三相同步發(fā)電機的運行特性實驗
三相同步發(fā)電機的運行特性實驗-實驗?zāi)康?
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(yù)習(xí)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、三相同步發(fā)電機的運行特性實驗項目:
1、測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻。
2、空載實驗:在n=n
N、I=0的條件下,測取空載特性曲線U
0=f(I
f)。
3、三相短路實驗:在n=n
N、U=0的條件下,測取三相短路特性曲線I
K=f(I
f)。
4、純電感負載特性:在n=n
N、I=I
N、cosφ≈0的條件下,測取純電感負載特性曲線。
5、外特性:在n=n
N、I
f=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=n
N、U=U
N、cosφ=1的條件下,測取調(diào)節(jié)特性曲線I
f=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 |
導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及轉(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 |
DQ28 |
三相可調(diào)電抗器 |
1件 |
11 |
DQ29 |
可調(diào)電阻器、電容器 |
1件 |
12 |
DQ31 |
波形測試及開關(guān)板 |
1件 |
13 |
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、DQ28
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P
N(W)=170W,U
N(V)=220(Y),I
N(A)= 0.45A, n
N(r/min)= 1500,U
fN(V)=14V,I
fN(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1中。
表1 室溫 ℃
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繞 組 Ⅰ |
繞 組 Ⅱ |
繞 組 Ⅲ |
I(mA) |
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U(V) |
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R(Ω) |
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圖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(U
N=220V)。R
f2用DQ26組件上的90Ω與90Ω串聯(lián)加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值,R
st用DQ29 上的180Ω電阻值,R
f1用DQ29上的1800Ω電阻值。開關(guān)S
1,S
2選用DQ31掛箱。當掛件沒有地方掛時DQ28與DQ27根據(jù)實驗內(nèi)容輪流放置。
(2) 調(diào)節(jié)DQ32上的同步勵磁電源(調(diào)到約14V)串接的R
f2至最大位置。調(diào)節(jié)MG的電樞串聯(lián)電阻R
st至最大值,MG的勵磁調(diào)節(jié)電阻R
f1至最小值。開關(guān)S
1、S
2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A
2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R
st調(diào)至最小,調(diào)節(jié)R
f1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I
f單方向遞增至GS輸出電壓U
0≈1.3U
N為止。
(5) 單方向減小GS勵磁電流,使I
f單方向減至零值為止,讀取勵磁電流I
f和相應(yīng)的空載電壓U
0。
(6) 共取數(shù)據(jù)7~9組并記錄于表5-2中。
表2 n=n
N=1500r/min I=0
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I
f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U
0≈1.3U
N,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Δi
f0應(yīng)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(yīng)多些。
圖2上升和下降二條空載特性 圖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R
f2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)R
f2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I
f使其定子電流I
K=1.2I
N,讀取GS的勵磁電流值I
f和相應(yīng)的定子電流值I
K。
(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I
f和相應(yīng)的定子電流I
K。
(5) 共取數(shù)據(jù)5~6組并記錄于表5-3中。
表5-3 U=0V; n=n
N=1500r/min
6、純電感負載特性
(1) 調(diào)節(jié)GS的R
f2至最大值,調(diào)節(jié)可變電抗器使其阻抗達到最大。同時拔掉GS輸出三端點的短接線。
(2) 按他勵直流電動機的起動步驟(電樞串聯(lián)全值起動電阻R
st,先接通勵磁電源,后接通電樞電源)起動直流電機MG,調(diào)節(jié)MG的轉(zhuǎn)速達1500 r/min且保持恒定。合上開關(guān)S
2,電機GS帶純電感負載運行。
(3) 調(diào)節(jié)R
f2和可變電抗器使同步發(fā)電機端電壓接近于1.1倍額定電壓且電流為額定電流,讀取端電壓值和勵磁電流值。
(4) 每次調(diào)節(jié)勵磁電流使電機端電壓減小且調(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)的勵磁電流。
(5) 取幾組數(shù)據(jù)并記錄于表5-4中。
表5-4 n=n
N=1500r/min I=I
N= A
7、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R
L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)S
2,合上S
1,電機GS帶三相純電阻負載運行。
(4) 接通24V勵磁電源,調(diào)節(jié)R
f2和負載電阻R
L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I
f恒定不變,調(diào)節(jié)負載電阻R
L,測同步發(fā)電機端電壓和相應(yīng)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5-5中。
表5-5 n=n
N=1500r/min I
f= A cosφ=1
8、測同步發(fā)電機在負載功率因數(shù)為0.8時的外特性
(1) 在圖5-1中接入功率因數(shù)表,調(diào)節(jié)可變負載電阻使阻值達最大,調(diào)節(jié)可變電抗器使電抗值達最大值。
(2) 調(diào)節(jié)R
f2至最大值,起動直流電機并調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速至同步發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分,且保持轉(zhuǎn)速恒定。合上開關(guān)S
1,S
2。把R
L和X
L并聯(lián)使用作電機GS的負載。
(3) 接通14V勵磁電源,調(diào)節(jié)R
f2、負載電阻R
L及可變電抗器X
L,使同步發(fā)電機的端電壓達額定值220伏,負載電流達額定值及功率因數(shù)為0.8。
(4) 保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流I
f恒定不變,調(diào)節(jié)負載電阻R
L和可變電抗器X
L使負載電流改變而功率因數(shù)保持不變?yōu)?.8,測同步發(fā)電機端電壓和相應(yīng)的平衡負載電流,測出整條外特性。
(5)共取數(shù)據(jù)5~6組并記錄于表5-6中。
表6 n=n
N=1500r/min I
f= A cosφ=0.8
9、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R
L,調(diào)節(jié)R
L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)R
f2使發(fā)電機端電壓達額定值220伏且保持恒定。
(3) 調(diào)節(jié)R
L阻值,以改變負載電流,讀取相應(yīng)勵磁電流I
f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5-7中。
表5-7 U=U
N=220V n=n
N=1500r/min
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。
3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機的純電感負載特性。
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X
σ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X
d(不飽和值)。
9、利用空載特性和純電感負載特性確定同步電機的直軸同步電抗X
d(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X
σ和保梯電抗X
p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?