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实验五 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、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。
2、空载实验：在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f(If)。 3、三相短路实验：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线IK=f(If)。 4、纯电感负载特性：在n=nN、I=IN、cosφ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。
5、外特性：在n=nN、If=常数、cosφ=1和cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I)。
6、调节特性：在n=nN、U=UN、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线If=f(I)。
四、实验方法
1、实验设备
序 号 型 号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 DD03 导轨、测速发电机及转速表 DJ23 DJ18 D32 D33 校正直流测功机 三相凸极式同步电机 交流电流表 交流电压表 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 D31 直流电压、毫安、安培表 8 9 10 11 12 D41 D42 D43 D44 D52 三相可调电阻器 三相可调电阻器 三相可调电抗器 可调电阻器、电容器 旋转灯、并网开关、同步机励磁电源 1件 1件 1件 1件 1件 2、屏上挂件排列顺序
D44、D33、D32、D34-3、D52、D31、D41、D42、D43 3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻
被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。
测量与计算方法参见实验3-1。记录室温。测量数据记录于5-1中。 表4-1 室温 ℃ I（mA） U（V） R（Ω）
xXyY zZbBaRLRLRLS1IAACOSФ绕 组 Ⅰ 绕 组 Ⅱ 绕 组 Ⅲ *W*VVACVGS3~XYZ同步电机励磁绕组AIBAICS2AIf同步电机 A1电枢绕组Rf2 MG 励磁绕组＋A2cCTGRst
图4-1 三相同步发电机实验接线图
－ Rf1 220V－励磁电源 V1 220V电枢电源－ 24V D52 励磁电源 ＋＋ 4、空载实验
1) 按图4-1接线，校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(UN=220V)。Rf2用D41组件上的90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，Rst用D44 上的180Ω电阻值，Rf1用D44上的1800Ω电阻值。开关S1，S2选用D51挂箱。 2) 调节D52上的24V励磁电源串接的Rf2至最大位置。调节MG的电枢串联电阻Rst至最大值，MG的励磁调节电阻Rf1至最小值。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，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，作好实验开机准备。 3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“开”按钮,接通励磁电源开关，看到电流表A2有励磁电流指示后，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调至最小，调节Rf1使MG转速达到同步发电机的额定转速1500 r/min并保持恒定。
4) 接通GS励磁电源，调节GS励磁电流(必须单方向调节)，使If单方向递增至GS输出电压U0≈1.3UN为止。
5) 单方向减小GS励磁电流，使If单方向减至零值为止，读取励磁电流If和相应的空载电压U0。
6) 共取数据7～9组并记录于表4-2中
表4-2 n=nN=1500r/min I=0 序 号 U0（V） If（A） 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4-2。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≈1.3UN，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Δif0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4-3所示。
注意事项：
(1) 转速要保持恒定。
(2) 在额定电压附近读数相应多些。
图4-2上升和下降二条空载特性 图4-3校正过的下降空载特性
5、三相短路试验
1) 调节ＧＳ的励磁电源串接的Rf2至最大值。调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。
2) 接通GS的24V励磁电源，调节Rf2使GS输出的三相线电压(即三只电压表V的读数)最小，然后把GS输出三端点短接。
3) 调节GS的励磁电流If使其定子电流IK=1.2IN，读取GS的励磁电流值If和相应的定子电流值IK。
4) 减小GS的励磁电流使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流If和相应的定子电流IK。
5) 共取数据4～6组并记录于表4-3中。 表4-3 U=0V； n＝nN=1500r/min
序 号 if00If(A)if0if0If(A)if0if0U0(V)U0(V)IK（A） If （A）
6、纯电感负载特性