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1、实验五三相同步发电机的运行特性（选做）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 、 cos 0 的条件下，测取纯电感负载特性曲线。5外特性：在n=nN、 I
2、f= 常数、 cos=1 和 cos=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、 cos=1 的条件下，测取调节特性曲线If=f（ I ）。四实验设备及仪器1 MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。2电机导轨及测功机，转矩转速测量（MEL-13、 MEL-14）。3功率、功率因数表。4同步电机励磁电源。5三相可调电阻器900 （MEL-03）。6三相可调电阻器90 （ MEL-04）。7波形测试及开关板（MEL-05）。8自耦调压器、电抗器（MEL-08）。9三相同步电机M08。10直流并励电动机M03。五实验方法及步骤1测定电枢绕组实际冷
3、态直流电阻。被试电机采用三相凸极式同步电机M08。测量与计算方法参见实验3-1 。记录室温，测量数据记录于表4-1中。表4-1室温绕组I绕组II绕组IIII （ mA ）U（ V）R（ ）2空载实验图4-1三相同步电动机实验接线图按线路图 4-1 接线，直流电动机M 按他励方式联接，拖动三相同步发电机电机的定子绕组为Y 形接法（ UN =220V ）。Rf 用 MEL-09 中的 3000 磁场调节电阻。Rst 采用 MEL-03 中 90 与 90 电阻相串联，共180 电阻。RL 采用 MEL-03 中三相可调电阻。XL 采用 MEL-08 中三相可变电抗。S1、 S2 采用 MEL-05
4、 中的三刀双掷开关。G 旋转，发同步电机励磁电源为02.5A可调的恒流源，安装在主控制屏的右下部。须注意，切不可将恒流源输出短路。V1 、mA 、 A 1 为直流电压、毫安、安倍表，按装在主控制屏的右下部。交流电压表、交流电流表、功率表按装在主控制屏上，不同型号的实验台，其仪表数量不同，接法可参见异步电机的接线。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，直流电机磁场调节电阻Rf调至最小，电枢调节电阻Rst 调至最大开关S1、 S2 板向“ 2”位置（断开位置） 。（ 2）按下绿色“闭合”按钮，合上直流电机励磁电源和电枢电源船形开关，启动直流电机 M03 。调节 Rst
5、至最小，并调节可调直流稳压电源（电枢电压）和磁场调节电阻Rf ，使 M03电机转速达到同步发电机的额定转速1500s/min 并保持恒定。（ 3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节M08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U 0 1.3UN 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 7-8 组数据填入表4-2 中。表 4-2n=n N=1500r/minI=0序号12345678UO（V）If （A ）（ 4）减小 M08电机励磁电流，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。填入表4-3 中
6、。表 4-2n=n N=1500r/minI=0序号12345678UO（V）If （A ）实验注意事项：（ 1）转速保持 n=n N=1500r/min 恒定。（ 2）在额定电压附近读数相应多些。图4-2 上升和下降两条空载特性图4-3校正过的下降空载特性实验说明： 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I f 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
7、交， 则交点的横坐标绝对值if0 应作为校正量， 在所有实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。3三相短路实验。（ 1）同步电机励磁电流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，合上同步电机励磁电源船形开关，调节M08电机的励磁电流If，使其定子电流I K=1.2I K，读取 M08 电机的励磁电流If 和相应的定子电流值 IK。（ 3）减小发电机的励磁电流I f 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I K2，共取数据7-8 组并记录于表
8、4-4 中。表 4-4U=0Vn=n N =1500r/min序号12345678IK（A）If （A ）4纯电感负载特性实验步骤：（ 1）未上电源前，把同步电机磁励电源调节旋钮逆时针调到底，调节可变电抗器使其阻抗达到最大，同时折除同步电机定子端的短接线。（ 2）按空载实验方法起动直流电动机M03 ，调节发电机的转速达1500 r/min ，并保持恒定。开关 S2 扳向“ 1”端，使电机带纯电感负载运行。（ 3）调节直流电动机的磁场调节电阻Rf 和可变电抗器使同步发电机端电压接近1.1 倍额定电压且电流为额定电流，读取端电压值和励磁电流值。（ 4）每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗
9、器使定子电流值保持恒定为额定电流。读取端电压和相应的励磁电流。测取7-8 组数据并记录于表4-5 中。表 4-5n=nN=1500r/minI=I N=A序号12345678UO（V）If （A ）5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 RL 调至最大， 按空载实验的方法起动直流电动机， 并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）开关 S2 合向“ 2”端（断开感性负载） ，开关 S1 合向“ 1”端，发电机带三相纯电阻负载运行。（ 3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节发电机励磁电流If 和负载电阻 RL 使同步发电机的端电压达额
10、定值220 伏，且负载电流亦达额定值。（ 4）保持这时的同步发电机励磁电流If 恒定不变，调节负载电阻RL ，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。记录5-6 组数据于表 4-6 中。表 4-6n=nN=1500r/minI f =Acos =1序号12345678U（V）I（ A）6测同步发电机在负载功率因数为0.8 时的外特性。（ 1）分别把三相可变电阻 RL 和三相可变电抗 X L 调至最大，并把同步电机励磁电源调节旋钮逆时针调到底。（ 2 ） 按空载 方法起 动直 流电动 机，并 调节电机 转速使 其达同 步电机额 定转速n=n N =1500r
11、/min ，且保持转速额定。把开关S1、 S2 均合向“ 1”端，把RL 和 XL 并联使用作为发电机G 的负载。（ 3）合上同步电机励磁电源船形开关，分别调节同步电机励磁电流I f，负载电阻 RL 和可变电抗X L ，使同步发电机的端电压达额定值UN =220 伏，负载电流达额定值且功率因数为 0.8。（ 4）保持这时的同步发电机励磁电流If 恒定不变，调节负载电阻RL 和可变电抗器 X L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，测出整条外特性。记录6-7 组数据于表 4-6中。表 4-6n=n N=1500r/minIf=Acos =0.8序号12345678U（V）I（ A）7测同步发电机在纯电阻负载时的调整特性。
