三相同步发电机实验(手动)

同步发电机运行

实验指导书王庆华贺秋丽编

广西大学电气工程学院

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

额定功率7.5KW

额定电压DC220V

额定电流41A

额定转速1500r/min

额定励磁电压DC220V

额定励磁电流0.98A(6、7、8号机组为0.5A)

同步发电机

型号T2-54-55

额定功率5KW

额定电压AC400V(星接)

额定电流9.08A

额定功率因数0.8

空载励磁电流 2.9A

额定励磁电流5A

直流电动机-同步发电机组接线如图一所示。发电机通过空气开关2QS和接触器2KM可与系统并列，发电机机端装有电压互感器1TV和电流互感器1TA，供测量、同期用，系统侧装有单相电压互感器2TV作同期用，两侧电压通过转换开关6SA接入同期表S（MZ-10）。

发电机励磁电源可以取自380V电网（他励方式），也可以取自机端（自励方式），通过4QS进行切换，交流电源经励磁变压器CB降压隔离后，经分立元件整流装置或模

块式晶闸管SCR-L变为直流，再通过灭磁开关3KM供电给发电机励磁绕组FLQ，励磁电流通过调压按钮或电位器2WR进行调节。Rm为灭磁电阻，通过3KM的常闭触点与励磁绕组FLQ并接。

发电机组上面有一台用皮带带动的原作为励磁机用的直流发电机，在其励磁绕组加上恒定的直流电压（从开关稳压电源引来），则电枢上的电压正比于发电机组的转速，故用一只直流电压表即可测量发电机转子转速。

直流电动机的电枢电源来自电网380V交流电压，经空气开关1QS和接触器1KM 供电给模块式晶闸管SCR-T变为直流，电枢电压通过调速按钮或电位器1WR进行调节。直流电动机的励磁电源来自电网220V交流电压，经单相调压器1TB和整流块整流后供给励磁绕组B1-B2，调节调压器的输出电压可调节励磁电流。调节电枢电压或励磁电流可以调速。

发电机组控制屏屏面上装有各种仪表、控制开关、按钮、指示灯等，图一对二次控制信号回路并没有画全，屏后接线和控制回路接线可参考实验室提供的详图。

三、实验内容

实验一电动机- 发电机组的接线

注意：以下各项都要在现场找到并认识相关设备的构造。

1）直流电动机的接线

（1）电动机励磁回路的作用及其接线；

（2）电动机励磁电流的调节方法；

（3）电动机电枢回路的接线；

（4）三相桥式整流模块SCR-T的作用，电动机调速方法；

（5）电抗器DK的作用；

（6）分流器3FL的作用和原理；

（7）3QS和1KM的联锁接线和作用；

（8）熟悉控制屏上电动机的操作设备及仪表。

2）同步发电机的接线

（1）发电机定子回路接线，2QS和2KM的作用；

（2）电压互感器1TV、2TV和电流互感器1TA的作用和接线；

（3）发电机的励磁方式，4QS的作用和接线；

（4）发电机电压的建立和调节，励磁变压器CB的作用和接线；

（5）SCR-L直流输出端并接一只二极管的作用；

（6）3KM的作用，其常闭触点串Rm接励磁线圈的作用；

（7）机组速度测量的原理；

（8）三相组合式同期表的作用、外部结构和背后接线；

（9）熟悉控制屏上发电机的操作设备及仪表。

实验二发电机组的起动和同步电抗Xd测定

（一）机组起动

1）起动前，所有开关在断开状态，电位器1WR、2WR和调压器1TB在零位。

2）合上开关1QS，用电压转换开关2SA检测电网三相电压是否基本平衡，电动机调速屏面上的绿灯应点亮；

U

AB = V， U

BC

= V， U

CA

= V

3）合上电动机励磁电源开关3QS，调节调压器1TB 使电动机励磁电流为额定值，注意各机组额定值不同，可看铭牌或由老师告知；

4）在确认电动机励磁电流为额定值后,按下按钮1SB1使1KM合闸，电动机调速屏面上的红灯应点亮，1KM合闸线圈回路串有3QS的一对常开触点连锁；

5）将1SA放到手动位置，旋转电位器1WR缓慢升高电枢电压，使电动机起动并逐渐升至额定转速1500r/min（相当于转速表30V），起动过程要监视机组的声音以及电枢电压表、电流表、转速表的指示是否正常；

6）用万用表测量机端三相剩余电压（在屏后右侧端子排相应端子上测），计算与额定电压的百分比；

U AB = V， U

BC

= V， U

CA

= V

7）用万用表测量电动机电枢回路所串电抗器的直流电压和交流电压，分析两者为什么差别很大。

U

DC = V， U

AC

= V

（二）空载试验

1）将4QS扳向他励，发电机为他励励磁方式，合上2QS给上他励电源，操作3SA开关使3KM合闸，用万用表检测励磁变压器CB两侧电压是否正常；

U

AB = V， U

BC

= V， U

CA

= V

U

ab = V， U

bc

= V， U

ca

= V

2）旋转电位器2WR缓慢升高发电机电压，观察表计的指示是否正常，三相电压是否平衡；

注意：在升压过程中当机端电压低于300V时，频率表指针可能打到头，这是正常现象，待电压升至300V以上时指针会回到正常值。

3）观察发电机建压后机组的转速是否有微小变化，记录空载励磁电流；

n o= r/nin，n[o]= r/nin，I FO = A

4）旋转电位器2WR将电压降至零后，再旋转电位器2WR单向调节励磁电流，使发电机电压单调增加直至450V，然后单调减小励磁电流直至零，记录励磁电流I F和定子端电压U G，注意试验中电机的转速要维持恒定额定转速。