jié)果發(fā)覺(jué)同