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三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)

電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下的運(yùn)行特性。

電動(dòng)機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)三相同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)訓(xùn)
一、實(shí)訓(xùn)目的
1、用實(shí)訓(xùn)方法測(cè)量同步發(fā)電動(dòng)機(jī)在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下的運(yùn)行特性。
2、由實(shí)訓(xùn)數(shù)值計(jì)算同步發(fā)電動(dòng)機(jī)在對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)功能數(shù)值。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、同步發(fā)電動(dòng)機(jī)在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下有哪些基礎(chǔ)特性?
2、這些基礎(chǔ)特性各在什么情況下測(cè)得?
3、怎樣用實(shí)訓(xùn)數(shù)值計(jì)算對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)功能數(shù)值?
三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1、測(cè)量電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直線DC電阻。
2、空載實(shí)訓(xùn):在n=nN、I=0的條件下,測(cè)取空載特性彎彎曲線U0=f(If)。
3、三相短路實(shí)訓(xùn):在n=nN、U=0的條件下,測(cè)取三相短路特性彎彎曲線IK=f(If)。
4、外特性:在n=nN、If=常數(shù)、cosφ=1和cosφ=0.8(滯后)的條件下,測(cè)取外特性彎彎曲線U=f(I)。
6、調(diào)動(dòng)特性:在n=nN、U=UN、cosφ=1的條件下,測(cè)取調(diào)動(dòng)特性彎彎曲線If=f(I)。
四、實(shí)訓(xùn)方法
1、實(shí)訓(xùn)設(shè)備

序 號(hào) 型 號(hào) 名 稱(chēng) 數(shù) 量
1 DQ03-1 電動(dòng)機(jī)導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)字顯露轉(zhuǎn)動(dòng)速度表 1件
2 DQ19 校正直線DC測(cè)功機(jī) 1件
3 DQ14 三相同步電動(dòng)機(jī) 1件
4 DQ44 數(shù)/模交流ACAC電流(A)(A)表 1件
5 DQ45 數(shù)/模交流ACAC電壓(V)(V)表 1件
6 DQ25 智能型功率(W)(W)、功率(W)(W)因數(shù)表 1件
7 DQ22 直線DC數(shù)字電壓(V)(V)、mAmA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 波動(dòng)線測(cè)量試驗(yàn)及開(kāi)關(guān)板 1件
12 DQ32 旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源 1件
2、屏上掛式模型塊件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ32、DQ22、DQ31、DQ26、DQ27
3、測(cè)量電樞繞組實(shí)際冷態(tài)直線DC電阻
被試電動(dòng)機(jī)為三相同步電動(dòng)機(jī),選用DQ14。
被試電動(dòng)機(jī)為三相同步電動(dòng)機(jī),選用DQ14。作為同步發(fā)電動(dòng)機(jī)使用時(shí)PN(W)=170W,UN(V)=220(Y),IN(A)= 0.45A, nN(r/min)= 1500,UfN(V)=14V,IfN(A)=1.2A,絕緣等級(jí)E級(jí)。
測(cè)量與計(jì)算方法參見(jiàn)實(shí)訓(xùn)4-1。記錄室溫。測(cè)量數(shù)值記錄于表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)電動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)接線圖
4、空載實(shí)訓(xùn)
(1) 按圖5-1接線,校正直線DC測(cè)功機(jī)MG按他勵(lì)方法聯(lián)接,用作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)三相同步發(fā)電動(dòng)機(jī)GS旋轉(zhuǎn),GS的定子繞組為Y形接法(UN=220V)。Rf2用DQ26集合套件上的90Ω與90Ω串聯(lián)加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值,Rst用DQ29 上的180Ω電阻值,Rf1用DQ29上的1800Ω電阻值。開(kāi)關(guān)S1選用DQ31箱式掛式模型塊件。
(2) 調(diào)動(dòng)DQ32上的同步勵(lì)磁電源(調(diào)到約14V)串接的Rf2至大位置。調(diào)動(dòng)MG的電樞串聯(lián)電阻Rst至大值,MG的勵(lì)磁調(diào)動(dòng)電阻Rf1至小值。開(kāi)關(guān)S1、S2均斷開(kāi)。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)退到零位,查驗(yàn)控制屏上的電源總開(kāi)關(guān)、電樞電源開(kāi)關(guān)及勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)全部須在"關(guān)"斷的位置,作好實(shí)訓(xùn)開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備。
(3) 接通控制屏上的電源總開(kāi)關(guān),按下"啟動(dòng)"按鈕,接通勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān),看到電流(A)(A)表A2有勵(lì)磁電流(A)(A)指示后,再接通控制屏上的電樞電源開(kāi)關(guān),起動(dòng)MG。MG起動(dòng)運(yùn)行正常后, 把Rst調(diào)至小,調(diào)動(dòng)Rf1使MG轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的規(guī)格限定轉(zhuǎn)動(dòng)速度1500 r/min并保持恒定。
(4) 接通GS勵(lì)磁電源,調(diào)動(dòng)GS勵(lì)磁電流(A)(A)(必須單方向調(diào)動(dòng)),使If單方向遞增至GS輸出電壓(V)(V)U0≈1.3UN為止。
(5) 單方向減小GS勵(lì)磁電流(A)(A),使If單方向減至零值為止,讀取勵(lì)磁電流(A)(A)If和相應(yīng)的空載電壓(V)(V)U0
(6) 共取數(shù)值7~9組并記錄于表5-2中。
表5-2 n=nN=1500r/min I=0

序 號(hào)
U0(V)
If(A)
在用實(shí)訓(xùn)方法測(cè)量同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的空載特性時(shí),由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不一樣,當(dāng)單方向改變勵(lì)磁電流(A)(A)If從零到某一大值,再反過(guò)來(lái)由此大值減小到零時(shí)將得到上升和下降的二條不一樣彎彎曲線,如圖5-2。二條彎彎曲線的出現(xiàn),反映鐵磁材料中的磁滯情況。測(cè)量功能數(shù)值時(shí)使用下降彎彎曲線,其高點(diǎn)取U0≈1.3UN,如剩磁電壓(V)(V)較高,可延伸彎彎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Δif0應(yīng)作為校正量,在全部試驗(yàn)測(cè)得的勵(lì)磁電流(A)(A)數(shù)值上加上此值,即得經(jīng)過(guò)原點(diǎn)之校正彎彎曲線,如圖5-3所示。
注意事項(xiàng):
(1) 轉(zhuǎn)動(dòng)速度要保持恒定。
(2) 在規(guī)格限定電壓(V)(V)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(guò)的下降空載特性
5、三相短路試驗(yàn)
(1) 調(diào)動(dòng)GS的勵(lì)磁電源串接的Rf2至大值。調(diào)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為規(guī)格限定轉(zhuǎn)動(dòng)速度1500r/min,而而且保持恒定。
(2) 接通GS的勵(lì)磁電源(調(diào)到約14V左右),調(diào)動(dòng)Rf2使GS輸出的三相線電壓(V)(V)(即三只電壓(V)(V)表V的讀數(shù))小,然后把GS輸出三端點(diǎn)短接,即把三只電流(A)(A)表輸出端短接。
(3) 調(diào)動(dòng)GS的勵(lì)磁電流(A)(A)If使其定子電流(A)(A)IK=1.2IN,讀取GS的勵(lì)磁電流(A)(A)值If和相應(yīng)的定子電流(A)(A)值IK
(4) 減小GS的勵(lì)磁電流(A)(A)使定子電流(A)(A)減小,直至勵(lì)磁電流(A)(A)為零,讀取勵(lì)磁電流(A)(A)If和相應(yīng)的定子電流(A)(A)IK
(5) 共取數(shù)值5~6組并記錄于表5-3中。




表5-3 U=0V; n=nN=1500r/min

序 號(hào)
IK(A)
If (A)
6、測(cè)同步發(fā)電動(dòng)機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的外特性
(1) 把三相可變電阻器RL接成三相Y接法,每相用DQ27集合套件上的900Ω與900Ω串聯(lián),調(diào)動(dòng)其阻值為大值。
(2) 按他勵(lì)直線DC電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)步驟起動(dòng)MG,調(diào)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)同步發(fā)電動(dòng)機(jī)規(guī)格限定轉(zhuǎn)動(dòng)速度1500 r/min,而而而且保持轉(zhuǎn)動(dòng)速度恒定。
(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,合上S1,電動(dòng)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)動(dòng)Rf2和負(fù)載電阻RL使同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的端電壓(V)(V)達(dá)規(guī)格限定值220伏而而且負(fù)載電流(A)(A)亦達(dá)規(guī)格限定值。
(5) 保持這時(shí)的同步發(fā)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流(A)(A)If恒定不變,調(diào)動(dòng)負(fù)載電阻RL,測(cè)同步發(fā)電動(dòng)機(jī)端電壓(V)(V)和相應(yīng)的平衡負(fù)載電流(A)(A),直至負(fù)載電流(A)(A)減小到零,測(cè)出整條外特性。
(6) 共取數(shù)值5~6組并記錄于表5-4中。
表5-4 n=nN=1500r/min If= A cosφ=1

U(V)
I(mA)
7、測(cè)同步發(fā)電動(dòng)機(jī)在純電阻負(fù)載時(shí)的調(diào)動(dòng)特性
(1)發(fā)電動(dòng)機(jī)接入三相電阻負(fù)載RL,調(diào)動(dòng)RL使阻值達(dá)大,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度仍為規(guī)格限定轉(zhuǎn)動(dòng)速度1500 r/min而而且保持恒定。
(2) 調(diào)動(dòng)Rf2使發(fā)電動(dòng)機(jī)端電壓(V)(V)達(dá)規(guī)格限定值220伏而而且保持恒定。
(3) 調(diào)動(dòng)RL阻值,以改變負(fù)載電流(A)(A),讀取相應(yīng)勵(lì)磁電流(A)(A)If及負(fù)載電流(A)(A),測(cè)出整條調(diào)動(dòng)特性。
(4) 共取數(shù)值4~5組記錄于表5-5中。
表5-5 U=UN=220V n=nN=1500r/min

I(A)
If(A)
五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告
1、按照實(shí)訓(xùn)數(shù)值繪出同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的空載特性。
2、按照實(shí)訓(xùn)數(shù)值繪出同步發(fā)電動(dòng)機(jī)短路特性。
4、按照實(shí)訓(xùn)數(shù)值繪出同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的外特性。
5、按照實(shí)訓(xùn)數(shù)值繪出同步發(fā)電動(dòng)機(jī)的調(diào)動(dòng)特性。
6、由空載特性和短路特性求取電動(dòng)機(jī)定子漏抗Xσ和特性三角形。
7、由零功率(W)(W)因數(shù)特性和空載特性確定電動(dòng)機(jī)定子保梯電抗。
8、運(yùn)用空載特性和短路特性確定同步電動(dòng)機(jī)的直軸同步電抗Xd(不飽和值)。
10、求短路比。
11、由外特性試驗(yàn)數(shù)值求取電壓(V)(V)調(diào)動(dòng)率ΔU%。
六、思考題
1、定子漏抗Xσ和保梯電抗Xp它們各代表什么功能數(shù)值?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(W)(W)因數(shù)的負(fù)載特性和實(shí)訓(xùn)測(cè)量試驗(yàn)特性是否有差別?造成這差別的因素是什么?



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