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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=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、純電感負載特性:在n=nN、I=IN、cosφ≈0的條件下,測取純電感負載特性曲線。
5、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 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1中。 
 表1                                     室溫       ℃
  繞 組 Ⅰ 繞 組 Ⅱ 繞 組 Ⅲ
I(mA)                  
U(V)                  
R(Ω)                  
 
 
                                     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(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,S2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(yīng)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(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(yīng)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(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5-3     U=0V;     n=nN=1500r/min
序  號              
IK(A)              
If (A)              
 
   6、純電感負載特性
    (1) 調(diào)節(jié)GS的Rf2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Rst,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)S2,電機GS帶純電感負載運行。
    (3) 調(diào)節(jié)Rf2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=nN=1500r/min      I=IN=      A
U(V)              
If(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24V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(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=nN=1500r/min    If=    A      cosφ=1
U(V)              
  I(mA)            
                             
 
    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)Rf2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)S1,S2。把RL和XL并聯(lián)使用作電機GS的負載。
    (3) 接通14V勵磁電源,調(diào)節(jié)Rf2、負載電阻RL及可變電抗器XL,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If恒定不變,調(diào)節(jié)負載電阻RL和可變電抗器XL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=nN=1500r/min    If=     A     cosφ=0.8
U(V)              
I(A)            
                           
 
    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(yīng)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5-7中。
        表5-7          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。
    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)。
    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Xd(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?

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