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。

调节R st至最小，并调节可调直流稳压电源（电枢电压）和磁场调节电阻R f，使直流电机M转速达到同步发电机的额定转速1500s/min并保持恒定。

（3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节同步电机励磁电流I f（注意必须单方向调节），使I f单方向递增至发电机输出电压U0≈1.3U N为止。在这范围内，读取同步发电机励磁电流I f和相应的空载电压Uo，测取7-8组数据填入表4-1中。

（4）减小同步电机励磁电流，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。填入表4-2中。

注意事项：

（1）转速保持n=n N=1500r/min恒定。

（2）在额定电压附近读数相应多些。

2．三相短路试验。

（1）同步电机励磁电流源调节旋钮逆时针到底，按空载试验方法调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。

（2）用短接线把发电机输出三端点短接，合上同步电机励磁电源船形开关，调节同步电机的励磁电流I f ，使其定子电流I K = 1.2I N，读取同步电机的励磁电流I f和相应的定子电流值I K。

（3）减小发电机的励磁电流I f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，共取数据7-8组并记录于表4-3中。

3．纯电感负载特性

实验步骤：

（1）未上电源前，把同步电机磁励电源调节旋钮逆时针调到底，调节可变电抗器使其阻抗达到最大，同时折除同步电机定子端的短接线。

（2）按空载试验方法起动直流电动机M03，调节发电机的转速达1500 r/min，并保持恒定。开关S2扳向“1”端，使电机带纯电感负载运行。

（3）调节直流电动机的磁场调节电阻R f和可变电抗器使同步发电机端电压接近1.1倍额定电压且电流为额定电流，读取端电压值和励磁电流值。

（4）每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电流值保持恒定为额定电流。读取端电压和相应的励磁电流。测取7-8组数据并记录于表4-4中。

六．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.根据实验数据绘出同步发电机的纯电感负载特性。

4.由空载特性和短路特性求取电机定子漏抗Xσ和特性三角形。

5.由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。

6.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）。

7.利用空载特性和纯电感负载特性确定同步电机的直轴同步电抗X d（饱和值）。

8.求短路比。

七．思考题

1.定子漏抗Xσ和保梯电抗X p它们各代表什么参数？它们的差别是怎样产生的？

2.由空载特性和特性三角形用作图法求得的零功率因数的负载特性和实测特性是否有差别？造成这差别的因素是什么？