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電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1、用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下的運(yùn)行特性。
2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下有哪些基本特性？
2、這些基本特性各在什么情況下測(cè)得？
3、怎樣用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)？
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻。
2、空載實(shí)驗(yàn)：在n=n_N、I=0的條件下，測(cè)取空載特性曲線U₀=f(I_f)。
3、三相短路實(shí)驗(yàn)：在n=n_N、U=0的條件下，測(cè)取三相短路特性曲線I_K=f(I_f)。
4、外特性：在n=n_N、I_f=常數(shù)、cosφ=1和cosφ=0.8(滯后)的條件下，測(cè)取外特性曲線U=f(I)。
6、調(diào)節(jié)特性：在n=n_N、U=U_N、cosφ=1的條件下，測(cè)取調(diào)節(jié)特性曲線I_f=f(I)。
四、實(shí)驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)	型號(hào)	名稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	電機(jī)導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表	1件
2	DQ19	校正直流測(cè)功機(jī)	1件
3	DQ14	三相同步電機(jī)	1件
4	DQ44	數(shù)/模交流電流表	1件
5	DQ45	數(shù)/模交流電壓表	1件
6	DQ25	智能型功率、功率因數(shù)表	1件
7	DQ22	直流數(shù)字電壓、毫安、安培表	1件
8	DQ26	三相可調(diào)電阻器	1件
9	DQ27	三相可調(diào)電阻器	1件
10	DQ29	可調(diào)電阻器、電容器	1件
11	DQ31	波形測(cè)試及開關(guān)板	1件
12	DQ32	旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源	1件

2、屏上掛件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ32、DQ22、DQ31、DQ26、DQ27
3、測(cè)定電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直流電阻
被試電機(jī)為三相同步電機(jī)，選用DQ14。
被試電機(jī)為三相同步電機(jī)，選用DQ14。作為同步發(fā)電機(jī)使用時(shí)P_N(W)=170W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.45A， n_N(r/min)= 1500，U_fN（V）=14V，I_fN（A）=1.2A，絕緣等級(jí)E級(jí)。
測(cè)量與計(jì)算方法參見實(shí)驗(yàn)4-1。記錄室溫。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表5-1中。
表5-1 室溫 ℃

	繞組 Ⅰ	繞組 Ⅱ	繞組 Ⅲ
I（mA）
U（V）
R（Ω）

圖5-1 三相同步發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖
4、空載實(shí)驗(yàn)
(1) 按圖5-1接線，校正直流測(cè)功機(jī)ＭＧ按他勵(lì)方式聯(lián)接，用作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)三相同步發(fā)電機(jī)ＧＳ旋轉(zhuǎn)，ＧＳ的定子繞組為Y形接法(U_N=220V)。R_f2用DQ26組件上的90Ω與90Ω串聯(lián)加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值，R_st用DQ29 上的180Ω電阻值，R_f1用DQ29上的1800Ω電阻值。開關(guān)S₁選用DQ31掛箱。
(2) 調(diào)節(jié)DQ32上的同步勵(lì)磁電源（調(diào)到約14V）串接的R_f2至最大位置。調(diào)節(jié)MG的電樞串聯(lián)電阻R_st至最大值，MG的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻R_f1至最小值。開關(guān)S₁、S₂均斷開。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)退到零位，檢查控制屏上的電源總開關(guān)、電樞電源開關(guān)及勵(lì)磁電源開關(guān)都須在“關(guān)”斷的位置，作好實(shí)驗(yàn)開機(jī)準(zhǔn)備。
(3) 接通控制屏上的電源總開關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕,接通勵(lì)磁電源開關(guān)，看到電流表A₂有勵(lì)磁電流指示后，再接通控制屏上的電樞電源開關(guān),起動(dòng)MG。MG起動(dòng)運(yùn)行正常后, 把R_st調(diào)至最小，調(diào)節(jié)R_f1使MG轉(zhuǎn)速達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1500 r/min并保持恒定。
(4) 接通GS勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)GS勵(lì)磁電流(必須單方向調(diào)節(jié))，使I_f單方向遞增至GS輸出電壓U₀≈1.3U_N為止。
(5) 單方向減小GS勵(lì)磁電流，使I_f單方向減至零值為止，讀取勵(lì)磁電流I_f和相應(yīng)的空載電壓U₀。
(6) 共取數(shù)據(jù)7～9組并記錄于表5-2中。
表5-2 n=n_N=1500r/min I=0

序號(hào)
U₀（V）
I_f（A）

在用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定同步發(fā)電機(jī)的空載特性時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不同，當(dāng)單方向改變勵(lì)磁電流I_f從零到某一最大值，再反過來由此最大值減小到零時(shí)將得到上升和下降的二條不同曲線,如圖5-2。二條曲線的出現(xiàn)，反映鐵磁材料中的磁滯現(xiàn)象。測(cè)定參數(shù)時(shí)使用下降曲線，其最高點(diǎn)取U₀≈1.3U_N，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點(diǎn)的橫座標(biāo)絕對(duì)值Δi_f0應(yīng)作為校正量，在所有試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)上加上此值，即得通過原點(diǎn)之校正曲線，如圖5-3所示。
注意事項(xiàng)：
(1) 轉(zhuǎn)速要保持恒定。
(2) 在額定電壓附近測(cè)量點(diǎn)相應(yīng)多些。

圖5-2上升和下降二條空載特性

圖5-3校正過的下降空載特性
5、三相短路試驗(yàn)
(1) 調(diào)節(jié)ＧＳ的勵(lì)磁電源串接的R_f2至最大值。調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，且保持恒定。
(2) 接通GS的勵(lì)磁電源（調(diào)到約14V左右），調(diào)節(jié)R_f2使GS輸出的三相線電壓(即三只電壓表V的讀數(shù))最小，然后把GS輸出三端點(diǎn)短接，即把三只電流表輸出端短接。
(3) 調(diào)節(jié)GS的勵(lì)磁電流I_f使其定子電流I_K=1.2I_N，讀取GS的勵(lì)磁電流值I_f和相應(yīng)的定子電流值I_K。
(4) 減小GS的勵(lì)磁電流使定子電流減小，直至勵(lì)磁電流為零，讀取勵(lì)磁電流I_f和相應(yīng)的定子電流I_K。
(5) 共取數(shù)據(jù)5～6組并記錄于表5-3中。

表5-3 U=0V； n＝n_N=1500r/min

序號(hào)
I_K（A）
I_f（A）

6、測(cè)同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的外特性
(1) 把三相可變電阻器R_L接成三相Y接法，每相用DQ27組件上的900Ω與900Ω串聯(lián)，調(diào)節(jié)其阻值為最大值。
(2) 按他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)步驟起動(dòng)MG，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)同步發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500 r/min，而且保持轉(zhuǎn)速恒定。
(3)斷開開關(guān)S₂，合上S₁，電機(jī)GS帶三相純電阻負(fù)載運(yùn)行。
(4) 接通14V勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)R_f2和負(fù)載電阻R_L使同步發(fā)電機(jī)的端電壓達(dá)額定值220伏且負(fù)載電流亦達(dá)額定值。
(5) 保持這時(shí)的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流I_f恒定不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R_L，測(cè)同步發(fā)電機(jī)端電壓和相應(yīng)的平衡負(fù)載電流，直至負(fù)載電流減小到零，測(cè)出整條外特性。
(6) 共取數(shù)據(jù)5～6組并記錄于表5-4中。
表5-4 n＝n_N=1500r/min I_f= A cosφ=1

U（V）

I（mA）

7、測(cè)同步發(fā)電機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的調(diào)整特性
(1)發(fā)電機(jī)接入三相電阻負(fù)載R_L，調(diào)節(jié)R_L使阻值達(dá)最大，電機(jī)轉(zhuǎn)速仍為額定轉(zhuǎn)速1500 r/min且保持恒定。
(2) 調(diào)節(jié)R_f2使發(fā)電機(jī)端電壓達(dá)額定值220伏且保持恒定。
(3) 調(diào)節(jié)R_L阻值，以改變負(fù)載電流，讀取相應(yīng)勵(lì)磁電流I_f及負(fù)載電流，測(cè)出整條調(diào)整特性。
(4) 共取數(shù)據(jù)4～5組記錄于表5-5中。
表5-5 U=U_N=220V n=n_N=1500r/min

I（A）
I_f（A）

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的空載特性。
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)短路特性。
4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的外特性。
5、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性。
6、由空載特性和短路特性求取電機(jī)定子漏抗X_σ和特性三角形。
7、由零功率因數(shù)特性和空載特性確定電機(jī)定子保梯電抗。
8、利用空載特性和短路特性確定同步電機(jī)的直軸同步電抗X_d(不飽和值)。
10、求短路比。
11、由外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)求取電壓調(diào)整率ΔU%。
六、思考題
1、定子漏抗X_σ和保梯電抗X_p它們各代表什么參數(shù)？它們的差別是怎樣產(chǎn)生的？
2、由空載特性和特性三角形用作圖法求得的零功率因數(shù)的負(fù)載特性和實(shí)測(cè)特性是否有差別？造成這差別的因素是什么？

教學(xué)設(shè)備

產(chǎn)品分類

三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)