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=n、I=0的条件下，测取空载特性曲线U=f(I)。 3、三相短路实验：
fN0
在n=n、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I=f(I)。 4、纯电感负载特性：在n=n、
fNK
I=I、cosφ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。 5、外特性：在n=n、I=常数、cosφ=1
NN
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=n、U=U、cos
fN
φ=1的条件下，测取调节特性曲线I=f(I)。 1、实验设备 序 号 1 2 3 4 5 6 7
2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D52、D51
3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻
型 号 MET01 DD03 DJ23 DJ18 D34-2 D51 D52 fNN
四、实验方法
数 量 1台 1件 1台 1台 1件 1件 1件 名 称 电源控制屏 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表 校正直流测功机 三相凸极式同步电机 智能型功率、功率因数表 波形测试及开关板 旋转灯、并网开关、同步机励磁电源 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4-1。记录室温。测量数据记录于表5-1中。
表5－1 室温20℃ 绕组Ⅰ 绕组Ⅱ 绕组Ⅲ
I(mA) 48.1 26.7 33.8 33.8 26.7 40.8 26.7 33.5 47.1 U(V) 0.76 0.42 0.53 0.53 0.42 0.64 0.42 0.53 0.74 R(Ω) 63.3 63.6 63.8 63.8 63.6 63.8 63.6 63.2 63.6 1*VLG
源3I4
Bf
L
2
1
a X＋GM组绕磁励 y源ABb V电V源0YV枢2电 20电磁 2 1 z2
三相同步发电机实验接线图图5-1 4、空载实验
励tfRs CRGTc
－Z－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Ｇ
f2N
5-1(1) 按图接线，90ΩＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为R6上与用。RR4组件上的90Ω90Ω串联加=220V)(UY形接法，S电阻值。开关上的用180Ω用并联共与90Ω225Ω阻值，RR2上的电阻值，RR11800Ω S选用D51挂箱。至最大值，的电枢串联电阻R24VD52调节上的励磁电源串接的
1f1st
2
至最大位置。调节MGR (2) 均断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转S、S至
stf2
最小值。开关MG的励磁调节电阻R退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及
21f1
励磁电源开关都须在“关”断的位置，作 好实验开机准备。有励接通励磁电源开关，看到电流表A, (3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮调调至最小，把起动运行正常后。
2
起动再接通控制屏上的电枢电源开关磁电流指示后，,MGMG, R 节并保持恒定。转速达到同步
st
发电机的额定转速使RMG1500 r/min输出电压(GSGS (4) 接通励磁电源，调节励磁电流必须
f1
单方向调节单方向递增至I)，使GS 为止。≈1.3UU I单方向减至零值为止，读取励磁电流I
f
N0
励磁电流，使单方向减小 (5) GS。和相应的空载电压U 组并记录于表95-2中。～7共取
0ff
数据(6)
=1500r/min I=0 表5-2 n=n11
N
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 号 序 U（V） 0 286 250 230 220 200 170 140 100 60 20 15.5 I（A） f 1.48 0.96 0.81 0.76 0.68 0.54 0.43 0.28 0.15 0.03 0.01
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I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5-2。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
f
高点取U≈1.3U，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Δi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，
f0N0
如图5-3所示。 注意事项：
(1) 转速要保持恒定。
(2) 在额定电压附近测量点相应多些。
U(V)
(V)U0 0
if0 if0 if0 I(A)I(A)ff
0ii 上升和下降二条空载特性5-2 图5-3校正过的下降空载特性图f0f0 5、三相短路试验 (1) 调节ＧＳ的励磁电源串接的R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R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，即把三只电流表输出端短接。
(3) 调节GS的励磁电流I使其定子电流I=1.2I，读取GS的励磁电流值I和相应的定子电流值
表5-3 U=0V； n＝n=1500r/min
N
fKNf
f2f2
I。 (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I
K
f
K
和相应的定子电流I。 (5) 共取数据5～6组并记录于表5-3中。
号序 A）I（ I（A）K 1 0.547 0.925 2 0.500 0.825 3 0.404 0.664 4 0.300 0.480 5 0.201 0.311 6 0.100 0.136 7 0.012 0.030 f
6、纯电感负载特性至最大值，调节可变电抗器使其阻抗达到最大。同时拔掉ＧＳ输出三端点 (1) 调节ＧＳ的R 的短接线，A1表改用数模双显智能直流电流表。，先接通励磁电源，
f2
后接通电枢电枢串联全值起动电阻R (2) 按他励直流电动机的起动步骤(带纯，电机GS
st
r/min且保持恒定。合上开关S电源)起动直流电机ＭＧ，调节ＭＧ的转速达1500 电感负载运
2
行。读取1.1倍额定电压且电流为额定电流，调节R和可变电抗器使同步发电机端电压接近于 (3) 端电压值和励磁电流值。每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电
f2
流值保持恒定为额定电 (4)
流。读取端电压和相应的励磁电流。 中。 (5) 取几组数据并记录于表5-4= 0.45 A =1500r/min I=I5-4 n＝n 表
NN
158 180 160
230 U（V） 242 220 200 1.301.402.07
1.511.861.281.74I（A） 4
f
8 8 1 2
8
7、测同步发电机在纯电阻负载时的外特性
(1) 把三相可变电阻器R接成三相Y接法，每相用R组件上的1300Ω，调节其阻值为最大值。 (2) 按他励直流电动机的起动步骤起动MG，调节电机转速达同步发电机额定转速1500
L
r/min，而且保持转速恒定。
(3)断开开关S，合上S，电机GS带三相纯电阻负载运行。 (4) 接通24V励磁电源，调节
12
R和负载电阻R使同步发电机的端电压达额定值220伏且负载电流亦达额定值。
Lf2
(5) 保持这时的同步发电机励磁电流I恒定不变，调节负载电阻R，测同步发电机端电压和相应的平衡负载电流，直至负载电流减小到零，测出整条外特性。
Lf
(6) 共取数据5～6组并记录于表5-5中。 表5-5 n＝n=1500r/min I= A cosφ=1
fN
U（V） 220 231 245.254.259.264.3 7 5 1
0
AI（） 0.450.110.400.200.305
f
0 0 0 0
8、测同步发电机在负载功率因数为0.8时的外特性
(1) 在图5-1中接入功率因数表，调节可变负载电阻使阻值达最大，调节可变电抗器使电抗值达最大值。
(2) 调节R分，且/转1500至最大值，起动直流电机并调节电机转速至同步发电机额定转速
f2．
L21L
保持转速恒定。合上开关S，S。把R和X并联使用作电机GS的负载。 (3) 接通24V励磁电源，调节R、负载电阻R及可变电抗器X，使同步发电机的端电压达额定电流达额定值及功率因数为0.8。
(4) 保持这时的同步发电机励磁电流I恒定不变，调节负载电阻R和可变电抗器X使负载电流改变而功率因数保持不变为0.8，测同步发电机端电压和相应的平衡负载电流，测出整条外
LfL
Lf2L
值220伏，负载
特性。
(5)共取数据5～6组并记录于表5-6中。
表5-6 n＝n=1500r/min I= 1.531 A cosφ=0.8
fN
220
227.9 245 259.7 262.9
）U（V0.450 0.402 0.300 0.200 0.180
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