三相同步发电机的运行特性实验
电机及电气技术实验台三相同步发电机的运行特性实验可以用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。
电动机及电气技术实训台三相同步发电动机的运行特性实训
一、实训目的
1、用实训方法测量同步发电动机在对称负载下的运行特性。
2、由实训数值计算同步发电动机在对称运行时的稳态功能数值。
二、预习要点
1、同步发电动机在对称负载下有哪些基础特性？
2、这些基础特性各在什么情况下测得？
3、怎样用实训数值计算对称运行时的稳态功能数值？
三、实训内容
1、测量电枢绕组实际冷态直线DC电阻。
2、空载实训：在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性弯弯曲线U0=f(If)。
3、三相短路实训：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性弯弯曲线IK=f(If)。
4、外特性：在n=nN、If=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性弯弯曲线U=f(I)。
6、调动特性：在n=nN、U=UN、cosφ=1的条件下，测取调动特性弯弯曲线If=f(I)。
四、实训方法
1、实训设备
2、屏上挂式模型块件排列顺序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ32、DQ22、DQ31、DQ26、DQ27
3、测量电枢绕组实际冷态直线DC电阻
被试电动机为三相同步电动机，选用DQ14。
被试电动机为三相同步电动机，选用DQ14。作为同步发电动机使用时PN(W)=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，绝缘等级E级。
测量与计算方法参见实训4-1。记录室温。测量数值记录于表5-1中。
表5-1 室温 ℃
图5-1 三相同步发电动机实训接线图
4、空载实训
(1) 按图5-1接线，校正直线DC测功机ＭＧ按他励方法联接，用作电动机拖动三相同步发电动机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(UN=220V)。Rf2用DQ26集合套件上的90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，Rst用DQ29 上的180Ω电阻值，Rf1用DQ29上的1800Ω电阻值。开关S1选用DQ31箱式挂式模型块件。
(2) 调动DQ32上的同步励磁电源（调到约14V）串接的Rf2至大位置。调动MG的电枢串联电阻Rst至大值，MG的励磁调动电阻Rf1至小值。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，查验控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关全部须在"关"断的位置，作好实训开机准备。
(3) 接通控制屏上的电源总开关，按下"启动"按钮,接通励磁电源开关，看到电流（A）（A）表A2有励磁电流（A）（A）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Rst调至小，调动Rf1使MG转动速度达到同步发电动机的规格限定转动速度1500 r/min并保持恒定。
(4) 接通GS励磁电源，调动GS励磁电流（A）（A）(必须单方向调动)，使If单方向递增至GS输出电压（V）（V）U0≈1.3UN为止。
(5) 单方向减小GS励磁电流（A）（A），使If单方向减至零值为止，读取励磁电流（A）（A）If和相应的空载电压（V）（V）U0。
(6) 共取数值7～9组并记录于表5-2中。
表5-2 n=nN=1500r/min I=0
在用实训方法测量同步发电动机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不一样，当单方向改变励磁电流（A）（A）If从零到某一大值，再反过来由此大值减小到零时将得到上升和下降的二条不一样弯弯曲线,如图5-2。二条弯弯曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞情况。测量功能数值时使用下降弯弯曲线，其高点取U0≈1.3UN，如剩磁电压（V）（V）较高，可延伸弯弯曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝对值Δif0应作为校正量，在全部试验测得的励磁电流（A）（A）数值上加上此值，即得经过原点之校正弯弯曲线，如图5-3所示。
注意事项：
(1) 转动速度要保持恒定。
(2) 在规格限定电压（V）（V）附近测量点相应多些。
图5-2上升和下降二条空载特性
图5-3校正过的下降空载特性
5、三相短路试验
(1) 调动ＧＳ的励磁电源串接的Rf2至大值。调动电动机转动速度为规格限定转动速度1500r/min，而而且保持恒定。
(2) 接通GS的励磁电源（调到约14V左右），调动Rf2使GS输出的三相线电压（V）（V）(即三只电压（V）（V）表V的读数)小，然后把GS输出三端点短接，即把三只电流（A）（A）表输出端短接。
(3) 调动GS的励磁电流（A）（A）If使其定子电流（A）（A）IK=1.2IN，读取GS的励磁电流（A）（A）值If和相应的定子电流（A）（A）值IK。
(4) 减小GS的励磁电流（A）（A）使定子电流（A）（A）减小，直至励磁电流（A）（A）为零，读取励磁电流（A）（A）If和相应的定子电流（A）（A）IK。
(5) 共取数值5～6组并记录于表5-3中。
表5-3 U=0V； n＝nN=1500r/min
6、测同步发电动机在纯电阻负载时的外特性
(1) 把三相可变电阻器RL接成三相Y接法，每相用DQ27集合套件上的900Ω与900Ω串联，调动其阻值为大值。
(2) 按他励直线DC电动机的起动步骤起动MG，调动电动机转动速度达同步发电动机规格限定转动速度1500 r/min，而而而且保持转动速度恒定。
(3)断开开关S2，合上S1，电动机GS带三相纯电阻负载运行。
(4) 接通14V励磁电源，调动Rf2和负载电阻RL使同步发电动机的端电压（V）（V）达规格限定值220伏而而且负载电流（A）（A）亦达规格限定值。
(5) 保持这时的同步发电动机励磁电流（A）（A）If恒定不变，调动负载电阻RL，测同步发电动机端电压（V）（V）和相应的平衡负载电流（A）（A），直至负载电流（A）（A）减小到零，测出整条外特性。
(6) 共取数值5～6组并记录于表5-4中。
表5-4 n＝nN=1500r/min If= A cosφ=1
7、测同步发电动机在纯电阻负载时的调动特性
(1)发电动机接入三相电阻负载RL，调动RL使阻值达大，电动机转动速度仍为规格限定转动速度1500 r/min而而且保持恒定。
(2) 调动Rf2使发电动机端电压（V）（V）达规格限定值220伏而而且保持恒定。
(3) 调动RL阻值，以改变负载电流（A）（A），读取相应励磁电流（A）（A）If及负载电流（A）（A），测出整条调动特性。
(4) 共取数值4～5组记录于表5-5中。
表5-5 U=UN=220V n=nN=1500r/min
五、实训报告
1、按照实训数值绘出同步发电动机的空载特性。
2、按照实训数值绘出同步发电动机短路特性。
4、按照实训数值绘出同步发电动机的外特性。
5、按照实训数值绘出同步发电动机的调动特性。
6、由空载特性和短路特性求取电动机定子漏抗Xσ和特性三角形。
7、由零功率（W）（W）因数特性和空载特性确定电动机定子保梯电抗。
8、运用空载特性和短路特性确定同步电动机的直轴同步电抗Xd(不饱和值)。
10、求短路比。
11、由外特性试验数值求取电压（V）（V）调动率ΔU%。
六、思考题
1、定子漏抗Xσ和保梯电抗Xp它们各代表什么功能数值？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（W）（W）因数的负载特性和实训测量试验特性是否有差别？造成这差别的因素是什么？
一、实训目的
1、用实训方法测量同步发电动机在对称负载下的运行特性。
2、由实训数值计算同步发电动机在对称运行时的稳态功能数值。
二、预习要点
1、同步发电动机在对称负载下有哪些基础特性？
2、这些基础特性各在什么情况下测得？
3、怎样用实训数值计算对称运行时的稳态功能数值？
三、实训内容
1、测量电枢绕组实际冷态直线DC电阻。
2、空载实训：在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性弯弯曲线U0=f(If)。
3、三相短路实训：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性弯弯曲线IK=f(If)。
4、外特性：在n=nN、If=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性弯弯曲线U=f(I)。
6、调动特性：在n=nN、U=UN、cosφ=1的条件下，测取调动特性弯弯曲线If=f(I)。
四、实训方法
1、实训设备
| 序 号 | 型 号 | 名 称 | 数 量 |
| 1 | DQ03-1 | 电动机导轨、旋转编码器及数字显露转动速度表 | 1件 |
| 2 | DQ19 | 校正直线DC测功机 | 1件 |
| 3 | DQ14 | 三相同步电动机 | 1件 |
| 4 | DQ44 | 数/模交流ACAC电流（A）（A）表 | 1件 |
| 5 | DQ45 | 数/模交流ACAC电压（V）（V）表 | 1件 |
| 6 | DQ25 | 智能型功率（W）（W）、功率（W）（W）因数表 | 1件 |
| 7 | DQ22 | 直线DC数字电压（V）（V）、mAmA毫安、安培表 | 1件 |
| 8 | DQ26 | 三相可调电阻器 | 1件 |
| 9 | DQ27 | 三相可调电阻器 | 1件 |
| 10 | DQ29 | 可调电阻器、电容器 | 1件 |
| 11 | DQ31 | 波动线测量试验及开关板 | 1件 |
| 12 | DQ32 | 旋转灯、并网开关、同步机励磁电源 | 1件 |
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ32、DQ22、DQ31、DQ26、DQ27
3、测量电枢绕组实际冷态直线DC电阻
被试电动机为三相同步电动机，选用DQ14。
被试电动机为三相同步电动机，选用DQ14。作为同步发电动机使用时PN(W)=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，绝缘等级E级。
测量与计算方法参见实训4-1。记录室温。测量数值记录于表5-1中。
表5-1 室温 ℃
| 绕 组 Ⅰ | 绕 组 Ⅱ | 绕 组 Ⅲ | |||||||
| I（mA） | |||||||||
| U（V） | |||||||||
| R（Ω） | |||||||||
图5-1 三相同步发电动机实训接线图
4、空载实训
(1) 按图5-1接线，校正直线DC测功机ＭＧ按他励方法联接，用作电动机拖动三相同步发电动机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(UN=220V)。Rf2用DQ26集合套件上的90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，Rst用DQ29 上的180Ω电阻值，Rf1用DQ29上的1800Ω电阻值。开关S1选用DQ31箱式挂式模型块件。
(2) 调动DQ32上的同步励磁电源（调到约14V）串接的Rf2至大位置。调动MG的电枢串联电阻Rst至大值，MG的励磁调动电阻Rf1至小值。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，查验控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关全部须在"关"断的位置，作好实训开机准备。
(3) 接通控制屏上的电源总开关，按下"启动"按钮,接通励磁电源开关，看到电流（A）（A）表A2有励磁电流（A）（A）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Rst调至小，调动Rf1使MG转动速度达到同步发电动机的规格限定转动速度1500 r/min并保持恒定。
(4) 接通GS励磁电源，调动GS励磁电流（A）（A）(必须单方向调动)，使If单方向递增至GS输出电压（V）（V）U0≈1.3UN为止。
(5) 单方向减小GS励磁电流（A）（A），使If单方向减至零值为止，读取励磁电流（A）（A）If和相应的空载电压（V）（V）U0。
(6) 共取数值7～9组并记录于表5-2中。
表5-2 n=nN=1500r/min I=0
| 序 号 | |||||||||||
| U0（V） | |||||||||||
| If（A） |
注意事项：
(1) 转动速度要保持恒定。
(2) 在规格限定电压（V）（V）附近测量点相应多些。
图5-2上升和下降二条空载特性
图5-3校正过的下降空载特性
5、三相短路试验
(1) 调动ＧＳ的励磁电源串接的Rf2至大值。调动电动机转动速度为规格限定转动速度1500r/min，而而且保持恒定。
(2) 接通GS的励磁电源（调到约14V左右），调动Rf2使GS输出的三相线电压（V）（V）(即三只电压（V）（V）表V的读数)小，然后把GS输出三端点短接，即把三只电流（A）（A）表输出端短接。
(3) 调动GS的励磁电流（A）（A）If使其定子电流（A）（A）IK=1.2IN，读取GS的励磁电流（A）（A）值If和相应的定子电流（A）（A）值IK。
(4) 减小GS的励磁电流（A）（A）使定子电流（A）（A）减小，直至励磁电流（A）（A）为零，读取励磁电流（A）（A）If和相应的定子电流（A）（A）IK。
(5) 共取数值5～6组并记录于表5-3中。
表5-3 U=0V； n＝nN=1500r/min
| 序 号 | |||||||
| IK（A） | |||||||
| If （A） |
(1) 把三相可变电阻器RL接成三相Y接法，每相用DQ27集合套件上的900Ω与900Ω串联，调动其阻值为大值。
(2) 按他励直线DC电动机的起动步骤起动MG，调动电动机转动速度达同步发电动机规格限定转动速度1500 r/min，而而而且保持转动速度恒定。
(3)断开开关S2，合上S1，电动机GS带三相纯电阻负载运行。
(4) 接通14V励磁电源，调动Rf2和负载电阻RL使同步发电动机的端电压（V）（V）达规格限定值220伏而而且负载电流（A）（A）亦达规格限定值。
(5) 保持这时的同步发电动机励磁电流（A）（A）If恒定不变，调动负载电阻RL，测同步发电动机端电压（V）（V）和相应的平衡负载电流（A）（A），直至负载电流（A）（A）减小到零，测出整条外特性。
(6) 共取数值5～6组并记录于表5-4中。
表5-4 n＝nN=1500r/min If= A cosφ=1
| U（V） | ||||||||||||||
| I（mA） | ||||||||||||||
(1)发电动机接入三相电阻负载RL，调动RL使阻值达大，电动机转动速度仍为规格限定转动速度1500 r/min而而且保持恒定。
(2) 调动Rf2使发电动机端电压（V）（V）达规格限定值220伏而而且保持恒定。
(3) 调动RL阻值，以改变负载电流（A）（A），读取相应励磁电流（A）（A）If及负载电流（A）（A），测出整条调动特性。
(4) 共取数值4～5组记录于表5-5中。
表5-5 U=UN=220V n=nN=1500r/min
| I（A） | |||||
| If（A） |
1、按照实训数值绘出同步发电动机的空载特性。
2、按照实训数值绘出同步发电动机短路特性。
4、按照实训数值绘出同步发电动机的外特性。
5、按照实训数值绘出同步发电动机的调动特性。
6、由空载特性和短路特性求取电动机定子漏抗Xσ和特性三角形。
7、由零功率（W）（W）因数特性和空载特性确定电动机定子保梯电抗。
8、运用空载特性和短路特性确定同步电动机的直轴同步电抗Xd(不饱和值)。
10、求短路比。
11、由外特性试验数值求取电压（V）（V）调动率ΔU%。
六、思考题
1、定子漏抗Xσ和保梯电抗Xp它们各代表什么功能数值？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（W）（W）因数的负载特性和实训测量试验特性是否有差别？造成这差别的因素是什么？
