昆明理工大學(xué)電機(jī)電氣綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)一、變壓器綜合實(shí)驗(yàn)三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)三相變壓器投入并聯(lián)運(yùn)行的方法。 2、測(cè)試三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行條件不滿足時(shí)的空載電流。 3、研究三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配的規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)原理：理想的并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)能滿足以下各條件： （1） 空載時(shí)，各變壓器的相應(yīng)的次級(jí)電壓必須相等而且同相位。如此，則并聯(lián)的各個(gè)變壓器內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 （2） 在有負(fù)載時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)該與它們的容量成正比例。如此，則各變壓器均可同時(shí)達(dá)到滿載狀態(tài)，使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用。 （3） 各變壓器的負(fù)載電流都應(yīng)同相位，如此，則總的負(fù)載電流便是各負(fù)載電流

2、的代數(shù)和。當(dāng)總的負(fù)載電流為一定值時(shí)，每臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小，因而每臺(tái)變壓器的銅耗為最小，運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)。 為要滿足第一個(gè)條件，并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器必須有相同的電壓等級(jí)，即各變壓器都應(yīng)有相同的電壓變比；即：= = =且屬于相同的連接組，不同連接組別的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行。 為要滿足第二個(gè)條件，保證各個(gè)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流與其容量成正比例，各個(gè)變壓器應(yīng)該有相同的短路電壓標(biāo)幺值。 為要滿足第三個(gè)條件，使變壓器負(fù)載電流同相，即要求各個(gè)變壓器短路電阻與短路電抗的比值相等。因此，要求阻抗電壓降的有功分量和無(wú)功分量應(yīng)分別相等，即各個(gè)變壓器應(yīng)該有相同的短路電壓有有功分量和無(wú)功分量。 變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的

3、負(fù)載分配 當(dāng)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通常短路電壓標(biāo)幺值隨著容量的不同而不相同，大容量的變壓器有較大的短路電壓。各個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器實(shí)際分擔(dān)負(fù)載的計(jì)算公式： ： ：: =:由此可見(jiàn)，各個(gè)變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正比，與短路電壓成反比。如果各個(gè)變壓器的短路電壓相同，則變壓器的負(fù)載分配只與額定容量成正比。一實(shí)驗(yàn)線路一、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析測(cè)試兩臺(tái)三相變壓器滿足理想條件并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的空載電流實(shí)驗(yàn)差數(shù)： 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 0.00680.0068分析：由以上的測(cè)試結(jié)果可知：兩臺(tái)三相變壓器空載參數(shù)一致的情況下，所測(cè)試出的空載情況下的，第一臺(tái)變壓器的空載電流：Ia=Ib=Ic=0.0068A第二臺(tái)變壓器的空載電

4、流：Ia=Ib=Ic=0.0068A由以上的測(cè)試結(jié)果得出以下結(jié)論：在兩臺(tái)變壓器具有相同的變比，連接組別和短路阻抗，滿足并聯(lián)運(yùn)行條件的情況下：兩臺(tái)變壓器的空載環(huán)流非常小，約等于零，可以忽略不計(jì)，對(duì)于變壓器本身系統(tǒng)并沒(méi)有什么傷害；由以上所得的數(shù)值可知，兩臺(tái)變壓器滿足理想并網(wǎng)條件運(yùn)行時(shí)，其空載電壓，電流均相等。2.測(cè)試三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行變比不同的空載電流實(shí)驗(yàn)參數(shù)5300實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由以上的測(cè)試結(jié)果可知：兩臺(tái)變壓器載參數(shù)一致的情況下，所測(cè)出的空載情況下的，5300第一臺(tái)變壓器的空載環(huán)流：Ia=Ib=Ic=5300A 第二臺(tái)變壓器的空載環(huán)流：Ia=Ib=Ic=5300A由以上的測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論：在

5、兩臺(tái)變壓器具有不相同的線電壓變比，不滿足并聯(lián)運(yùn)行條件的情況下，兩臺(tái)變壓器的空載環(huán)流很大，是滿足并聯(lián)條件下空載電流的千萬(wàn)倍，不能忽略不計(jì)，此時(shí)運(yùn)行會(huì)對(duì)變壓器本身系統(tǒng)造成很大傷害；其它條件不變，第二臺(tái)變壓器的次級(jí)側(cè)電壓降低，由變壓器對(duì)的變比公式可知，變壓器的變比發(fā)生變化，變壓器的一、二次額定電壓不同，即變比不相等，在二次回路中也會(huì)產(chǎn)生循環(huán)電流，占據(jù)變壓器容量，增加損耗3.測(cè)試三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行鏈接組別不同時(shí)的空載電流實(shí)驗(yàn)參數(shù)2.49e42.49e4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：兩臺(tái)變壓器參數(shù)一致的情況下，所測(cè)試出的空載情況下的環(huán)流分別為 ：2.49e4 第一臺(tái)： Ia=Ib=Ic=2.49e4A 第二臺(tái)： Ia=

6、Ib=Ic=2.49e4A由以上的測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論：在兩臺(tái)變壓器的連接組別不同，不滿足并聯(lián)運(yùn)行條件的情況下，兩臺(tái)變壓器的空載環(huán)流很大，不能忽略不計(jì)，會(huì)對(duì)變壓器本身系統(tǒng)造成很大傷害,聯(lián)接組標(biāo)號(hào)(聯(lián)接組別)不同，則二次電壓之間的相位差會(huì)很大，在二次回路中產(chǎn)生很大的循環(huán)電流，相位差越大，循環(huán)電流越大，可能會(huì)燒壞變壓器。4.兩臺(tái)變壓器的短路電壓標(biāo)么值不同時(shí)負(fù)載分配的測(cè)試實(shí)驗(yàn)參數(shù)A.測(cè)試兩臺(tái)變壓器短路電壓標(biāo)幺值相同時(shí)的有功功率和無(wú)功功率的值.a實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)功功率曲線有功功率曲線無(wú)功功率曲線有功功率曲線 第二臺(tái)變壓器所分配的負(fù)載有功功率實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析：兩臺(tái)變壓器在短路電壓標(biāo)幺值相同時(shí)。可知黃線所表示的有

7、功功率輸出約為是P=P=1.31e8W.紅線代表無(wú)功功率無(wú)功功率輸出為Q=Q=1.09e8var 即此時(shí)的變壓器的功率分配是相同的。b.將一臺(tái)變壓器的短路電壓標(biāo)幺值(即短路阻抗標(biāo)幺值)降低10% ，將連接負(fù)載的短路器設(shè)置為閉合，再進(jìn)行“a”的測(cè)量； 有功功率曲線有功功率曲線無(wú)功功率曲線無(wú)功功率曲線當(dāng)?shù)诙_(tái)變壓器的短路電壓標(biāo)幺值降低10%時(shí)，第一臺(tái)變壓器的輸出功率為P1=1.24e8W；無(wú)功Q1=1.03e8var而第二臺(tái)變壓器的輸出功率P2=1.38e8W。無(wú)功Q1=1.15e8var有功功率曲線無(wú)功功率曲線有功功率曲線由以上的情況可知：當(dāng)短路電壓標(biāo)幺值降低時(shí)，變壓器所分配的負(fù)載會(huì)增大。綜上所

8、述可知：并聯(lián)運(yùn)行的變壓器符合分配與其容量成正比，而與其阻抗電壓成反比。在（a）中，兩臺(tái)變壓器容量與阻抗均相等，所以他們的有功分配相等，均為1.31e8。（b）中將第二臺(tái)變壓器的阻抗標(biāo)幺值均乘以0.9，數(shù)值均變小了，其有功為1.38e8W，而第一臺(tái)阻抗值沒(méi)變，有功為1.24e8W，相比之下，阻抗值變小后，有功分量變大，說(shuō)明當(dāng)兩臺(tái)變壓器阻抗電壓不同時(shí)，其負(fù)荷分配并不按額定容量分配，而是與阻抗電壓成反比。 所以，在此種情況下，阻抗電壓大的變壓器欠負(fù)荷運(yùn)行，這樣就限制了總的輸出功率，能量損耗增加，不能保證變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。三結(jié)論：由以上四個(gè)實(shí)驗(yàn)可知，變壓器并網(wǎng)的條件是：1.線電壓變比相等。如果變比不等

9、時(shí)，會(huì)有環(huán)流產(chǎn)生，可能燒壞變壓器。2.連接組別相同。當(dāng)接線組別不同時(shí)，二次繞組中存在電壓差，將引起很大的不平衡電流，危及變壓器及人的安全。3.短路電壓相等，短路電壓不同時(shí)，其負(fù)荷不能按額定容量成比例分配，負(fù)荷分配與短路電壓成反比。實(shí)驗(yàn)二、同步發(fā)電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)三相同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)三相同步發(fā)電機(jī)投入并網(wǎng)運(yùn)行的方法。 2、測(cè)試三相同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行條件不滿足時(shí)的沖擊電流。 3、研究三相同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性。 4、測(cè)試三相同步發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)的短路電流。 實(shí)驗(yàn)原理：1.同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行 把同步機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的手續(xù)稱為整步亦稱為并列或并車。在并車的時(shí)候必須避免產(chǎn)生巨大的沖

10、擊電流，以防止同步電機(jī)損壞，避免電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重的干擾。 為此，并車前必須檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)是否符合下列條件： a、雙方應(yīng)有相同的相序； b、雙方應(yīng)有相同的電壓； c、雙方應(yīng)有相同或接近相同的頻率； d、雙方應(yīng)有相同的電壓初相位。2. 同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性 所謂同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指發(fā)電機(jī)在某個(gè)運(yùn)行下，突然受到任意的小干擾后，能恢復(fù)到原來(lái)的（或者是與原來(lái)很相近的）運(yùn)行狀態(tài)的能力。同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行中受到較小的擾動(dòng)后，若能夠自動(dòng)保持同步行，則該機(jī)就具有靜態(tài)穩(wěn)定的能力。反之，若不能自動(dòng)保持同步運(yùn)行，則是不具備靜態(tài)穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率與功角的關(guān)系為： 靜態(tài)穩(wěn)定的條件用數(shù)學(xué)表達(dá)為我們稱為

11、比整步功率，又稱為整補(bǔ)功率系數(shù)，其大小可以說(shuō)明發(fā)電機(jī)維護(hù)同步運(yùn)行的能力，既說(shuō)明靜態(tài)穩(wěn)定的程度，用表示。 和之比稱為靜過(guò)載能力，即，電力系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)的同步運(yùn)行是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件，因此電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的概念也是以電力系統(tǒng)中任一發(fā)電機(jī)是否失去同步運(yùn)行為依據(jù)的。即當(dāng)受到小干擾后，發(fā)電機(jī)能夠自動(dòng)恢復(fù)同步運(yùn)行，那么就可以認(rèn)為系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法:一.實(shí)驗(yàn)線路圖二.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1.在短路器斷開(kāi)的情況下，測(cè)出電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電壓波形，找到并聯(lián)條件滿足的點(diǎn) ，確定并網(wǎng)的時(shí)間，進(jìn)行并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流； 實(shí)驗(yàn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想并聯(lián)點(diǎn)時(shí)間20.785s并網(wǎng)后的電壓波形圖最大沖擊電

12、流1800分析：由于發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的電壓波形符合了四個(gè)理想條件就是：有相同的頻率，相同的電壓幅值，相同的電壓相序和初相角，因此當(dāng)并聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流很小，從圖中可以看出，沖擊電流的絕對(duì)值在2000之內(nèi)，這在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)然，在發(fā)電機(jī)電壓的調(diào)節(jié)時(shí)候，勵(lì)磁和機(jī)械功率輸入的調(diào)節(jié)也相當(dāng)重要，兩者的結(jié)合可以調(diào)節(jié)幅值和相序，因此在調(diào)節(jié)時(shí)，要恰到好處地調(diào)節(jié)到發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)電壓波形相同，需要兩者兩同時(shí)達(dá)到一個(gè)符合值。這是非常關(guān)鍵的一步。2.調(diào)整發(fā)電機(jī)的運(yùn)行條件，分別在初相位不同和電壓幅值不同時(shí)，進(jìn)行并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流。a.相位不同實(shí)驗(yàn)參數(shù) 相序相反實(shí)驗(yàn)結(jié)果相序不一樣時(shí)的沖擊電流很大b.幅值不同實(shí)驗(yàn)參

13、數(shù)幅值不一樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)，沖擊電流很小，而情況不滿足并網(wǎng)條件時(shí)，沖擊電流都很大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)產(chǎn)生很大的影響。3.對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)進(jìn)行有功功率和無(wú)功功率的調(diào)整，測(cè)試功角隨之變化的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)參數(shù)a.有功調(diào)整原動(dòng)機(jī)輸入功率無(wú)功功率曲線有功功率曲線功角特性曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)果b.無(wú)功調(diào)整6有功功率曲線無(wú)功功率曲線功角特性曲線原動(dòng)機(jī)輸入功率分析：隨著勵(lì)磁的不斷增加，發(fā)電機(jī)的輸出無(wú)功功率會(huì)不斷增加，如圖中曲線所示。由設(shè)置得到的數(shù)據(jù)可知隨著原動(dòng)機(jī)的輸入功率不斷的增加，功角將隨之增大，當(dāng)功角達(dá)到90度時(shí)，有功功率將達(dá)到最大，此時(shí)若進(jìn)一步增加輸入功率，則功角將大于90度，此時(shí)的有功功率將隨著功角

14、的增大而減小，而輸入功率扣除掉空載損耗和減去有功功率以后還有剩余，剩余功率使得轉(zhuǎn)子繼續(xù)加速，功角繼續(xù)增大，此時(shí)有功功率不能保持平衡，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，將會(huì)使得發(fā)電機(jī)處于失步狀態(tài)，如下所示：4.自擬方案，測(cè)出發(fā)電機(jī)失步后的各物理量變化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)參數(shù)公角特性曲線原動(dòng)機(jī)輸入功率有功功率曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)功功率曲線發(fā)電機(jī)失步狀態(tài)分析：當(dāng)功角增加到了一定的程度，比如超過(guò)90度時(shí)，發(fā)電機(jī)將會(huì)運(yùn)行在不平衡狀態(tài)，如上圖所示，由Q= EUcos/ Xs U/Xs可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行于失步狀態(tài)時(shí)，無(wú)功功率Q將會(huì)成為負(fù)值5.斷開(kāi)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，設(shè)置發(fā)電機(jī)三相突然短路故障，分別測(cè)試最大短路電流和最小短路電流。實(shí)驗(yàn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最小短路電流8000最小短路電流8000最小短路電流8000最大短路電流1.3e5最小短路電流8000 分析:根據(jù)全電流定律，短路電流分為周期分量和非周期分量，非周期分量按指數(shù)規(guī)律單調(diào)遞減，最大短路電流1.3e5A，最小短路電流8000A結(jié)論：通過(guò)同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)我們可以知道，必