三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性(選做)

1、 電機(jī)與拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 47實(shí)驗(yàn)五 三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（選做）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（If）。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（If）。4純電感負(fù)載特性：在n=nN、I=IN、cosj0的條件下，測(cè)取純電感負(fù)載特性曲線。5外特性：在n=

2、nN、If=常數(shù)、cosj=1和cosj=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=UN、cosj=1的條件下，測(cè)取調(diào)節(jié)特性曲線If=f（I）。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量（MEL-13、MEL-14）。3功率、功率因數(shù)表。4同步電機(jī)勵(lì)磁電源。5三相可調(diào)電阻器900（MEL-03）。6三相可調(diào)電阻器90（MEL-04）。7波形測(cè)試及開關(guān)板（MEL-05）。8自耦調(diào)壓器、電抗器（MEL-08）。9三相同步電機(jī)M08。10直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03。五實(shí)驗(yàn)方法及步驟1測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻。被試電機(jī)采

3、用三相凸極式同步電機(jī)M08。測(cè)量與計(jì)算方法參見實(shí)驗(yàn)3-1。記錄室溫，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表4-1中。表4-1室溫 繞組I繞組II繞組IIII（mA）U（V）R（）2空載實(shí)驗(yàn)圖4-1 三相同步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖按線路圖4-1接線，直流電動(dòng)機(jī)M按他勵(lì)方式聯(lián)接，拖動(dòng)三相同步發(fā)電機(jī)G旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的定子繞組為Y形接法（UN=220V）。Rf用MEL-09中的3000磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻。Rst采用MEL-03中90與90電阻相串聯(lián)，共180電阻。RL采用MEL-03中三相可調(diào)電阻。XL采用MEL-08中三相可變電抗。S1、S2采用MEL-05中的三刀雙擲開關(guān)。同步電機(jī)勵(lì)磁電源為02.5A可調(diào)的恒流源，安裝在主控制屏的右

4、下部。須注意，切不可將恒流源輸出短路。V1、mA、A1為直流電壓、毫安、安倍表，按裝在主控制屏的右下部。交流電壓表、交流電流表、功率表按裝在主控制屏上，不同型號(hào)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其儀表數(shù)量不同，接法可參見異步電機(jī)的接線。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）未上電源前，同步電機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針到底，直流電機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至最小，電樞調(diào)節(jié)電阻Rst調(diào)至最大開關(guān)S1、S2板向“2”位置（斷開位置）。（2）按下綠色“閉合”按鈕，合上直流電機(jī)勵(lì)磁電源和電樞電源船形開關(guān)，啟動(dòng)直流電機(jī)M03。調(diào)節(jié)Rst至最小，并調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（電樞電壓）和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，使M03電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1500s/min并保

5、持恒定。（3）合上同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開關(guān)，調(diào)節(jié)M08電機(jī)勵(lì)磁電流If（注意必須單方向調(diào)節(jié)），使If單方向遞增至發(fā)電機(jī)輸出電壓U01.3UN為止。在這范圍內(nèi)，讀取同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的空載電壓Uo，測(cè)取7-8組數(shù)據(jù)填入表4-2中。表4-2n=nN=1500r/minI=0序 號(hào)12345678UO（V）If（A）（4）減小M08電機(jī)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U0。填入表4-3中。表4-2n=nN=1500r/minI=0序 號(hào)12345678UO（V）If（A）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）轉(zhuǎn)速保持n=nN=1500r/min恒定。（2）在額定電壓附近讀

6、數(shù)相應(yīng)多些。實(shí)驗(yàn)說明：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If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4-2。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U01.3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點(diǎn)的橫坐標(biāo)絕對(duì)值if0應(yīng)作為校正量，在所有實(shí)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4-3所示。3三相短路實(shí)驗(yàn)。（1）同步電機(jī)勵(lì)磁電流源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針到底，按空載實(shí)驗(yàn)方法調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。（2

7、）用短接線把發(fā)電機(jī)輸出三端點(diǎn)短接，合上同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開關(guān)，調(diào)節(jié)M08電機(jī)的勵(lì)磁電流If，使其定子電流IK=1.2IK，讀取M08電機(jī)的勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的定子電流值IK。（3）減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流If使定子電流減小，直至勵(lì)磁電流為零，讀取勵(lì)磁電流If和相應(yīng)的定子電流IK2，共取數(shù)據(jù)7-8組并記錄于表4-4中。表4-4U=0Vn=nN=1500r/min序 號(hào)12345678IK（A）If（A）4純電感負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)步驟：（1）未上電源前，把同步電機(jī)磁勵(lì)電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，調(diào)節(jié)可變電抗器使其阻抗達(dá)到最大，同時(shí)折除同步電機(jī)定子端的短接線。（2）按空載實(shí)驗(yàn)方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)M03，調(diào)節(jié)發(fā)電

8、機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)1500 r/min，并保持恒定。開關(guān)S2扳向“1”端，使電機(jī)帶純電感負(fù)載運(yùn)行。（3）調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf和可變電抗器使同步發(fā)電機(jī)端電壓接近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。測(cè)取7-8組數(shù)據(jù)并記錄于表4-5中。表4-5n=nN=1500r/minI=IN=A序 號(hào)12345678UO（V）If（A）5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調(diào)至最大，按空載實(shí)驗(yàn)的方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速達(dá)同步發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

9、1500r/min，且轉(zhuǎn)速保持恒定。（2）開關(guān)S2合向“2”端（斷開感性負(fù)載），開關(guān)S1合向“1”端，發(fā)電機(jī)帶三相純電阻負(fù)載運(yùn)行。（3）合上同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開關(guān)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流If和負(fù)載電阻RL使同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定值220伏，且負(fù)載電流亦達(dá)額定值。（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，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。記錄5-6組數(shù)據(jù)于表4-6中。表4-6n=nN=1500r/minIf=Acosj=1序 號(hào)12345678U（V）I（A）6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）分別把三相可變電

10、阻RL和三相可變電抗XL調(diào)至最大，并把同步電機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底。（2）按空載方法起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速使其達(dá)同步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=nN=1500r/min，且保持轉(zhuǎn)速額定。把開關(guān)S1、S2均合向“1”端，把RL和XL并聯(lián)使用作為發(fā)電機(jī)G的負(fù)載。（3）合上同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開關(guān)，分別調(diào)節(jié)同步電機(jī)勵(lì)磁電流If，負(fù)載電阻RL和可變電抗XL，使同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定值UN=220伏，負(fù)載電流達(dá)額定值且功率因數(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)

11、出整條外特性。記錄6-7組數(shù)據(jù)于表4-6中。表4-6n=nN=1500r/minIf=Acosj=0.8序 號(hào)12345678U（V）I（A）7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)接入三相負(fù)載電阻RL（S1合向“1”），斷開感性負(fù)載XL（S2合向“2”），并調(diào)節(jié)RL至最大，按前述方法起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。（2）合上同步電機(jī)勵(lì)磁電源船形開關(guān)，調(diào)節(jié)同步電機(jī)勵(lì)磁電流If，使發(fā)電機(jī)端電壓達(dá)額定值UN=220伏，且保持恒定。（3）調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL以改變負(fù)載電流，同時(shí)保持電機(jī)端電壓不變。讀取相應(yīng)的勵(lì)磁電流If和負(fù)載電流I，測(cè)出整條調(diào)整特性。測(cè)出67組數(shù)據(jù)記錄于4-7中。表4-7U=UN=220V n=nN=1500r/min序 號(hào)12345678I（A）If（A）六實(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。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)短路特性。3根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的純電感負(fù)載特性。4根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的外特性。5根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性。6由空載特性和短路特性求取電機(jī)定子漏抗X和特性三角形。7由零功率因數(shù)特性和空載特性確定電機(jī)定子保梯電抗。8利用空