同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 書課程名稱： 電機(jī)學(xué) 實(shí)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 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2014年11月21日 成績?cè)u(píng)定： 評(píng)閱教師： 電機(jī)學(xué)老師：曾成碧報(bào)告撰寫：三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握三相同步發(fā)電機(jī)的空載、短路及零功率因數(shù)負(fù)載特性的實(shí)驗(yàn)求取法。2 學(xué)會(huì)用實(shí)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？曲線的大致狀態(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，如果兩者接近，說明設(shè)計(jì)合理，反之，則說明磁路過

2、于飽和或者材料沒有充分利用。通過同步發(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?？蛰d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)，因?yàn)榇怕窙]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，斜率逐漸變小。在勵(lì)磁電流為零時(shí)由于有剩磁所以U00，曲線會(huì)延伸到第二象限。短路特性曲線是一條過零點(diǎn)的直線，Ik正比于If。零因數(shù)特性曲線與空載特性曲線形狀一致，只不過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的求取：在同一張坐標(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E0N，得到3 怎樣利用凸極同步電機(jī)的簡化向量圖來求取同步發(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。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1

4、空載實(shí)驗(yàn)：在n=nN，I=0的條件下，測取同步發(fā)電機(jī)的空載8特性曲線Uo=f(If)。2 三相短路實(shí)驗(yàn)：在n=nN，U=0的條件下，測取同步發(fā)電機(jī)的三相短路特性曲線Ik=f(If).四實(shí)驗(yàn)線路及操作步驟1 空載實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)接線圖如圖171所示實(shí)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，電樞繞組開路，調(diào)節(jié)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)。然后單方向逐漸減小勵(lì)磁電流，較均勻地測取8到9組數(shù)據(jù)，最后讀取勵(lì)磁電流為零時(shí)的剩磁電壓，將測量數(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*IfIf=If+IfoIf*123456在表171中U0= U0*= If*=If+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與橫軸相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)絕對(duì)植If0即為修正量，在所有試驗(yàn)測得的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)上加上If0，即得通過坐標(biāo)原點(diǎn)之空載校正曲線。如圖172所示。2 短路實(shí)驗(yàn)：實(shí)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)磁電流等于零的情況下，這時(shí)合上短路開關(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)磁電流If，使電樞電流達(dá)到（1.1

6、-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*IfIf=If+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。五實(shí)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 1.51.5331.5332402.5402.5402.5402.51.06 1.21.2

7、331.2333357.5357.5357.5357.50.94 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)短路實(shí)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 0.60.6330.51 41.841.841.84

8、1.840.51 0.40.4330.35 51.061.061.061.060.29 0.20.2330.19 600000.00 00.0330.03 其中 六實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1.根據(jù)實(shí)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,If,U0,.);下圖即是同步發(fā)電機(jī)空載特性曲線

9、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)根據(jù)實(shí)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 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

10、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 所以由于沒有進(jìn)行零功率因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，漏電抗無法求得。3利用簡化向量圖求作當(dāng)I=IN,cos=0.8滯后時(shí)的電壓變化率U%（設(shè)Xq*=0.6Xd*）。 七實(shí)驗(yàn)感想做實(shí)驗(yàn)時(shí)印象最深刻的莫過于進(jìn)行同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)⑵滢D(zhuǎn)速調(diào)整至額定轉(zhuǎn)速，通過與燈光的頻閃、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)頻閃的我也沒有想到可以如此調(diào)轉(zhuǎn)速。本次一共做了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，組員輪流上陣不斷重復(fù)著相同的測量動(dòng)作，記錄了大量數(shù)據(jù)，這給

11、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理帶來了難題。這里我們選擇上機(jī)寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，因?yàn)樵趍atlab上處理數(shù)據(jù)更精確更有效率，作圖更精確。上機(jī)寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告更使得報(bào)告能呈現(xiàn)更多的內(nèi)容，不會(huì)因?yàn)榕聦懽只蚣垙埐粔蚨沟脤?shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容受限。這次試驗(yàn)從最初的連線到最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告均由學(xué)生自己完成，老師的幫助不多但在必要時(shí)刻能給與幫助，這樣的實(shí)驗(yàn)氛圍使得我們收獲頗多。實(shí)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)，鍛煉了我們根據(jù)書本上線路圖進(jìn)行實(shí)際連線的能力。變壓器實(shí)驗(yàn)時(shí)，測得三個(gè)三相線電壓不一致，有一個(gè)明顯大于另外兩個(gè)，在詢問老師后老師親自測量，最終發(fā)現(xiàn)是實(shí)驗(yàn)前變壓器內(nèi)部接線錯(cuò)誤導(dǎo)致。這個(gè)小插曲雖然耽誤了一些時(shí)間，但也使得我們對(duì)于變壓器內(nèi)部接線有了更深的認(rèn)識(shí)。所謂理論與實(shí)際總有區(qū)別，這里進(jìn)行同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)就明顯體現(xiàn)了這一點(diǎn)。在空載實(shí)驗(yàn)時(shí)我們將勵(lì)磁電流逐漸調(diào)整到零，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同步電