三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性完整版

1、三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下的運(yùn)行特性。2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下有哪些基本特性？2、這些基本特性各在什么情況下測(cè)得？3、怎樣用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)？三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻。2、空載實(shí)驗(yàn)：在n=nN、 I=0 的條件下，測(cè)取空載特性曲線U0=f(I f) 。3、三相短路實(shí)驗(yàn)：在 n=nN、 U=0 的條件下，測(cè)取三相短路特性曲線IK =f(I f)。4、純電感負(fù)載特性：在n=n N、 I=I N、 cos0的條件下，測(cè)取純電感負(fù)載特性曲線。5、外特性

2、：在n=n N 、 If=常數(shù)、 cos =1和 cos =0.8(滯后 )的條件下，測(cè)取外特性曲線U=f(I) 。6、調(diào)節(jié)特性：在n=nN、 U=U N、 cos=1的條件下，測(cè)取調(diào)節(jié)特性曲線If =f(I) 。四、實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號(hào)型 號(hào)名稱數(shù) 量1MET01電源控制屏1 臺(tái)2DD03不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表1 件3DJ23校正直流測(cè)功機(jī)1 臺(tái)4DJ18三相凸極式同步電機(jī)1 臺(tái)5D34-2智能型功率、功率因數(shù)表1 件6D51波形測(cè)試及開關(guān)板1 件7D52旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源1 件2、屏上掛件排列順序D34-2 、 D52、 D513、測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流

3、電阻被試電機(jī)為三相凸極式同步電機(jī)，選用DJ18。測(cè)量與計(jì)算方法參見實(shí)驗(yàn) 4-1。記錄室溫。測(cè)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()63.363.663.863.863.663.863.663.263.6RR圖 5-1 三相同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖CO SLS1IA*AW*同步電機(jī)LVVAX勵(lì)磁繞組源G SYAC3Z電I B4、空載實(shí)驗(yàn)(1) 按圖 5-1 接線， 校正直流測(cè)功機(jī)按他勵(lì)方式聯(lián)接，用作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)三相同步

4、發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，的定子繞組為 Y 形接法 (UN=220V) 。R f2 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， R st 用 R2 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(lì)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(lì)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(shí)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(lì)磁電源開關(guān)都須在“關(guān) ”斷的位置，作好

5、實(shí)驗(yàn)開機(jī)準(zhǔn)備。(3)接通控制屏上的電源總開關(guān)， 按下 “啟動(dòng) ”按鈕 ,接通勵(lì)磁電源開關(guān)， 看到電流表 A 2 有勵(lì)磁電流指示后，再接通控制屏上的電樞電源開關(guān),起動(dòng) MG 。MG 起動(dòng)運(yùn)行正常后 , 把 Rst 調(diào)至最小，調(diào)節(jié)Rf1 使 MG 轉(zhuǎn)速達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1500 r/min 并保持恒定。(4)接通 GS 勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié) GS 勵(lì)磁電流 (必須單方向調(diào)節(jié) )，使 I f 單方向遞增至 GS 輸出電壓U0 1.3UN 為止。(5) 單方向減小 GS 勵(lì)磁電流，使 If 單方向減至零值為止，讀取勵(lì)磁電流 If 和相應(yīng)的空載電壓 U 0。(6) 共取數(shù)據(jù) 7 9 組并記錄于表 5-2

6、 中。表 5-2n=n N=1500r/minI=0序 號(hào)1234567891011U0（V ）286250230220200170140100602015.5I f（ A ）1.480.960.810.760.680.540.430.280.150.030.01在用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定同步發(fā)電機(jī)的空載特性時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不同，當(dāng)單方向改變勵(lì)磁電流 I f 從零到某一最大值， 再反過來由此最大值減小到零時(shí)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(cè)定參數(shù)時(shí)使用下降曲線，其最高點(diǎn)取U0 1.3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交

7、，則交點(diǎn)的橫座標(biāo)絕對(duì)值i應(yīng)f0作為校正量，在所有試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)上加上此值，即得通過原點(diǎn)之校正曲線，如圖5-3 所示。注意事項(xiàng)：(1) 轉(zhuǎn)速要保持恒定。(2) 在額定電壓附近測(cè)量點(diǎn)相應(yīng)多些。U 0(V)U 0(V)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(yàn)(1)調(diào)節(jié)的勵(lì)磁電源串接的R f2 至最大值。調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min ，且保持恒定。i f0(2)接通 GS 的 24V 勵(lì)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(diǎn)短接，即把三只電流表輸出端短接。i f0(3)調(diào)節(jié)

8、 GS 的勵(lì)磁電流 I f 使其定子電流 IK =1.2IN，讀取 GS 的勵(lì)磁電流值 If 和相應(yīng)的定子電流值 IK 。(4)減小 GS 的勵(lì)磁電流使定子電流減小，i f0If 和相應(yīng)的定子電直至勵(lì)磁電流為零， 讀取勵(lì)磁電流流 IK。I f (A)I f (A)(5)05-3 中。if0f0共取數(shù)據(jù) 5 6 組并記錄于表i表 5-3U=0V ；n nN=1500r/min序號(hào)1234567IK（A）0.5470.5000.4040.3000.2010.1000.0120.9250.8250.6640.4800.3110.1360.030I f（ A ）6、純電感負(fù)載特性(1) 調(diào)節(jié)的 R f

9、2 至最大值，調(diào)節(jié)可變電抗器使其阻抗達(dá)到最大。同時(shí)拔掉輸出三端點(diǎn)的短接線， A1 表改用數(shù)模雙顯智能直流電流表。(2) 按他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)步驟 (電樞串聯(lián)全值起動(dòng)電阻R st，先接通勵(lì)磁電源，后接通電樞電源 )起動(dòng)直流電機(jī)，調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速達(dá)1500 r/min 且保持恒定。合上開關(guān)S2，電機(jī) GS 帶純電感負(fù)載運(yùn)行。(3) 調(diào)節(jié) Rf2 和可變電抗器使同步發(fā)電機(jī)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(lì)磁電流值。(4) 每次調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使電機(jī)端電壓減小且調(diào)節(jié)可變電抗器使定子電流值保持恒定為額定電流。讀取端電壓和相應(yīng)的勵(lì)磁電流。(5) 取幾組數(shù)據(jù)并記錄于表 5-4 中。表

10、5-4n nN=1500r/minI=I N= 0.45AU（V）242230220200180160158If （A ）2.071.8611.7481.5181.4021.2881.3047、測(cè)同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)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(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)步驟起動(dòng)MG ，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)同步發(fā)電機(jī)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(jī) GS 帶三相純電阻負(fù)載運(yùn)行。(4) 接通 24V 勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)Rf2 和負(fù)載電阻RL 使同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定

11、值220 伏且負(fù)載電流亦達(dá)額定值。(5) 保持這時(shí)的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If 恒定不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL ，測(cè)同步發(fā)電機(jī)端電壓和相應(yīng)的平衡負(fù)載電流，直至負(fù)載電流減小到零，測(cè)出整條外特性。(6) 共取數(shù)據(jù) 5 6 組并記錄于表 5-5 中。表 5-5n nN =1500r/minI f=Acos =1U（ V）220231245.5254.1259.7264.3If（ A ）0.4500.4000.3000.2000.11508、測(cè)同步發(fā)電機(jī)在負(fù)載功率因數(shù)為0.8 時(shí)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(fù)載電阻使阻值達(dá)最大，調(diào)節(jié)可變電抗器使電抗值達(dá)最大值。(2) 調(diào)節(jié) Rf2

12、至最大值， 起動(dòng)直流電機(jī)并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速至同步發(fā)電機(jī)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 X L 并聯(lián)使用作電機(jī) GS 的負(fù)載。(3) 接通 24V 勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié) Rf2 、負(fù)載電阻 RL 及可變電抗器 X L ，使同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定值 220 伏，負(fù)載電流達(dá)額定值及功率因數(shù)為0.8。(4) 保持這時(shí)的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If 恒定不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL 和可變電抗器 XL 使負(fù)載電流改變而功率因數(shù)保持不變?yōu)?.8，測(cè)同步發(fā)電機(jī)端電壓和相應(yīng)的平衡負(fù)載電流，測(cè)出整條外特性。(5) 共取數(shù)據(jù) 5 6 組并記錄于表 5-6 中。表 5-6n nN=150

13、0r/minI f = 1.531Acos =0.8U（ V）220227.9245259.7262.9I（A）0.4500.4020.3000.2000.1809、測(cè)同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的調(diào)整特性(1)發(fā)電機(jī)接入三相電阻負(fù)載RL，調(diào)節(jié) RL 使阻值達(dá)最大，電機(jī)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(jī)端電壓達(dá)額定值220 伏且保持恒定。(3)調(diào)節(jié) RL阻值，以改變負(fù)載電流，讀取相應(yīng)勵(lì)磁電流If 及負(fù)載電流，測(cè)出整條調(diào)整特性。(4) 共取數(shù)據(jù) 4 5 組記錄于表 5-7 中。表 5-7U=U N=220Vn=n N=1500r/minI（A ）0.450.4

14、070.3020.2020.101If （ A）1.1510.1140.9800.8690.811五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的空載特性。以上圖均在MA TLAB上畫出，代碼如下：空載特性：u=286 250 230 220 200 170 140 100 60 20 15.5;i=1.480.960.810.760.680.540.430.280.150.030.01;p,s=polyfit(i,u,2);xi=linspace(-0.03,1.6,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,i,u,'*')xlabel('If/A&#

15、39;)ylabel('U0/v')短路實(shí)驗(yàn)：Ik=0.5470.5000.4040.3000.2010.1000.012;If=0.9250.8250.6640.4800.3110.1360.030;p,s=polyfit(If,Ik,2);xi=linspace(0.03,1.00,10);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,If,Ik,'+')xlabel('If/A')ylabel('Ik/A')純電感負(fù)載特性：U0=242230220200180160158;If=2.071.8611.7481.5181

16、.4011.2881.304;p,s=polyfit(If,U0,2);xi=linspace(1.00,2.2,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,If,U0,'+' )xlabel('If/A')ylabel('U0/v')純電阻外特性： U=220231245.5254.1259.7264.3;If=0.4500.4000.3000.2000.1150;p,s=polyfit(If,U,2);xi=linspace(0,0.5,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,If,U,'+' )xlabel('If/A')ylabel('U/v')功率因數(shù) 0.8時(shí)外特性： U=220227.9245 259.7262.9;I=0.4500.4020.3000.2000.180;p,s=polyfit(I,U,2);xi=linspace(0,0.5,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,I,U,'r*' )xlabel('I/A')ylabel('U/v')純電阻調(diào)整特性： I=0.450.4070.3020