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2022-06-18 09:13

三相同步發(fā)電機的運行特性實驗

電機及電氣技術(shù)實驗裝置三相同步發(fā)電機的運行特性實驗

一、實驗目的
1、用實驗方法測量同步發(fā)電機在對稱負載下的運行特性。
2、由實驗數(shù)據(jù)計算同步發(fā)電機在對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。
二、預習要點
1、同步發(fā)電機在對稱負載下有哪些基本特性?
2、這些基本特性各在什么情況下測得?
3、怎樣用實驗數(shù)據(jù)計算對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數(shù)?
三、實驗項目
1、測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻。
2、空載實驗:在n=nN、I=0的條件下,測取空載特性曲線U0=f(If)。
3、三相短路實驗:在n=nN、U=0的條件下,測取三相短路特性曲線IK=f(If)。
4、外特性:在n=nN、If=常數(shù)、cosφ=1和cosφ=0.8(滯后)的條件下,測取外特性曲線U=f(I)。
6、調(diào)節(jié)特性:在n=nN、U=UN、cosφ=1的條件下,測取調(diào)節(jié)特性曲線If=f(I)。
四、實驗方法
1、實驗設(shè)備

序 號 型 號 名 稱 數(shù) 量
1 DQ03-1 電機導軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 1件
2 DQ19 校正直流測功機 1件
3 DQ14 三相同步電機 1件
4 DQ44 數(shù)/模交流電流表 1件
5 DQ45 數(shù)/模交流電壓表 1件
6 DQ25 智能型功率、功率因數(shù)表 1件
7 DQ22 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表 1件
8 DQ26 三相可調(diào)電阻器 1件
9 DQ27 三相可調(diào)電阻器 1件
10 DQ29 可調(diào)電阻器、電容器 1件
11 DQ31 波形測試及開關(guān)板 1件
12 DQ32 旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機勵磁電源 1件
 
2、屏上掛件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ32、DQ22、DQ31、DQ26、DQ27
3、測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻
被試電機為三相同步電機,選用DQ14。
被試電機為三相同步電機,選用DQ14。作為同步發(fā)電機使用時PN(W)=170W,UN(V)=220(Y),IN(A)= 0.45A, nN(r/min)= 1500,UfN(V)=14V,IfN(A)=1.2A,絕緣等級E級。
測量與計算方法參見實驗4-1。記錄室溫。測量數(shù)據(jù)記錄于表5-1中。
表5-1 室溫 ℃

  繞 組 Ⅰ 繞 組 Ⅱ 繞 組 Ⅲ
I(mA)                  
U(V)                  
R(Ω)                  
 

三相同步發(fā)電機實驗接線圖
圖5-1 三相同步發(fā)電機實驗接線圖
4、空載實驗
(1) 按圖5-1接線,校正直流測功機MG按他勵方式聯(lián)接,用作電動機拖動三相同步發(fā)電機GS旋轉(zhuǎn),GS的定子繞組為Y形接法(UN=220V)。Rf2用DQ26組件上的90Ω與90Ω串聯(lián)加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值,Rst用DQ29 上的180Ω電阻值,Rf1用DQ29上的1800Ω電阻值。開關(guān)S1選用DQ31掛箱。
(2) 調(diào)節(jié)DQ32上的同步勵磁電源(調(diào)到約14V)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)及勵磁電源開關(guān)都須在“關(guān)”斷的位置,作好實驗開機準備。
(3) 接通控制屏上的電源總開關(guān),按下“啟動”按鈕,接通勵磁電源開關(guān),看到電流表A2有勵磁電流指示后,再接通控制屏上的電樞電源開關(guān),起動MG。MG起動運行正常后, 把Rst調(diào)至最小,調(diào)節(jié)Rf1使MG轉(zhuǎn)速達到同步發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速1500 r/min并保持恒定。
(4) 接通GS勵磁電源,調(diào)節(jié)GS勵磁電流(必須單方向調(diào)節(jié)),使If單方向遞增至GS輸出電壓U0≈1.3UN為止。
(5) 單方向減小GS勵磁電流,使If單方向減至零值為止,讀取勵磁電流If和相應的空載電壓U0
(6) 共取數(shù)據(jù)7~9組并記錄于表5-2中。
表5-2 n=nN=1500r/min I=0

序 號                      
U0(V)                      
If(A)                      
 
在用實驗方法測定同步發(fā)電機的空載特性時,由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不同,當單方向改變勵磁電流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。測定參數(shù)時使用下降曲線,其最高點取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,則交點的橫座標絕對值Δif0應作為校正量,在所有試驗測得的勵磁電流數(shù)據(jù)上加上此值,即得通過原點之校正曲線,如圖5-3所示。
注意事項:
(1) 轉(zhuǎn)速要保持恒定。
(2) 在額定電壓附近測量點相應多些。


上升和下降二條空載特性
圖5-2上升和下降二條空載特性
校正過的下降空載特性
圖5-3校正過的下降空載特性
5、三相短路試驗
(1) 調(diào)節(jié)GS的勵磁電源串接的Rf2至最大值。調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min,且保持恒定。
(2) 接通GS的勵磁電源(調(diào)到約14V左右),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輸出三端點短接,即把三只電流表輸出端短接。
(3) 調(diào)節(jié)GS的勵磁電流If使其定子電流IK=1.2IN,讀取GS的勵磁電流值If和相應的定子電流值IK。
(4) 減小GS的勵磁電流使定子電流減小,直至勵磁電流為零,讀取勵磁電流If和相應的定子電流IK。
(5) 共取數(shù)據(jù)5~6組并記錄于表5-3中。




表5-3 U=0V; n=nN=1500r/min

序 號              
IK(A)              
If (A)              
 
6、測同步發(fā)電機在純電阻負載時的外特性
(1) 把三相可變電阻器RL接成三相Y接法,每相用DQ27組件上的900Ω與900Ω串聯(lián),調(diào)節(jié)其阻值為最大值。
(2) 按他勵直流電動機的起動步驟起動MG,調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速達同步發(fā)電機額定轉(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GS帶三相純電阻負載運行。
(4) 接通14V勵磁電源,調(diào)節(jié)Rf2和負載電阻RL使同步發(fā)電機的端電壓達額定值220伏且負載電流亦達額定值。
(5) 保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流If恒定不變,調(diào)節(jié)負載電阻RL,測同步發(fā)電機端電壓和相應的平衡負載電流,直至負載電流減小到零,測出整條外特性。
(6) 共取數(shù)據(jù)5~6組并記錄于表5-4中。
表5-4 n=nN=1500r/min If= A cosφ=1

U(V)              
  I(mA)            
                             
 
7、測同步發(fā)電機在純電阻負載時的調(diào)整特性
(1)發(fā)電機接入三相電阻負載RL,調(diào)節(jié)RL使阻值達最大,電機轉(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)電機端電壓達額定值220伏且保持恒定。
(3) 調(diào)節(jié)RL阻值,以改變負載電流,讀取相應勵磁電流If及負載電流,測出整條調(diào)整特性。
(4) 共取數(shù)據(jù)4~5組記錄于表5-5中。
表5-5 U=UN=220V n=nN=1500r/min

I(A)          
If(A)          
 
五、實驗報告
1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機的空載特性。
2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機短路特性。
4、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機的外特性。
5、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機的調(diào)整特性。
6、由空載特性和短路特性求取電機定子漏抗Xσ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定子保梯電抗。
8、利用空載特性和短路特性確定同步電機的直軸同步電抗Xd(不飽和值)。
10、求短路比。
11、由外特性試驗數(shù)據(jù)求取電壓調(diào)整率ΔU%。
六、思考題
1、定子漏抗Xσ和保梯電抗Xp它們各代表什么參數(shù)?它們的差別是怎樣產(chǎn)生的?
2、由空載特性和特性三角形用作圖法求得的零功率因數(shù)的負載特性和實測特性是否有差別?造成這差別的因素是什么?