三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性完整版

1、精選文檔 三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(xiàn)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(xiàn)IK=f(If)。 4、純電感負(fù)載特性：在n=nN、I=IN、cos0的條件下，測(cè)取純電感負(fù)載特性曲線(xiàn)。5、外特

2、性：在n=nN、If=常數(shù)、cos=1和cos=0.8(滯后)的條件下，測(cè)取外特性曲線(xiàn)U=f(I)。 6、調(diào)節(jié)特性：在n=nN、U=UN、cos=1的條件下，測(cè)取調(diào)節(jié)特性曲線(xiàn)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(chēng)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(kāi)關(guān)板1件7D52旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開(kāi)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、D51 3、測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻 被試電機(jī)為三相凸極式同步電機(jī)

3、，選用DJ18。 測(cè)量與計(jì)算方法參見(jiàn)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()63.363.663.863.863.663.863.663.263.6 圖5-1 三相同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖4、空載實(shí)驗(yàn)(1) 按圖5-1接線(xiàn)，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)三相同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，的定子繞組為Y形接法(UN=220V)。Rf2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，

4、Rst用R2上的180電阻值，Rf1用R1上的1800電阻值。開(kāi)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(kāi)關(guān)S1、S2均斷開(kāi)。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)退到零位，檢查控制屏上的電源總開(kāi)關(guān)、電樞電源開(kāi)關(guān)及勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)都須在“關(guān)”斷的位置，作好實(shí)驗(yàn)開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備。 (3) 接通控制屏上的電源總開(kāi)關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕,接通勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)，看到電流表A2有勵(lì)磁電流指示后，再接通控制屏上的電樞電源開(kāi)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

5、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If單方向遞增至GS輸出電壓U01.3UN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U0。(6) 共取數(shù)據(jù)79組并記錄于表5-2中。表5-2 n=nN=1500r/min I=0序 號(hào)1234567891011U0（V）286250230220200170140100602015.5If（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)

6、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(guò)來(lái)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(xiàn),如圖5-2。二條曲線(xiàn)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(xiàn)，其最高點(diǎn)取U01.3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線(xiàn)的直線(xiàn)部分使與橫軸相交，則交點(diǎn)的橫座標(biāo)絕對(duì)值if0應(yīng)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(guò)原點(diǎn)之校正曲線(xiàn)，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。 圖5-2上升和下降二條空載特性 圖5-3校正過(guò)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Rf2至最大值

7、。調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。(2) 接通GS的24V勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)Rf2使GS輸出的三相線(xiàn)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。 (3) 調(diào)節(jié)GS的勵(lì)磁電流If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，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IK。(5) 共取數(shù)據(jù)56組并記錄于表5-3中。 表5-3 U=0V； nnN=1500r/min序 號(hào)1234567IK（A）0.5470.5000.4040.3000.2010.1000.

8、012If （A）0.9250.8250.6640.4800.3110.1360.030 6、純電感負(fù)載特性 (1) 調(diào)節(jié)的Rf2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(xiàn)，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Rst，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(kāi)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

9、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5-4 nnN=1500r/min I=IN= 0.45 AU（V）242230220200180160158If（A）2.071.8611.7481.5181.4021.2881.304 7、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(kāi)開(kāi)關(guān)S2，合上S1，電機(jī)GS帶三相純電阻負(fù)

10、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)56組并記錄于表5-5中。 表5-5 nnN=1500r/min If= A cos=1U（V）220231245.5254.1259.7264.3If（A）0.4500.4000.3000.2000.1150 8、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

11、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(kāi)關(guān)S1，S2。把RL和XL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XL，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)56組并記錄于表5-6中。 表5-6 nnN=

12、1500r/min If= 1.531 A cos=0.8U（V）220227.9245259.7262.9I（A）0.4500.4020.3000.2000.180 9、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)45組記錄于表5-7中。 表5-7 U=UN=220V n=nN=1500r/minI（A）0.450.4070

13、.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 MATLAB 上畫(huà)出，代碼如下：空載特性：u=286 250 230 220 200 170 140 100 60 20 15.5; i=1.48 0.96 0.81 0.76 0.68 0.54 0.43 0.28 0.15 0.03 0.01; p,s=polyfit(i,u,2);xi=linspace(-0.03,1.6,100); z=polyval(p,xi); plot(xi,z,i,u,'*')xlabel(&

14、#39;If/A') ylabel('U0/v')短路實(shí)驗(yàn)：Ik=0.547 0.500 0.404 0.300 0.201 0.100 0.012; If=0.925 0.825 0.664 0.480 0.311 0.136 0.030; 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=242 230 220 200 1

15、80 160 158; If=2.07 1.861 1.748 1.518 1.401 1.288 1.304; 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=220 231 245.5 254.1 259.7 264.3; If=0.450 0.400 0.300 0.200 0.115 0; p,s=polyfit(If,U,2);xi=lin

16、space(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=220 227.9 245 259.7 262.9; I=0.450 0.402 0.300 0.200 0.180; 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=0.45 0.407 0.302 0.202 0.101; If=1.151