实验九 三相同步发电机的并联运行

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。

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。

交流电压表、电流表、功率表的选择同实验3.1（异步电动机的工作特性）。

同步电机励磁电源固定在控制屏的右下部。

工作原理：三相同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条件。

（1）发电机的频率和电网频率要相同，即f II=f I；

（2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即E oII=U I;

（3）发电机和电网的相序要相同；

为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。

实验步骤：

（1）三相调压器旋钮逆时针到底，开关S2断开，S1合向“1”端，确定“可调直流稳压电源”和“直流电机励磁电源”船形开关均在断开位置，合上绿色“闭合”按钮开关，调节调压器旋钮，使交流输出电压达到同步发电机额定电压U N=220伏。

（2）直流电动机电枢调节电阻R st调至最大，励磁调节电阻R f调至最小，先合上直流电机励磁电源船形开关，再合上可调直流稳压电源船形开关，起动直流电动机M03，并调节电机转速为1500r/min。

（3）开关S1合向“2”端，接通同步电机励磁电源，调节同步电机励磁电流I f，使同步发电机发出额定电压220伏。

（4）观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组灯同时发亮，同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应先停机，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动电动机。

（5）当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁电流I f使同步发电机电压和电网电压相同。再细调直流电动机转速，使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，此时接通整步表直键开关，观察整步表V表和Hz表指在中间位置，S表指针逆时针缓慢旋转。

（6）待A相灯熄灭时合上并网开关S2，把同步发电机投入电网并联运行。

（7）停机时应先断开整步表直键开关，断开并网开关S2，将R st调至最大，三相调压器逆时针旋到零位，并先断开电枢电源后断开直流电机励磁电源。

2．三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

（1）按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。

（2）并网以后，调节直流电动机的励磁电阻R f和同步电机的励磁电流I f，使同步发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励磁电流I f=I fo。

（3）保持这一励磁电流I f不变，调节直流电动机的励磁调节电阻R f，使其阻值增加，这时同步发电机输出功率P2增加。

（3）在同步电机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数，共取数据6~7组记录于表4-9中。

表中：I=

3C

B A I

I

I+

+

P2=P I+P II

UI

P 3cos 2=

ϕ

3．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节

（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V 形曲线。 a ．按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 b ．保持同步发电机的输出功率P 2≈0。

c ．先调节同步发电机励磁电流I f ，使I f 上升，发电机定子电流随着I f 的增加上升到额定电流，并调节R st 保持P 2≈0。记录此点同步发电机励磁电流I f 、定子电流I o 。

d ．减小同步电机励磁电流I f 使定子电流I 减小到最小值，记录此点数据。

e ．继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额定电流。

f ．分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-10组记录表4-10中。

表4-10 n=1500r/min U=220V P

表中：I=

3

C

B A I I I ++ （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。

a ．按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。

b ．保持同步发电机的输出功率P 2等于0.5倍额定功率。

c ．先调节同步发电机励磁电流I f ，使I f 上升，发电机定子电流随着I f 的增加上升到额定电流。记录此点同步发电机励磁电流I f 、定子电流I o 。

d ．减小同步电机励磁电流I f 使定子电流I 减小到最小值，记录此点数据。

e ．继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额定电流。

f ．分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-10组记录表4-11中。