三相同步发电机的运行特性

一、实验目的

    1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。

    2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。

二、实验项目

    1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。

    2、空载实验：在n=n_N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U₀=f(I_f)。

    3、三相短路实验：在n=n_N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I_K=f(I_f)。

    4、外特性：在n=n_N、I_f=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I)。

    5、调节特性：在n=n_N、U=U_N、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线I_f=f(I)。

三、实验原理

四、实验方法

    接线图

1、  测定电枢绕组实际冷态直流电阻

 

图5-1 三相同步发电机实验接线图

2、空载实验

(1) 按图5-1接线，校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(U_N=220V)。

    (2) 调节24V励磁电源串接的R_f2至最大位置。调节MG的电枢串联电阻R_st至最大值，MG的励磁调节电阻R_f1至最小值。开关S₁、S₂均断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转退到零位。

    (3) 接通控制屏上的电源，按下“启动”按钮,接通励磁电源开关，看到电流表A₂有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关,起动MG。MG起动运行正常后, 把R_st调至最小，调节R_f1使MG转速达到同步发电机的额定转速1500 r/min并保持恒定。

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实验四  三相同步发电机的运行特性

一．实验目的

1.用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。

2.由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。

二．预习要点

1.同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？

2.这些基本特性各在什么情况下测得？

3.怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？

三．实验项目

1．空载试验：在n=n_N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U₀=f（I_f）。

2．三相短路实验：在n=n_N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I_K=f（I_f）。

3．纯电感负载特性：在n=n_N、I=I_N、cosj≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。

四．实验设备及仪器

1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及测功机，转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。

3．功率、功率因数表（在主控制屏）。

4．同步电机励磁电源（在主控制屏右下方）。

5．波形测试及开关板（MEL-05）。

6．自耦调压器、电抗器（MEL-08）。

7．电机起动箱（MEL-09）。

8．三相同步电机M08。

9．直流电动机M03。

五．实验方法及步骤

1．空载试验

按图4-1接线，直流电动机M按他励方式联接，拖动三相同步发电机G旋转，发电机的定子绕组为Y形接法（U_N=220V）。

R_f用MEL-09中

R_st采用MEL-09中的电枢调节电阻。

R_L采用MEL-03中三相可调电阻。

X_L采用MEL-08中三相可变电抗。

同步电机励磁电源为0~2.5A可调的恒流源，安装在主控制屏的右下部。须注意，切不可将恒流源输出短路。

V₁、mA、A₁为直流电压、毫安、安培表，安装在主控制屏的下部。

交流电压表、交流电流表、功率表安装在主控制屏上。

实验步骤：

（1）未上电源前，同步电机励磁电源调节旋钮逆时针到底，直流电机磁场调节电阻R_f调至最小，电枢调节电阻R_st调至最大，开关S₁、S₂板向“2”位置（断开位置）。

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三相同步发电机的运行特性

一、实验目的

    1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。

    2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。

    3、空载实验：在n=n_N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U₀=f(I_f)。

    4、三相短路实验：在n=n_N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I_K=f(I_f)。

    5、纯电感负载特性：在n=n_N、I=I_N、cosφ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。

6、外特性：在n=n_N、I_f=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I)。

    7、调节特性：在n=n_N、U=U_N、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线I_f=f(I)。

四、实验方法

    1、实验设备

  

图5-1 三相同步发电机实验接线图

4、空载实验

(1) 按图4-1接线，校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(U_N=220V)。R_f2用D41组件上的90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，R_st用D44 上的180Ω电阻值，R_f1用D44上的1800Ω电阻值。开关S₁选用D51挂箱。

    (2) 调节D52上的24V励磁电源串接的R_f2至最大位置。调节MG的电枢串联电阻R_st至最大值，MG的励磁调节电阻R_f1至最小值。开关S₁断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，作好实验开机准备。

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实验四  三相同步发电机

一、实验目的

1．用实验方法测取三相同步发电机的运行特性；

2．研究同步发电机投入电网并联运行的方法。

二、实验内容

1．在f=f_N，I=0的条件下，测取空载特性曲线U₀=f（I_f）；

2．在f=f_N，U=0的条件下，测取短路特性曲线I_K=f（I_f）；

3．用准确整步法将同步发电机投入电网并联运行。

三、实验接线

接线时，可单独使用同步指示灯或同期表，也可同时使用同步指示灯和同期表。使用同期表时，同期表A、B端接发电机AB相线电压，同期表A₀、B₀端接电网端AB相线电压。

四、实验说明

1．空载实验

实验步骤：

1）请参照实验接线图4-1正确接线。

2）启动直流电机（请参照实验三）。

3）使机组转速n=n_N=1500r/min，并保持不变。按下实验台同步机励磁电源（40V/4A）合闸按钮，合上发电机励磁电源箱（40V/4A）的电源开关，点击“增”按钮将同步发电机电压逐渐升高，使发电机空载端电压U₀=1.1U_N，然后减小同步发电机励磁电流I_f，U₀下降，直至I_f=0，测取7到8组数据，记录I_f、U₀于表4-1中。

表4-1

注意：同步发电机的励磁电流不能忽大忽小，必须单方向调节。

2．短路实验

短路实验接线原理图自拟。

启动直流电动机，将转速调节到接近额定转速。

先将同步发电机的三相定子绕组短接，然后加励磁，调节同步发电机的励磁电流I_f，使定子短路电流I_K=1.1I_N（I_N=3.6A）。再减小励磁电流直至I_f=0，记录4到5组数据，记录I_f、I_K于表4-2中。

表4-2

3．用准确整步法将同步发电机投入电网并联运行

实验步骤：

（1）请参照实验接线图4-2正确接线。

（2）盘车检查，确认电机没有卡住或异常响声。

（3）按实验一的方法启动直流电动机，使直流电动机的转速逐渐上升至1500转/分左右。

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电机学实验报告

实验四  同步发电机运行特性

一、实验目的

1．掌握用实验方法测取三相同步发电机对称运行特性的方法；

2．掌握用实验数据获取同步发电机稳态参数的方法。

二、实验内容

1．测取发电机的空载特性；

2．测取发电机的短路特性；

3．测取额定电流条件下发电机的零功率因数负载特性。

三、实验接线图

测取三相同步发电机对称运行特性的实验线路图如图4-1所示。其中发电机G的转子与直流电动机M的转子机械连接，转子励磁绕组接励磁电源，电枢绕组为Y形连接。

图4-1  三相同步发电机运行特性接线图

实验过程中，测定三相同步发电机空载特性的时候，将开关S2打开，这样同步发电机处于空载状态。

测定三相同步发电机短路特性的时候，将开关S2的右侧的三个端口短接，这样同步发电机处于短路运行状态。

测定额定电流条件下三相同步发电机零功率因数负载特性的时候，将开关S2闭合，X_L为一个三相饱和电抗器，忽略电阻，则它的功率因数为零，这样来测定零功率因数负载特性。

四、实验设备

1．G同步发电机P_N=2kW、U_N=400V、I_N=3.6A、n_N=1500r/min；

2．M直流电动机P_N=2.2kW、U_N=220V、I_N=12.4A、U_fN=220V、n_N=1500r/min；

3．变阻器 R₁：0/204Ω、0/17A，励磁变阻器R_f1：0/500Ω、1A；

4．X_L三相饱和电抗器；

5．直流电流表30A(电枢)；

6．直流电流表4A(励磁)；

7．直流电压表400V；

8．交流电压表500V；

9．交流电流表10A；

10．功率表500V 10A。

五、实验数据

1．测定发电机的空载特性：

表4-1  发电机的空载特性实验数据       n=n_N=1500r/min  I=0

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同步发电机运行

实验报告书

指导老师：王庆华  贺秋丽

          莫仕勋  陈新苗

学院：广西大学电气工程学院

    班级：电气工程及其自动化10~班

姓名：

学号：

目    录

一、实验目的

    二、实验装置及接线

三、实验内容

实验一  电动机- 发电机组的接线

实验二  发电机组的起动和同步电抗Xd测定

实验三  发电机同期并网实验

实验四  发电机的正常运行

实验五  发电机的特殊运行方式

四、实验报告

五、附录

同步发电机运行实验指导书

一、实验目的

同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本概念和基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线训练，提高学生的综合素质。

二、实验装置及接线

实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以7.5KW直流电动机与同轴的5KW同步发电机为被控对象，配置常规仪表测量控制屏（常规控制）和计算机监视控制屏（计算机监控）。可实现对发电机组的测量、控制、信号、保护、调节、并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。

      直流电动机-同步发电机组的参数如下：

直流电动机：

         型   号      Z2-52，凸极机

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实验九   三相同步发电机的并联运行

一．实验目的

1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

二．预习要点

1.三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？

2.三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？

    

三．实验项目

1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。

(1)测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。

(2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。

四．实验设备及仪器

1．MEL系列电机教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。

3．三相可变电阻器90Ω（MEL-04）。

4．波形测试及开关板（MEL-05）。

5．旋转指示灯、整步表（MEL-07）。

6．同步电机励磁电源（位于主控制屏右下部）。

7．功率、功率因数表（或在主控制屏上，或在单独的组件MEL-20、MEL-24）。

五．实验方法及步骤

1．用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

实验接线如图4-4。

三相同步发电机选用M08。

原动机选用直流并励电动机M03（作他励接法）。

mA、A₁、V₁选用直流电源自带毫安表、电流表、电压表（在主控制屏下部）。

R_st选用MEL-04中的两只90Ω电阻相串联（最大值为180Ω）。

R_f选用MEL-03中两只900Ω电阻相串联（最大值为1800Ω）。

R选用MEL-04中的90Ω电阻。

开关S₁、S₂选用MEL-05。

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