三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性綜述

1、三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性、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(I f) 。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(I f)。4、純電感負(fù)載特性：在 n=n N、 I=I N、 cos的0條件下，測(cè)取純電感負(fù)載特性曲線。5、外特性

2、：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 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 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)試及開關(guān)板1件7D52旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源1件2、屏上掛件排列順序D34-2、D52、D513、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

3、機(jī)，選用DJ18。測(cè)量與計(jì)算方法參見實(shí)驗(yàn) 4-1。記錄室溫。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表5-1 中。表 5 1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()63.363.663.863.863.663.863.663.263.6COSS1RLXIfA1xXMGyA2YzCZ同步電機(jī) 電樞繞組GS3S2IC4、空載實(shí)驗(yàn)同步電機(jī)勵(lì)磁繞組R f2V電0電22 磁2勵(lì)勵(lì)磁繞組 V1源電磁勵(lì)25DV42 源電樞電V022圖 5-1 三相同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖(1) 按圖 5-

4、1 接線， 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) 。R f2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， Rst用 R2 上的 180電阻值， Rf1用 R1 上的 1800電阻值。開關(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。開關(guān) S1、S2 均斷開。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針?lè)较蛐?轉(zhuǎn)退到零位，檢查控制屏上的電源總開關(guān)、電樞

5、電源開關(guān)及勵(lì)磁電源開關(guān)都須在“關(guān) ”斷的位置，作好實(shí)驗(yàn)開機(jī)準(zhǔn)備。(3) 接通控制屏上的電源總開關(guān)， 按下 “啟動(dòng) ”按鈕,接通勵(lì)磁電源開關(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 U0 1.3UN 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)

6、 共取數(shù)據(jù) 79組并記錄于表 5-2 中。表 5-2n=nN=1500r/minI=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)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 , 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(cè)定參數(shù)時(shí)使用下降曲線，其最高點(diǎn)取 U0 1.3UN ，如剩磁電壓較高

7、，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，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，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 R f2 至最大值。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)G

8、S的勵(lì)磁電流 I f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) 5 6 組并記錄于表 5-3 中。表 5-3U=0V ；n nN=1500r/min序號(hào)1234567IK(A)0.5470.5000.4040.3000.2010.1000.012If （A ）0.9250.8250.6640.4800.3110.1360.0306、純電感負(fù)載特性(1) 調(diào)節(jié)的 R f2 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

9、出三端點(diǎn) 的短接線， 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 R st，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 5-4n nN=1500r/minI=I N=

10、 0.45 AU(V)242230220200180160158If(A)2.071.8611.7481.5181.4021.2881.3047、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) 斷開開關(guān) S2，合上 S1，電機(jī) GS 帶三相純電阻負(fù)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

11、。(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) 5 6 組并記錄于表 5-5 中。表 5-5 n nN =1500r/minIf=A cos =1U(V)220231245.5254.1259.7264.3If(A)0.4500.4000.3000.2000.11508、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)

12、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。合上開關(guān) S1，S2。把 RL和 X L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 X L，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) 5 6組并記錄于表 5-6 中。表 5-6n nN=1500r/minIf= 1.531A cos

13、=0.8U(V)220227.9245259.7262.9I(A)0.4500.4020.3000.2000.1809、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 5-7U=U N=220Vn=n N=1500r/minI(A)0.450.4070.3020.2020.101I

14、f （ 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。:弱A以上圖均在 MA TLAB 上畫出，代碼如下：i=1.480.01;空載特性： u=286 250 230 220 200 170 140 100 60 20 15.5;0.030.96 0.81 0.76 0.68 0.54 0.43 0.28 0.15 p,s=polyfit(i,u,2);xi=linspace(-0.03,1.6,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z,i,u,xlabel( If/Aylabel( U0/v ) 短路實(shí)驗(yàn)： I

15、k=0.547 If=0.925 0.825 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/A0.500 0.404 0.300 0.201 0.1000.6640.4800.311 0.1360.012;0.030;+ )純電感負(fù)載特性：If=2.07 1.861 p,s=polyfit(If,U0,2); xi=linspace(1.00,2.2,100); z=polyval(p,xi);plot(xi,z,If,U0,

16、xlabel( If/A ylabel( U0/v 純電阻外特性： If=0.450U0=242 2301.748 1.518220 2001.401180 160 158;1.288 1.304;U=2200.400231 245.5254.10.3000.200259.7 264.3;0.1150;p,s=polyfit(If,U,2); xi=linspace(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：0.402I=0.450 p,s=polyfit(I,U,2); xi=linspace(0,0.5,100); z=polyval(p,xi); plot(xi,z,I,U, xlabel( I/A ylabel( U/vr* )純電阻調(diào)整特性： If=1.151 p,s=polyfit(If,I,2); xi=linspac