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电 机 学 实 验

电 机 学 实 验. 同步发电机的运行特性. 一．实验目的 1 ．掌握三相同步发电机对称运行时工作特性的测量方法。 2 ．掌握用磁势 — 电势法求取电压变化率和额定励磁电流。 二．预习要点 1 ．同步发电机在空载、短路、和零功率因数负载实验时应注意哪些问题？ 2 ．同步发电机三相稳态平衡短路时，短路电流产生电枢反应吗？其性质是超前还是落后？是增磁还是去磁？ 3 ．纯电感（ cos ≈ 0 ）负载时电枢反应是增磁还是去磁？对发电机端电压有什么影响？. 三．实验项目 1 。空载特性：在 n=nN 、 I=0 的条件下，测取空载特性曲线 U0 = f （ If ）。

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Presentation Transcript

  1. 电 机 学 实 验 同步发电机的运行特性

  2. 一．实验目的 • 1．掌握三相同步发电机对称运行时工作特性的测量方法。 • 2．掌握用磁势—电势法求取电压变化率和额定励磁电流。 • 二．预习要点 • 1．同步发电机在空载、短路、和零功率因数负载实验时应注意哪些问题？ • 2．同步发电机三相稳态平衡短路时，短路电流产生电枢反应吗？其性质是超前还是落后？是增磁还是去磁？ • 3．纯电感（cos ≈ 0）负载时电枢反应是增磁还是去磁？对发电机端电压有什么影响？

  3. 三．实验项目 1。空载特性：在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0 = f（If）。 2．短路特性：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线IK = f（If）。 3．零功率因数负载特性：在n=nN、I= IN、 cosφ≈ 0时测取U = f（If）。 • 四．实验设备及仪器 1．BMEL系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．交流电压表、电流表、功率表、功率因数表。 3．单相可调电阻器 0/204Ω 0/17A。 4．三相饱和电抗器 5．直流电动机-同步发电机组。 6．开关箱，旋转指示灯。

  4. 五．实验方法及步骤 • 1．空载试验 • 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，直流电机磁场电压和直流电机电枢电压调至零位。 • （2）按下电源控制绿色“闭合”按钮开关，调节直流电机励磁电压至200V（或励磁在电流0.６Ａ）左右，再调节电枢电压，启动直流电动机使其转速达到1500r/min并保持恒定。 • （3）调节同步电机励磁电流If（注意必须单方向调节），使If单方向递增至发电机输出电压U0 ≈ 1.2UN为止。在这范围内，读取同步发电机励磁电流If和相应的空载电压Uo，测取几组数据填入表中。 • （4）减小电机励磁电流，使If单方向减至零值为止。读取励磁电流和相应的空载电压U0。

  5. 实验注意事项： （1）转速保持n=nN=1500r/min恒定。 （2）在额定电压附近读数相应多些。

  6. 　　实验说明：在用实验方法测定同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单方向改变励磁电流If从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同曲线，如图所示。二条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取U0≈1.2UN，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝对值△if0应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图所示。　　实验说明：在用实验方法测定同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单方向改变励磁电流If从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同曲线，如图所示。二条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取U0≈1.2UN，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝对值△if0应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图所示。 • 2．三相短路试验 • （1）同步发电机励磁电源调节旋钮逆时针到底，按空载实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，调节发电机的励磁电流If，使其定子电流IK=1.2IN，读取发电机的励磁电流If和相应的定子电流值IK。

  7. （3）减小发电机的励磁电流If使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流If和相应的定子电流IK，共取几组数据记录于表中。（3）减小发电机的励磁电流If使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流If和相应的定子电流IK，共取几组数据记录于表中。 • 3．零功率因数负载特性（即纯电感负载特性） • 纯电感负载实际上是不可能的，工程上认为只要负载的功率因数cos < 0.2，即可认为纯电感负载。 • （1）三相饱和电抗器联接到单相可变电阻后接到开关S2，电抗调至最大（即磁路最不饱和时），合上开关S2，调节其转速达同步发电机额定转速1500r/min，且转速保持恒定。 • （2）逐步减少电抗值（即增加电抗器直流以增高磁路饱和度）使电枢电增I大。仔细调节励磁电流，保持U = UN、I = IN、n = nN，记录U和If值。 • （3）保持n = nN不变，逐次减少励磁电流，同时调节电抗器使I=IN，读取U和If，直到不能保持I = IN。U = 0、I = IN时的If值可从短路特性中取得。

  8. 六．实验报告 • 1．根据实验数据绘出同步发电机的空载、短路、负载特性。 • 2．．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。 • 3．由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。 • 4．利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd（不饱和值）。 • 5．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Xd（饱和值）。 • 6．用磁势—电势法求出额定励磁电流和电压变化率。

  9. 七．思考题 • 1．同步发电机的短路特性为什么时一条直线？ • 2．什么叫短路比？被试发电机短路比为多大？ • 3．同步发电机负载电流为超前电流，外特性形状如何？ΔU有什么变化？ • 4．通过以上实验，说明哪些现象时电枢反应的作用？ • 5．零功率因数负载实验中，U = UN、I = IN、n = nN时发电机处于过励还是欠励？为什么？

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