電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置三相同步電機(jī)參數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 掌握三相同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的測定方法，并進(jìn)行分析比較加深理論學(xué)習(xí)。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、同步發(fā)電機(jī)參數(shù)Xd、Xq、Xd'、Xq'、Xd''、Xq''、X0、X2各代表什么物理意義？對應(yīng)什么磁路和耦合關(guān)系？
2、這些參數(shù)的測量有哪些方法？并進(jìn)行分析比較。
3、怎樣判別同步電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是同方向還是反方向？
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機(jī)的同步電抗Xd、Xq。
2、用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗X2及負(fù)序電阻r2。
3、用單相電源測同步發(fā)電機(jī)的零序電抗X0。
4、用靜止法測超瞬變電抗Xd''、Xq''或瞬變電抗Xd'、Xq'。
四、實(shí)驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
| 序 號 | 型 號 | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ03-1 | 電機(jī)導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機(jī) | 1件 |
| 3 | DQ14 | 三相同步電機(jī) | 1件 |
| 4 | DQ26 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 5 | DQ29 | 可調(diào)電阻器、電容器 | 1件 |
| 6 | DQ44 | 數(shù)/模交流電流表 | 1件 |
| 7 | DQ45 | 數(shù)/模交流電壓表 | 1件 |
| 8 | DQ25 | 智能型功率、功率因數(shù)表 | 1件 |
| 9 | DQ31 | 波形測試及開關(guān)板 | 1件 |
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ26
DQ14同步電機(jī)作為電動機(jī)使用時，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN(V）=10V，IfN(A)=0.8A，絕緣等級E級。
圖5-6 用轉(zhuǎn)差法測同步發(fā)電機(jī)的同步電抗接線圖
3、用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機(jī)的同步電抗Xd、Xq。
(1) 按圖5-6接線。同步發(fā)電機(jī)ＧＳ定子繞組用Y形接法。校正直流測功機(jī)ＭＧ按他勵電動機(jī)方式接線，用作ＧＳ的原動機(jī)。Rf選用DQ29上1800Ω電阻，并調(diào)至最小。Rst選用DQ29上180Ω電阻，并調(diào)至最大。R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關(guān)S合向R端。
(2) 把控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕退到零位，功率表電流線圈短接。檢查控制屏下方兩邊的電樞電源開關(guān)及勵磁電源開關(guān)都須在“關(guān)”的位置。
(3）接通控制屏上的電源總開關(guān)，按下“啟動”按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直流電動機(jī)MG，觀察電動機(jī)轉(zhuǎn)向。
(4）斷開電樞電源和勵磁電源，使直流電機(jī)MG停機(jī)。再調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，給三相同步電機(jī)加一電壓，使其作同步電動機(jī)起動，觀察同步電機(jī)轉(zhuǎn)向。
(5）若此時同步電機(jī)轉(zhuǎn)向與直流電機(jī)轉(zhuǎn)向一致。則說明同步機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，若不一致，將三相電源任意兩相換接，使定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向改變。
(6）調(diào)節(jié)調(diào)壓器給同步發(fā)電機(jī)加5～15%的額定電壓（電壓數(shù)值不宜過高，以免磁阻轉(zhuǎn)矩將電機(jī)牽入同步，同時也不能太低，以免剩磁引起較大誤差）。
(7）調(diào)節(jié)直流電機(jī)MG轉(zhuǎn)速，使之升速到接近GS的額定轉(zhuǎn)速1500 r/min，直至同步發(fā)電機(jī)電樞電流表指針緩慢擺動（電流表量程選用0.3A檔），在同一瞬間讀取電樞電流周期性擺動的最小值與相應(yīng)電壓最大值，以及電流周期性擺動最大值和相應(yīng)電壓最小值。
(8）測此兩組數(shù)據(jù)記錄于表5-13中。
表5-13
| 序號 | Imax（A） | Umin（V） | Xq（Ω） | Imin（A） | Umax（V） | Xd（Ω） |
| 1 | ||||||
| 2 |
4、用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗X2及負(fù)序電阻r2。
(1) 將同步發(fā)電機(jī)電樞繞組任意兩相對換，以改換相序使同步發(fā)電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反。
(2) 開關(guān)S閉合在短接端(圖示下端)，調(diào)壓器旋鈕退至零位。
(3) 接通控制屏上的鑰匙開關(guān)，按下啟動按鈕，先接通勵磁電源后接通電樞電源。啟動直流電機(jī)ＭＧ，并使電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速1500 r/min。
(4) 順時針緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使三相交流電源逐漸升壓直至同步發(fā)電機(jī)電樞電流達(dá)30～40%額定電流。
(5) 讀取電樞繞組電壓、電流和功率值并記錄于表5-14中。
表5-14
| 序號 | I（A） | U（V） | PⅠ（W） | PⅡ（W） | P（W） | r2（Ω） | X2（Ω） |
計(jì)算：
5、用單相電源測同步發(fā)電機(jī)的零序電抗X0。
圖5-7 用單相電源測同步發(fā)電機(jī)的零序電抗
(1) 按圖5-7接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯(lián)，接至單相交流電源U、N端上。
(2) 調(diào)壓器退至零位，同步發(fā)電機(jī)勵磁繞組短接。
(3) 起動直流電機(jī)MG并使電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速1500 r/min。
(4) 接通交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器使GS定子繞組電流上升至額定電流值。
(5) 測取此時的電壓、電流和功率值并記錄于表5-15中。
表5-15
| 序號 | U（V） | I（A） | P（W） | X0（Ω） |
6、用靜止法測超瞬變電抗Xd''、Xq''或瞬變電抗Xd'、xq'。
圖 5-8用靜止法測超瞬變電抗
(1) 按圖5-8接線，將ＧＳ三相電樞繞組聯(lián)接成星形，任取二相端點(diǎn)接至單相交流電源U、N端上。兩只電流表均用DQ44掛件。
(2) 調(diào)壓器退到零位，發(fā)電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。
(3) 接通交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器逐漸升高輸出電壓，使同步發(fā)電機(jī)定子繞組電流接近20%IN。
(4) 用手慢慢轉(zhuǎn)動同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，觀察兩只電流表讀數(shù)的變化，仔細(xì)調(diào)整同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置使兩只電流表讀數(shù)達(dá)最大。
(5) 讀取這位置時的電壓、定子繞組電流、功率值并記錄于表5-16中。從這數(shù)據(jù)可測定Xd''。
表5-16
| 序號 | U（V） | I（A） | P（W） | Xd"（Ω） |
表中X d "的計(jì)算：
(6) 把同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過45°角，在這附近仔細(xì)調(diào)整同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置使二只電流表指示達(dá)最小。
(7) 讀取這位置時的電壓U、電流I、功率P值并記錄于表5-17中。從這數(shù)據(jù)可測定Xq''。
表5-17
| 序號 | U（V） | I（A） | P（W） | Xq"（Ω） |
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：Xd、Xq、X2、r2、X0、Xd"、Xq"。
六、思考題
1、各電抗參數(shù)的物理意義是什么？
2、各項(xiàng)試驗(yàn)方法的理論根據(jù)是什么？