同步发电机的参数测定和运行特性-56页文档资料
同步发电机基本工作原理及运行特性
同步发电机基本工作原理及运行特性一、基本工作原理及结构同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线的能产生感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定于（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢？直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定于铁芯内圆，每相隔120度，分别安放三相绕组A－X、B－Y、C－Z。
当转子被汽轮机拖动以3000r/min旋转时，定子绕组便切割磁力线，产生感应电势，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为:f=np/60HZ，我国规定交流电的频率为50HZ。
即：p=1，n=3000r/min交流电势的相位关系：转子以3000r/min的转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120°相序为A－B－C。
何为同步呢？当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度，同方向旋转，这就是同步。
二、同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。
其中，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
而空载特性、短路特性、负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量，计算发电机的各项基本参数。
1、外特性所谓外特性，就是励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，负荷变化时发电机端电压U的变化曲线。
三相同步发电机的运行特性报告
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、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、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。
5、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)。
6、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2、屏上挂件排列顺序D34-2、D52、D513、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实验4-1。
记录室温。
测量数据记录于表5-1中。
z图5-1 三相同步发电机实验接线图4、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)。
R f2用R4组件上的90Ω与90Ω串联加R6上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，R st用R2上的180Ω电阻值，R f1用R1上的1800Ω电阻值。
开关S1，S2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、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，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。
同步电机功率及运行特性资料
解:
N arccos 0.9 25.8
E0 jI N X t
U
IN
N
N
UN UN 2 (1) E0 ( sin N I N X t ) ( cos N ) 2 3 3 6000 6000 2 ( 0.4359 71.5 48.5) ( 0.9) 2 3 3 5854.3V
T
Pem max PN E0U m xt 1 E0U m sin N sin N xt
Tm sin 90 T 2 ~ 3.5 TN sin N
隐极同步电动机额定运行θN=30°~16.5 °。 凸极式同步电动机额定运行功率角更小。 负载改变时，θ 随之变化，使同步电动机的电 磁转矩或电磁功率跟着变化，以达到平衡状态。 而电机的转速却保持同步转速不变。
励磁电流大于正常励磁值(过励)时，电动机功率因数cos 超 前，同步电动机相当于容性负载，要从电网吸取超前无功
① 正常励磁 当 If = If0 时， I1 与U1 同相， = 1, 电机呈电阻性。 ② 欠励磁 当If ＜If0时，I1 (I1' ) 滞后于U1， 电机呈电感性。 If → ，感性程度 。 b ③ 过励磁 当 If ＞If0 时，I1 (I1") 超前于 I1" U1，
励磁和电动机电动势的关系: （前述） 同步电动机的电动势方程: （前述） 同步电动机的有功功率： (1) 有功功率方程：
mE0U U 1 1 Pem sin m ( ) sin 2 Xd 2 Xq Xd
2
θ的双重物理含义： ①励磁电动势 E 与定子所加相电压 0 （时间电角度） 之间的 夹角 U
同步发电机的运行原理及运行特性
性E质0 主与要I取决间于的相E0位与差I
( 称为内功率因数角)。电枢反应的 之间的相位差 ，亦即主要取决于负载
的性质。下面就 角的几种情况，分别讨论电枢反应的性质。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
1. I E0
(ψ＝0°)时的电枢反应
当ψ=0°时，见图8-3，其中图(a)是一台同步发电机原理图。
状态，此时铁芯部分所消耗的磁压降与气隙所需磁压降相比较，
可略去不计，因此可认为绝大部分磁动势消耗于气隙中，由于
Φ∝Ff，因此空载曲线(磁化曲线)下部是一条直线。把它延长后所 得直线 OG(图8-2曲线2)称为气隙线。随着Φ0的增大，铁芯逐 渐饱和，它所消耗的磁压降不可忽略，此时空载曲线就逐渐变弯
曲。
起增磁作用。对于气隙磁场交轴电枢反应将使合成磁场的轴线位
置从空载时的直轴处逆转向后移了一个锐角δ，且幅值也有所增加，
但因磁路的饱和现象，交轴电枢反应有去磁作用。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
图8-3 ψ=0°时的电枢反应
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
2. I
E0 90°(ψ=90°)时的电枢反应
的体温调节中枢调节神经和体液的作用，使产热和 散热保持动态平衡。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
一、体表温度与深部温度
1.深部温度
2.体表温度
第8二章、同测步温发方电机法的运行原理及运行特性
1、玻璃体温计：最常见的体温计 2、电子体温计 3、耳温体温计 4、多功能红外体温计
第8三章、同测步温发部电机位的运行原理及运行特性
物理降温作为治疗措施
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
作业 1、发热的类型有哪几种 ? 2、发热常用的处置方法有哪些 ?
三相同步发电机地运行特性完整版
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、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、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。
5、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)。
6、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2、屏上挂件排列顺序D34-2、D52、D513、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实验4-1。
记录室温。
测量数据记录于表5-1中。
图5-1 三相同步发电机实验接线图4、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)。
R f2用R4组件上的90Ω与90Ω串联加R6上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，R st 用R2上的180Ω电阻值，R f1用R1上的1800Ω电阻值。
开关S 1，S 2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S 1、S 2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，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。
同步电机的基本理论和运行特性
思索题
为何同步电机不能有任意旳转速？ 怎样从外形上区别汽轮发电机和水轮发电机？ 定子电枢绕组安排旳基本要求——各相绕组感
应电势对称
第二节 同步电机旳励磁系统
1. 基本概念 2. 励磁旳要求 3. 励磁方式 4. 几种励磁系统
交流励磁机静止整流励磁
同和副建副励主整一交励立励磁励流轴流磁起磁机磁后上副机来机机供有励旳后旳旳给三磁励再输交主台机磁转出流发交。电为电输电流自流出机发开励经电旳(电始过流励有机时静经磁时，由止过绕采即外晶静组用主部闸止。永发直管旳磁电流整三发机电流相电、源器桥机交提整式)。流供流硅主，后整励待供流磁电给器机压主 在中小型同步发电机中，也可采用自励式整流系统
对水轮发电机来说，因为水轮 机旳转速较低，离心力较小， 要发出工频电能，发电机旳极 数就比较多，做成励磁绕组集 中安放旳凸极式构造工艺上较 为简朴。中小型同步电机多半 也做成凸极式。
凸极电机气隙不均匀，极弧下 较小，而极间较大。
水轮发电机
特点——极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上与汽轮发电 机大不相同，具扁短形。大多数水轮发电机为立式。
过励时，有超前旳无功功率，如电容器。
二、同步电机旳构造特点 1、定子 2、转子 隐极式转子
隐极式转子上没有凸出旳磁极
气隙均匀，转子成圆柱形
沿着转子本体圆周表面上，开有许 多槽，这些槽中嵌放着励磁绕组。 在转子表面约1/3部分没有开槽，构 成大齿，是磁极旳中心区。
励磁绕组通入励磁电流后，沿转子 圆周也会出现 N 极和 S 极。
磁极旋转式——电枢绕组在定子上，转子上装磁极。 使磁极旋转，励磁电流经过集电环送入励磁绕组。
同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性有（空载特性、短路特性、负载特性）合称电机基本特性、（外特性和调整特性）主要是运行特性等五种。
外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
空载特性、短路特性和负载特性是检验发电机基本性能的特性，用于测量、计算发电机的各项基本参数一、发电机的空载特性（Eo与IL关系）所谓发电机空载运行是指发电机以额定转速运转，定子不带负荷时的运行。
此时，空载电势Eo与励磁电流IL之间的关系叫做空载特性。
当发电机处于空载运行状态，其端电压U就等于电势Eo,因此，端电压U与励磁电流的关系曲线就是空载特性。
如图所示空载特性曲线E0=f(I),做空载特性试验时，应维持发电机转速不变，逐渐增加励磁电流，直至端电压等于额定电压的130%时为止。
在增加励磁电流的过程中，读取励磁电流值及与其对应的端电压值，便可以得到空载特性的上升分支。
接着减小励磁电流，按上面方法读取数值；便得到下降分支，如图2-1-2（a）所示。
由于两曲线的平均，如图中虚线所示。
空载特性曲线是发电机的一条最基本的特曲线。
可用来求发电机的电压变化率、不饱和的同步电抗值等参数。
二、发电机的短路特性（定子绕组的稳态电流I与励磁电流Ii的关系曲线）所谓发电机的短路特性，系指发电机在额定转速下，定子绕组短路时，定子绕组的稳态电流I与励磁电流Ii的关系曲线。
如图2-1-3所示。
短路试验测得的短路特性曲线，不但可以用来求取同步发电机的重要参数饱和的同步电抗与短路比外，在发电厂中，常用它来判断励磁绕组有无匝间短路等故障。
显然，励磁绕组存在匝间短路时，因安匝数的减少，短路特性曲线是会降低的。
三、发电机的外特性（负荷与端电压）所谓发电机的外特性，就是指励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，变更定子负荷电流时，端电压U的变化曲线，即U=f(I)曲线。
在滞后的功率因数情况下cos(θ),当定子电流增加时，电压降落较大，就是由于此时电枢反应是去磁的。
105同步发电机的运行特性及参数测定
i
f
f
9
§10-6 用转差法测同步电机的同步电抗
转差率= 同步转速 转子实际转速
同步转速
转差法：定子加三、相对称电压 U (0.02~0.15)U N if 0，n n1(n 0，n1 0) 测 U 、I 。
if 0 → E0 0 0 U Ira jId xd jIq xq
U
F Ff 1 Fa
E U I x
Ff 1 F Fa
Ff F Ka Fa
Fa
F
i f i f i fa
Ff 1
Fa
I
i fa ：电枢反应磁势的等效励磁电流。 4
U
E U I x
B
i f i f i fa
E
Ix
C
A i fa
F
U N
空载特性 零功率因数特性
K
0
i fk
注意：由于电机短路时，0 磁路不饱和，所以得到的
if
if
xd 为不饱和值。此时，E0 从气隙线获得。
7
⒊ 短路比 Kc ：由空载特性和短路特性求取。
定义
Kc
I kN
if
i
f
时
0
IN
Ik E0 E0气隙线if 0 Nhomakorabeai fk
U0 Ik
U
时
N
I
时
N
U N
空载特性 短路特性
Kc
I kN IN
if
if
△AEF：特性三角形，普梯三角形
5
四、参数测取 ⒈ 漏抗X ：由空载特性和零功率因数特性求取。
x
EA(相值) I (相值)
OF OK
U
普梯电抗 xp x ， 负载时，转子漏磁 B 比空载时大，实际
同步发电机的稳态运行特性及
2020/3/30
38
第三节 稳态参数的实验测定
转差法测量同步电抗的实验步骤：
• 励磁绕组开路（或经大电阻短路，以防过电压）， If=0；
• 用外力拖动转子转动，使n接近n1，转差率s <1%； • 定子绕组外加额定频率三相对称电压(低压0.02～
0.15UN)，测量定子电压及对应电流。用示波器拍摄 转子励磁绕组开路电压、定子电压和电流波形。
• 旋转磁场轴线与d 轴一致时，磁阻最小，xd最大，定 子电流最小Imin，由于供电线路压降最小，故定子每 端电压为最大Umax，忽略定子电阻，则
E0 IK
2020/3/30
短路的等效电路
16
xd的不饱和值的求取
同步电抗简单测量方法：
➢ 同步机在同步转速下运转，测开路和短路特性。
➢ 在同一坐标纸上绘成曲线，并作出气隙线。
➢ 选一固定的If，求对应 的Ik和对应于气隙线上 的E0，则同步电抗：
xd(不饱和)= E0/Ik
U 0，I E0
E0 UN
2020/3/30
20
短路比的确定
kC
Ik IN
I
f（0 U0
U
）
N
I f（N Ik
I
）
N
短路比又可定义成：
空载时使空载电压为额定值的励磁电流If0与短路 时使短路电流为额定值的励磁电流IfN的比值。
短路比与不饱和电抗的关系
Ik E0 / xd
kc
E0 / xd IN
E0 /U N IN xd /U N
零功率因数负载特性：
n n1; I IN ;cos 0;U f (I f )
同步发电机的参数测定和运行特性
Electrical Machinery
自动化系温志明
2019
同步发电机的参数测定和运行特性
电机学
本节内容
空载、短路特性 转差法求Xd和Xq；短路比的概念（补充） 外特性、调整特性、效率特性
2
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
同步发电机的参数测定和运行特性
电机学
空载特性的工程应用
同步发电机的参数测定和运行特性
① 将设计好的电机的空载特性与常规空载 特性相比较，如果两者接近，说明电机设计合 理，反之，则说明该电机的磁路过于饱和或者材 料没有充分利用。
如太饱和，将使励磁绕组用铜过多，且电压 调节困难
如饱和度太低，则负载变化时电压变化较 大，且铁心利用率较低，铁心耗材较多。
20
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
负载特性曲线
同步发电机的参数测定和运行特性
零功率因数特性（2） ： cosθ =0的负载特性
•纯感性负载，纯去磁作用的 电枢反应
Faq=0,Fad=Fa 合成磁势
矢量（相量）关系变成了代数关系
F Ff kadFad
电枢磁势Fa正比于电枢电流I=Ik
Fa Ik
短路特性是一直线
If F f1 F F a Ik
15
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
短路特性曲线
Ik
U=0
同步发电机的参数测定和运行特性
稳态短路时，电枢反应为纯去磁作
用，电机的磁通和感应电势较小，
19
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
同步发电机的运行原理
If
Ff
If Nf
0 f
E0 4.44 fNkN10
只增加磁极部分 的饱和程度
第四页，编辑于星期六：二十点 二分。
一、空载运行时的主磁通
空载运行时气隙磁场仅由转子励磁磁动 势单独建立，磁场的强弱仅由励磁电 流大小决定。
第五页，编辑于星期六：二十点 二分。
二、带对称负载时的主磁通
负载运行时，定子 绕组中有电流流过， 便会产生电枢基波 旋转磁动势。
说明：
E0、ψ的公式同样适用于隐极电机，只要令
个锐角，此时电
枢反应性质为交
轴电枢反应。
第十五页，编辑于星期六：二十点 二分。
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应 l 交轴电枢反应，即交磁作用。 l 电枢磁场与转子励磁绕组相互作用产生的电
磁力f1，在转子上产生的电磁转矩与转子的转 向相反，对发电机起制动作用。 l 要想维持转速不变，就要相应地增加原动机的 输入机械功率。
Φδ= Φ0+ Φa ； E δ=E0+Ea 当磁路饱和时，磁场不再满足线性叠加条
件，但由安培环路定律可知磁动势是可以 叠加的，所以要先求合成气隙磁动势 Fδ=Ff+Fa ，再由Fδ求出Φδ、 Eδ 。
第二十六页，编辑于星期六：二十点 二分。
一、隐极同步发电机
现在只讨论磁路不饱和情况。
同步发电机内的电磁关系如下：
三、电枢反应
5、 -90°<ψ<0° 时的电枢反应
F
Fa
Faq
1
E0
d轴
I Iq
Ff
B0 (0 ) Fad Id
时空矢量图
• 既有交轴电枢 反应，又有直 轴增磁电枢反 应。
同步电机的运行特性
同步发电机的运行特性同步发电机对称稳态运行时，保持转速为额定转速，端电压、电枢电流和励磁电流的变化关系。
一、空载特性1. 定义电枢绕组开路(空载)，保持转子转速为额定转速，电枢端电压U0(空载时即激磁电动势E0)随励磁电流If的变化曲线。
.2. 空载特性曲线见图6-113. 原因：交流绕组电动势公式。
4. 作用：判断同步发电机定子铁心的性能与故障。
二、短路特性1.定义：电枢绕组三相短接(短路，端电压U=0)，保持转子转速为额定转速，电枢电流I随励磁电流If的变化曲线。
2.短路特性曲线：见图6-243.原因：忽略电枢绕组的电阻Ra ，可认为短路电流为纯感性，即，则即此时，电枢反应的性质为直轴去磁的电枢反应，使气隙磁场不饱和，即。
所以，。
4.作用：配合空载特性求xd见图6-25，求xd 不饱和值，见图6-26，求xd 的饱和值，三、外特性及电压变化率1.定义保持转子转速为额定转速，且励磁电流 If 和负载功率因数cosφ不变，发电机端电压U随负载电流I的变化曲线，即U=f (I ) 。
2.外特性曲线见图6-30，负载功率因数不同，外特性曲线不同3.原因感性负载(cosφ =0.8滞后)和纯电阻负载时，外特性曲线是下降的。
这是由于电枢反应去磁作用和漏阻抗压降所引起的。
容性负载(cosφ=0.8超前)时，外特性曲线可能上升。
这是由于电枢反应助磁作用抵消漏阻抗压降使端电压下降的影响使端电压上升。
4.电压调整率调节发电机的励磁电流，使电枢电流为额定电流、功率因数为额定功率因数，端电压为额定电压，此时的励磁电流为额定励磁电流IfN。
保持励磁电流为IfN，转子转速为额定转速，卸去负载(即I=0)，此时端电压的升高的百分值即为电压调整率，用Δu表示，即Δu= 100%同步电机的电压调整率较大，汽轮发电机通常在(30~48)%，水轮发电机通常在(18~30)%;而变压器的仅有(5~8)%。
四、整特性1.定义保持转子转速为额定转速，发电机端电压为额定电压和负载功率因数cosφ不变，励磁电流If随负载电流I的变化曲线，即If = f(I)。
实验四 三相同步发电机的运行特性
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、cos ≈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）。
（2）按下绿色“闭合”按钮开关，先合上直流电机励磁电源，再合上电枢电源船形开关，启动直流电机M。
同步发电机参数的测量
同步发电机同步发电机参数第13章三相同步发电机的参数测定所属专题：同步发电机发布时间：2014/8/2 15:54:12第13章三相同步发电机的参数测定原理简述各种电抗是定量分析同步电机性能的有用参数。
同步电机的参数主要有；（1）同步电抗等。
本次实验介绍同步发电机中最基本和常用的几个参数的测量方法。
一、同步电抗的求取如前述实验，可通过空载、稳态短路实验求出。
而利用转差率实验可以同时测出凸极式同步电机的直轴、交轴同步电抗的不饱和值。
转差率实验的作法是：把被试同步电机的励磁绕组开路，即不加励磁；原动机拖动转子以接近同步速旋转，约有左右，以避免转子被拖入同步，但其相序须保证电枢旋转磁场的转向与转子转向一致。
此时定子旋转磁场便以转差率速度切割转子。
当定子磁场轴线与转子直轴重合时，电抗达最高值，电枢电流便有最小值。
当定子磁场轴线与转子的交轴重合时，电抗达最低值，而电枢电流便有最大值。
由于线路中电压降的影响，随着电枢电流的变化，定子绕组上测得的电压也有相应的、较小幅度的变动，显然电枢电流有最小值时电压为最大，电枢电流有最大值时电压为最小。
电枢电流和端电压波动的频率正比于转差率。
由于转差率很低，电流表和电压表的指针摆动位置可以被清楚地读取，即记录出各最大电流，电压和最小电流、电压值。
设读取的数据为每相值，则每相同步电抗为：二、负序电抗研究电机不对称运行最有效的方法是对称分量法。
即把不对称的三相电压或三相电流分解为正序、负序和零序分量。
然后对各个分量分别建立方程并求解，最后迭加起来得到最后结果。
对不同相序的电流来说，同步电机的电抗也就有不同数值。
若定子电流为一稳定的对称三相电流，这时定子电流仅有正序分量，所遇到的电抗就是前述的同步电抗，其电抗的测取方法前已介绍。
故正序电抗值等于同步电抗值。
定子三相电流若不对称时则存在负序电流，由于负序电流所产生的旋转磁场与转子转向相反，此反向旋转磁场以两倍同步速度切割转子绕组（包括励磁和阻尼绕组），在其中感应一个两倍频率的交变电势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同步发电机的参数测定和运行特性
电机学
同步发电机的短路特性
发电机三相稳态短路试验时，电枢短路电流Ik 与激磁电流If间的关系曲线。
忽略绕组电阻ra
13
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的短路特性
同步发电机的参数测定和运行特性
影响： 电机磁路处于 不饱和状态。
特性：
区别不同的条件、 参数间关系
(1)空载特性：U0f IfI=0
(2)短路特性：Ik f If U=0
(3)负载特性：UfIf I=const、cosθ=const
(4)外特性： UfI If=const、cosθ=const
(5)调整特性：If fI U=const、cosθ=const
•磁路饱和决定于空气隙中的 合成磁场，忽略漏阻抗压降， 则决定于端电压。
xs
xs UN
IN xs UN
ca ab
IN
•不同的端电压时，xs不同 •当磁路不饱和时，同步电抗 电压为c’a’，比ca大。不饱 和同步电抗的数值比饱和同步 电抗的数值大。
27
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
转差率试验，测定xd、xq
同步发电机的参数测定和运行特性
同步电机由原动机带动，转速接近于同步转速，转子激 磁绕组开路（不加激磁），在定子端子上外施—对称三 相电压。为了避免转子被牵入同步，外施电压约为额定 电压的1/4左右，且使其相序能保证电枢旋转磁场的转 向与转子的转向—致。
调节原动机转速，使约有1％一2％的转差。此时，定子 旋转磁场的轴线交替地与转子直轴和交轴重合。
19
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
负载特性曲线
同步发电机的参数测定和运行特性
端电压与激磁电流间的曲线 U＝f(If)，I=const，
cosθ=const
零功率因数特性（2） ： cosθ=0的负载特性
纯感性负载，纯去磁作用的 电枢反应
负载时实际励磁
c点：对应(U,If)为零功 率因数特性曲线上一点
22
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
空载特性与零功率因数曲线
同步发电机的参数测定和运行特性
电抗三角形abc
如电枢电流保持不变， 三角形大小不变
高ab= Ixσ，底边bc=mn 均正比于电枢电流
同步发电机的参数测定和运行特性
同步电抗：饱和与不饱和值 xd和xq的转差法测定 短路比 漏抗和保梯电抗
25
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步电抗的实验测定
同步发电机的参数测定和运行特性
不饱和同步电抗
短路时不计饱和
E 0凸极jI电kx 机s 的交jIk 轴xd 同步电抗可以利用经验公式求得
E0Φ0 If Ff
6
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的参数测定和运行特性
同步发电机的空载特性
ab
•当励磁电流较小时，由于磁通较 小，电机磁路没有饱和，空载特性 呈直线（将其延长后的射线称为 （气隙线）磁势主要消耗在气隙上
•随着励磁电流的增大，磁路逐渐 饱和，磁化曲线开始进入饱和段。 （向下弯曲）
电机学
同步电机的特性分析基础
对称运行：指电机转速为额定值且保持恒定， 并供给三相对称负载时的一种稳态运行方式
主要变量：电压U、电枢电流I、励磁电流If和 功率因数cosθ
3
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的参数测定和运行特性
同步电机的特性分析基础
If
短路电流不大，三相稳态短 路运行没有危险
0
16
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
隐极同步发电机
同步发电机的参数测定和运行特性
的短路特性分析
E0
U
I
Ra
jI
X s Ff
1
I Ra j I X s
0
短路特性
IO IN
转子侧 转子电流基值——空载电势为额定相电压时的 励磁电流
5
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的空载特性
同步发电机的参数测定和运行特性
当空载运行时（电枢绕组开路，I=0）,空载 电动势E0随转子励磁电流If变化的关系 。
空载特性与电机磁路的磁化曲线具有类似的 变化规律
电枢磁势Fa正比于电枢电流I=Ik
Fa Ik
短路特性是一直线
If F f1 F F a Ik
15
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
短路特性曲线
Ik
U=0Байду номын сангаас
同步发电机的参数测定和运行特性
稳态短路时，电枢反应为纯去磁作
用，电机的磁通和感应电势较小，
28
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的参数测定和运行特性
转差率试验，测定xd、xq
当定子旋转磁场与转子直轴重合时，定子的电抗为xd，此 时电抗最大，定子电流最小，线路压降最小，端电压为最 大。
当定子旋转磁场与转子交轴重合时，定子的电抗为xq，此
凸极同步发电机 的短路特性分析
同步发电机的参数测定和运行特性
90
Id I sin I Iq I cos 0
结论：利用空载特 性和短路特性，可 以求出Xd。
E 0 U IR a jI dX d jI q X q jI dX d jIX d
•铁磁饱和后，需磁势迅速增大， 横向距离bc为铁磁部分的磁压
•为了合理地利用材料，空载额定 电压一般设计在空载特性的弯曲处， 如图中的c点
7
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的空载特性
同步发电机的参数测定和运行特性
饱和系数：
E0*=1时的总磁势与气隙磁势之比，
电机学
Electrical Machinery
自动化系温志明
2019
同步发电机的参数测定和运行特性
电机学
本节内容
空载、短路特性 转差法求Xd和Xq；短路比的概念（补充） 外特性、调整特性、效率特性
2
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
同步发电机的参数测定和运行特性
所以：Xd(不
饱
)和
E0 I
Xd(饱
和)
UN I'
18
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
同步发电机的参数测定和运行特性
电机学
短路特性的测定——短路试验
先将三相电枢绕组在出线端处短接，再起动原动 机将发电机带到同步转速，通入不同数值的激磁 电流If，读取每次相应的短路电流Ik，即得同步 发电机的短路特性。
作同步电机的空载特性
由于存在剩磁，规定用 下降曲线来表示空载特 性。
从1.3UN对应的励磁逐步 减小
9
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
空载特性的实验测定
同步发电机的参数测定和运行特性
剩磁电动势
10
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
时电抗最小，定子电流最大，线路压降最大，端电压为最
小。
计算
xd
Umax Imin
xq
Umin Imax
为不饱和值
1 外施电压低，定子电枢磁场较小 2 无激磁电流，没有转子励磁磁场
29
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
转差率试验，测定xd、xq
同步发电机的参数测定和运行特性
端电压
U E 0Isx E Ix
21
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的参数测定和运行特性
空载特性与零功率因数曲线
mn对应于去磁磁势 kadFad的励磁电流
on：合成磁势
om=mn+om：励磁磁势Ff
an：E——合成电势
ab：Ixσ bn=cm：U=E-Ixσ
磁电流和额定电压决定c点
当电机较大时，将电机并 联于电网，有功调节为零， 调节励磁使发出无功电流 达到IN，即为e点.
短路点e点——（I=IN,U=0） 调节发电机励磁电流，使三相稳定短路电流为额定值
24
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
同步发电机的参数及测定
应用：
正常运行时，电机磁路饱和，d轴气隙小而磁导大，磁路
饱和而使xd减小，分析时应用xd饱和值；短路时，由于电 枢反应的去磁作用，使电机磁路处于不饱和状态，xd用不 饱和值。
q轴：磁路气隙较长，磁导小，磁路不饱和，xq取不饱和 值。
20
电机学教案， 太原工业学院自动化系 温志明，wasxty_99@
电机学
负载特性曲线
同步发电机的参数测定和运行特性
零功率因数特性（2） ： cosθ =0的负载特性