华北电力大学

电机学实验报告

      实验名称三相同步发电机空载和短路实验

系别              班级              

姓名               学号              

同组人姓名                            

实验台号            日期               

教师                成绩              

一、实验目的

    由实验数据计算同步发电机的同步电抗不饱和值及短路比。

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？

三、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)。

四、实验方法

    1、实验设备

    2、测定电枢绕组实际冷态直流电阻

    被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。

    测量与计算方法参见“电机的认识实验”。记录室温。测量数据记录于4-1中。

   表4-1                                     室温       ℃

图1 三相同步发电机实验接线图

  3、空载实验

1) 按图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)。R₁用D44 上的180Ω电阻值，R_f1用D44上的1800Ω电阻值。。

    2) 调节D52上的24V励磁电源为最小值。调节MG的电枢串联电阻R₁至最大值，MG的励磁调节电阻R_f1至最小值。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。

    3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“开”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R₁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。

    4) 接通GS励磁电源，调节GS励磁电流(必须单方向调节)，使I_f单方向递增至GS输出电压U₀≈1.3U_N为止。

    5) 单方向减小GS励磁电流，使I_f单方向减至零值为止，读取励磁电流I_f和相应的空载电压U₀。

6) 共取数据7～9组并记录于表4-2中

表4-2             n=n_N=1500r/min                I=0

    在用实验方法测定同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单方向改变励磁电流I_f从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同曲线,如图2。二条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取U₀≈1.3U_N，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝对值Δi_f0应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图3所示。

    注意事项：

    (1)转速要保持恒定。

    (2)在额定电压附近读数相应多些。

 

     图2上升和下降二条空载特性             图3校正过的下降空载特性

4、三相短路试验

    1) 调节ＧＳ的励磁电源。调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。

2) 接通GS的24V励磁电源，使GS输出的三相线电压(即三只电压表V的读数)最小，然后把GS输出三端点短接。

    3) 调节GS的励磁电流I_f使其定子电流I_K=1.2I_N，读取GS的励磁电流值I_f和相应的定子电流值I_K。

    4) 减小GS的励磁电流使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流I_f和相应的定子电流I_K。

    5) 共取数据5～6组并记录于表4-3中。

    表4-3          U=0V；       n＝n_N=1500r/min

五、实验报告

    1、根据实验数据绘出同步发电机的空载特性。

    2、根据实验数据绘出同步发电机短路特性。

    3、利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗X_d(不饱和值)。

    4、求短路比。

 

第二篇：实验五 三相同步电机参数的测定

实验五  三相同步电机参数的测定

一．实验目的

掌握三相同步发电机参数的测定方法，并进行分析比较加深理论学习。

         

二．预习要点

1.同步发电机参数Xd、Xq、X0、X2各代表什么物理意义？对应什么磁路和耦合关系？

2.这些参数的测量有哪些方法？并进行分析比较。

3.怎样判定同步电动机定子旋转磁场的旋转方向和转子的方向是同方向还是反方向？

         

三．实验项目

1.用转差法测定同步发电机的同步电抗Xd、Xq。

2.用反同步旋转法测定同步发电机的逆序电抗X2及负序电阻r2。

3.用单相电源测同步发电机的零序电抗X0。

         

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．同步电机励磁电源（位于主控制屏右下部）。

6．交流电压表、电流表、率、功率因数表（在主控制屏上）。

五.实验方法及步骤

1. 用转差法测定同步发电机的同步电抗X_d、X_q。

按图4-6接线。

同步发电机M08定子绕组采用Y形接法。

直流并励电动机M03按他励电动机方式接线，用作M08的原动机。

R_f选用MEL-03中两只900Ω电阻相串联（最大值为1800Ω）。

R_st选用MEL-04中的两只90Ω电阻相串联（最大值为180Ω）。

R选用MEL-04中的90Ω电阻。

开关S选用MEL-05。

（1）实验开始前，MEL-13中的“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针到底。主控制屏三相调压旋钮逆时针到底；功率表电流线圈短接，可调直流稳压电源和直流电机励磁电源、同步电机励磁电源处在断开位置，开关S合向R端。

（2）R_st调至最大，R_f调至最小，按下绿色“闭合”按钮开关，先接通直流电机励磁电源，再接通电枢电源，启动直流电动机M03，观察电动机转向。

（3）断开直流电机电枢电源和励磁电源，使直流电机停机。调节三相交流电源输出，给三相同步电机加一电压，使其作同步电动机起动，观察同步电机转向。

（4）若此时同步电机转向与直流电机转向一致，则说明同步电机定子旋转磁场与转子转向一致，若不一致，将三相电源任意两相换接，使定子旋转磁场转向改变。

（5）调节调压器给同步发电机加5-15%的额定电压（电压数值不宜过高，以免磁阻转矩将电机牵入同步，同时也不能太低，以免剩磁引起较大误差）。

（6）调节直流电机M03转速，使之升速到接近同步电机额定转速1500r/min，直至同步发电机定子电流表指针缓慢摆动，在同一瞬间读取电流周期性摆动的最小值与相应电压最大值，以及电流周期性摆动最大值和相应电压最小值。测此两组数据记录于表4-8中。

表4-8

计算：X_q=U_min/（I_max）

X_d=U_max/（I_min）

2．用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X₂及负序电阻r₂。

（1）在上述实验台的基础上，将同步发电机定子绕组任意两相对换，以改换相序使同步发电机的定子旋转磁场和转子转向相反。

（2）开关S闭合在短接端，调压器旋钮退至零位，功率处于正常测量状态（拆掉电流线圈的短接线）。

（3）启动直流电机M03，并使电机开至额定转速1500r/min；顺时针缓慢调节调压器旋钮，使三相交流电源逐渐升压直至同步发电机定子电流达30-40%额定电流。读取定子绕组电压、电流和功率记录于表4-9。

表4-9

表中：P=P_I+P_II

计算：Z₂=U/（I）

r₂=P/(3I²)

X₂=

3．用单相电源测同步发电机的零序电抗X。

（1）按图4-3线，将同步电机的三相定子绕组首尾依次串联，接至单相交流电源U、N端上。调压器退至零位，同步发电机励磁绕组短接。

（2）起动直流电动机M03并使电机升至额定转速1500r/min。

（3）接通交流电源并调节调压器使同步电机定了绕组电流上升到额定电流值。

（4）测取此时的电压、电流和功率值并记录于表4-10。

表4-10

表中X_O的计算：Z₀=U/（I）

r₀=P/(3I²)

X₀=

六．实验报告

根据试验数据计算：Xd、Xq、X2、r2、X0。

七．思考题

1.各电抗参数的物理意义是什么？

2.各项试验方法的理论根据是什么？