上海交大電機學(xué)實驗+同步發(fā)電機運行特性(共6頁)

1、PAGE PAGE 9電機學(xué)實驗報告實驗(shyn)四 同步(tngb)發(fā)電機運行特性(txng)一、實驗?zāi)康?掌握用實驗方法測取三相同步發(fā)電機對稱運行特性的方法；2掌握用實驗數(shù)據(jù)獲取同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)參數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容1測取發(fā)電機的空載特性；2測取發(fā)電機的短路特性；3測取額定電流條件下發(fā)電機的零功率因數(shù)負(fù)載特性。三、實驗接線圖測取三相同步發(fā)電機對稱運行特性的實驗線路圖如圖4-1所示。其中發(fā)電機G的轉(zhuǎn)子與直流電動機M的轉(zhuǎn)子機械連接，轉(zhuǎn)子勵磁繞組接勵磁電源，電樞繞組為Y形連接。圖4-1 三相同步發(fā)電機運行特性接線圖實驗過程中，測定三相同步發(fā)電機空載特性的時候，將開關(guān)S2打開，這樣同步發(fā)電機處于

2、空載狀態(tài)。測定(cdng)三相同步(tngb)發(fā)電機短路特性(txng)的時候，將開關(guān)S2的右側(cè)的三個端口短接，這樣同步發(fā)電機處于短路運行狀態(tài)。測定額定電流條件下三相同步發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性的時候，將開關(guān)S2閉合，XL為一個三相飽和電抗器，忽略電阻，則它的功率因數(shù)為零，這樣來測定零功率因數(shù)負(fù)載特性。四、實驗設(shè)備1G同步發(fā)電機PN=2kW、UN=400V、IN=3.6A、nN=1500r/min；2M直流電動機PN=2.2kW、UN=220V、IN=12.4A、UfN=220V、nN=1500r/min；3變阻器 R1：0/204、0/17A，勵磁變阻器Rf1：0/500、1A；4XL三相飽

3、和電抗器；5直流電流表30A(電樞)；6直流電流表4A(勵磁)；7直流電壓表400V；8交流電壓表500V；9交流電流表10A；10功率表500V 10A。五、實驗數(shù)據(jù)1測定發(fā)電機的空載特性：表4-1 發(fā)電機的空載特性實驗數(shù)據(jù) n=nN=1500r/min I=0序號U(V)I(A)UABUABUCAU0If1479.8480.6482.9481.11.7912438.2439.8441.4439.81.4333418.9419.2421.8419.971.3014393.4393.6397.3394.771.1595379.0380.3380.73801.0756357.1358.4360.

4、2358.570.9817318.5320.5321.6320.20.824841.2741.3141.1441.240其中U0=( UAB +UAB +UCA)/3。2測定發(fā)電機的短路特性：表4-2 發(fā)電機的短路特性實驗數(shù)據(jù) n=nN=1500r/min U=0序號I(A)I(A)IAIBICIkIf14.0474.0224.0424.0371.67623.6333.6143.6393.62871.48533.2223.1973.2083.2091.29242.5812.5732.5762.57671.02151.5951.5741.5711.580.58960.2420.2340.2330

5、.23630其中Ik =( IA + IB + IC)/3。3測定發(fā)電機的零功率因數(shù)(n l yn sh)負(fù)載(fzi)特性(txng)：表4-3 發(fā)電機的零功率因數(shù)負(fù)載特性實驗數(shù)據(jù) n=nN=1500r/min I=IN=3.61A序號U(V)I(A)UABUBCUCAUIf1399.2401.1401.3400.533.0772346.2348.6347.3347.372.5523280.4281.2280.6280.732.2514201.3200.8201.8201.31.9435187.1187.0187.2187.11.9176150.8151.0150.6150.81.785其中

6、U=( UAB +UAB +UCA)/3。 六、特性曲線、參數(shù)計算及問題分析1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出同步發(fā)電機的空載運行特性曲線U0=f(If)，如下圖4-2所示：圖4-2 發(fā)電機空載運行特性曲線2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出同步發(fā)電機的短路運行特性曲線Ik=f(If)，如下圖4-3所示：圖4-3 發(fā)電機短路(dunl)運行特性(txng)曲線3根據(jù)(gnj)實驗數(shù)據(jù)作出同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負(fù)載特性曲線U=f(If)，如下圖4-4所示圖4-4 發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性曲線4利用空載特性和短路特性確定同步電機的直軸同步電抗Xd（不飽和值）以及短路比：計算(j sun)直軸同步(tngb)電抗Xd需要(xyo)在

7、取同一個If值的情況下，計算空載電壓U0和短路電流Ik的比值。首先選定If = 0.589 A。此時由實驗數(shù)據(jù)可以直接讀出Ik = 1.58 A；由于空載特性曲線中If在（0，0.8）范圍內(nèi)大致呈一條直線，所以可以計算出If = 0.589 A時，電壓U0 = 237.934V。所以可以計算得：Xd（不飽和值）= U0Ik = 237.9341.58 = 150.59 計算短路比，需要確定當(dāng)空載為額定電壓時，空載特性曲線所對應(yīng)的電流If，并求出電流為If 時的短路電流Ik。由空載特性實驗數(shù)據(jù)大致可以求出，空載特性曲線所對應(yīng)的電流：If = (400-394.77)(1.301-1.159)41

8、9.97-394.77 + 1.159 = 1.1885 A再由短路特性曲線，可以大致計算出，此時：Ik = (1.1885-1.021)(3.209-2.5767)1.292-1.021 + 2.5767 = 2.9675 A所以，短路比為：Kc= IkIN = 0.8225利用空載特性和純電感負(fù)載特性確定同步電機的直軸同步電抗Xd（飽和值）：計算同步電機的直軸同步電抗飽和值，需要先找出純電感負(fù)載，即零功率因數(shù)負(fù)載時，額定電壓時的電流If，然后根據(jù)If求出空載時的電壓U0。最后利用U0和UN、IN求出同步電抗飽和值。由同步發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性的實驗數(shù)據(jù)可以看出，額定電壓時，If = 3.

9、077A，此時，可以近似求得，空載時的電壓U0：U0 = (481.1-439.8)(3.077-1.433)1.791-1.433 + 439.8 = 629.457 V所以，同步電抗飽和值：Xd（飽和值）= U0-UNIN = 63.56 6根據(jù)空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性求發(fā)電機保梯電抗Xp：計算同步電機保梯電抗，需要確定空載和零功率因數(shù)負(fù)載時，電壓為零時所對應(yīng)的If的差值，并利用該差值，通過作圖，求出空載曲線上的電壓U0。最后利用U0和UN、IN求出保梯電抗。首先，求出差值：If0 = 1.943 - 1.943-1.785201.3201.3-150.8 = 1.3132A。從零功率

10、因數(shù)負(fù)載特性數(shù)據(jù)可知，額定電壓時，If = 3.077A，所以在空載特性曲線上，通過點（1.7638A，400V）作斜率與氣隙電抗斜率相同的直線，經(jīng)計算可得，兩者交點的電壓值為：（2.113A，518.26V）。所以(suy)計算(j sun)保梯電抗為：Xp = 518.26-4003.61 = 32.76 七、思考題1同步發(fā)電機的短路特性(txng)為什么是一條直線？答：短路時，電機的氣隙磁通很小，所以電機的同步電抗為常數(shù)，所以0正比于If，所以有IkE00If，即短路特性是一條直線。2由空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性求出的保梯電抗Xp與電樞漏抗X有什么區(qū)別？答：保梯電抗Xp大于電樞漏抗X。因為零功率因數(shù)負(fù)載時，當(dāng)電壓加到額定電壓，由于磁路的飽和，磁阻要變大，所以這時作電抗三角形，該三角形就會處于空載特性曲線下方，這樣會使電抗三角形的高度變高。電抗三角形的高度代表的正是電抗的大小，所以保梯電抗的值要大于電樞漏抗的值。八、心得與體會這次實驗是我和另外三名組員合作完成的第三組實驗。有了前兩次的合作經(jīng)驗，這次我們組的實驗進(jìn)展依舊非常順利。通過這次實驗，我對同步發(fā)電機的空載、短路以及零功率因數(shù)負(fù)載特性有了更加深入的認(rèn)識，尤其實在處理實驗數(shù)據(jù)的過程中，將課堂上的公