电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程.pdf

目录电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程-1实 验 一 单 相 变 压 器9实 验 二 三 相 变 压 器25实验三三相变压器的联接组45实验四单相变压器的并联运行59实验五三相同步发电机的运行特性67实验六三相同步发电机的并联运行81实验七三相同步电机参数的测定93实验八三相鼠笼异步电动机的工作特性108实验九三相异步电动机的起动与调速132实验十直流发电机144实验十一直流并励电动机161实 验 十 二 综 合 实 验三相同步发电机的调节及反应175附录1DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明178附录2DDSZ-1型电机及电气技术实验装置受试电机铭牌数据一览表182电机S电气技术实验的基本要求和安全操作规程实验的基本要求电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。一、实验前的准备实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实物预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录等。实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。二、实验的进行1、建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行,每组由23人组成，实验进行中的接线、调节负载、电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。2、选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。3、按图接线根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。4、起动电机，观察仪表在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。5、测取数据预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据，并判断数据是否合理正确。6、认真负责，实验有始有终实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。三、实验报告实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告包括以下内容:1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温C。2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。4）数据的整理和计算。5）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cmX8cm,曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出。6）根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。7）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。实验安全操作规程为了按时完成电机及电气技术实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1）实验时，人体不可接触带电线路。2）接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。3）学生独立完成接线或改线路后必须经指导老师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。4）电机如直接启动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求,有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。5）总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不能自行合闸。实验一单相变压器一、实验目的1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。2、通过负载实验测取变压器的运行特性。、预习要点1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适?2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小?3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。三、实验项目1、空载实验测取空载特性 Uo=f(I0),P0=f(U0),cos4o=f(U0)-2、短路实验测取短路特性 U K=f(k)，PK=f(l K),C OS4 K=f(l K)o3、纯电阻负载实验保持UI=U|N，C OS b 2=1的条件下，测取U 2=f(h)。四、实验方法1.实验设备序号型号名 称数量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件序号型号名 称数 量4DJ11三相组式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D51波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11,D42、D51聪密斐在出眼轻川IOQCIx x图I T 空载实验接线图3、空载实验1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1 接线。被测变压器选用三相 组式变压器D J11中的一只作为单相变压器，其 额 定 容 量SN=77AV,U1N/U2N=220/55V,LH/I O.35/1.4AO变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底,即将其调到输出电压为零的位置。3）合上交流电源总开关，按 下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN,然后逐次降低电源电压，在（1.20.2）UN的范围内，测取变压器的U。、I。、P。、cosM 等数据。4）测取数据时，U=UN点附近测的点较密，共测取数据11T3组。记录于表1-1 中。5）为了计算变压器的变比，在 UN以下测取原方电压的同时测出副方电压UAX 数据也记录于表1-1中。表 IT4、短路实验序号实 验 数 据计算数据U0(V)Io(A)Po(W)UAX(V)cos 4)ocos 4)o123456789101112131）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2接 线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。鹰爆黑电霁要川saa553UK侬图1-2 短路实验接线图2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。3）接通交流电源，缓慢增加输入电压，直到短路电流约等于1.1卜，然后逐次降低输入电压，减少短路电流，在（1.10.2）卜范围内测取变压器的UK、IK、PK、cos 6 K等数据。4）测取数据时，IK=IN点必须测，共 测 取 数 据6-7组记录于表1-2中。实验时记下周围环境温度（）。表1-2室温_ 5、纯电阻负载实验序号实验数据计 算 数 据UK(V)IK(A)PK(W)COS 6 Kcos(bK1234567实验线路如图1-3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S,接到负载电阻RL。RL选 用 D42上 900Q加 上 900Q共 1800Q阻值，功率表选用D34-3,开关S选用D51挂箱。X X图卜3 负载实验接线图1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S 打开，负载电阻值调到最大。2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压Ui=UN=55V。3）保持U|=UN，合上S,减小负载电阻RL的值以增加负载电流至际=0.35A。然后逐渐减小负载电流，在额定负载到空载的范围内，测取变压器的输出电压U 和电流4）测取数据时，2 =0和k=12N=0.35A必测，共取数据6-7组，记录于 表1-3中。表1-3COS 2=1U产 UN=V序 号1234567U2(V)I2(A)P(W)五、注意事项1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。六、实验报告1、计算变比由空载实验所测变压器的原副方电压数据，分别计算出变比K,然后取其平均值作为变压器的变比欠。K窄k二n2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数参数(1)绘出空载特性曲线 Uo=f(Io),Po=f(Uo),COS4o=f(Uo)O式中：coso=U1。(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于U=UN时的Io和 Po值，并由下式算出激磁5=1Z0X,=3、绘出短路特性曲线和计算短路参数(1)绘出短路特性曲线 UK=f(IK)、PK=f(IK)cos4K=f(IK)。（2）计算短路参数从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值由下式算出实验 环 境 温 度 为 ）时的短路参数。Z，-以K-IKXK 1=JZ f-力折算到低压方ZR7 rKXKK2K2X JK2由于短路电阻仅随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75。时的阻值。234.5+75234.5+。7 -乙 K75C-产 4-Y2rK15 于 AK式中：234.5 为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228o计算短路电压（阻抗电压）百分数=1NZK IT C 00%u=xioo%3u击8 x 1 0 0%UNIK=IN 时短路损耗 PKN=INK75P4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T”型等效电路。5、变压器的电压变化率“(1)绘出C O S I)2=1时的外特性曲线U 2=f(h)，由特性曲线计算出12=3时的电压变化率 =4_WLo=f(UoL)o3、短路实验测取短路特性 UKL=f（【KL），PK=f（【KL）,COS K=f（【KL）。4、纯电阻负载实验保持U i=U lN，C O S e 2=1的条件下,测取U 2=f（L）。四、实验方法1、实验设备序号型号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJK10三相心式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D51波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序D33、D32、D343、DJK10、D42、D513、测定变比实验线路如图2-1所示，被测变压器选用DJK10三相三线圈心式变压器，额定容量 UFI27/63.6/31.8 V,IFO.4/0.8/1.6A,Y/A/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈，低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN=15.9V测取高、低线圈的线电压UAB、UBC、“：A、Uab.人、Uca，记录于表2-1中。表2-1高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)UABU,bKABUBC以KBCUCAUcaKCA计算变比K：KABU“bKB C=UBCubcC A U cK平均变比:K=；(KAB+KBC+KCA)4、空载实验愿超三想国看五川ioaa图2-2三相变压器空载实验接线图1）将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-2接线。变压器低压线圈接电源，中高压线圈开路。2）按 下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压UO L=1.2UN3）逐次降低电源电压，在（1.20.2）UN范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。表2-2序号实 验 数 据计 算 数 据UO L(V)IO L(A)Po（w）UO L(V)I o L(A)Po(W)COSUabUbeucaI a OIbOL oPoiPo21234）测取数据时，其 中U=UN的点必测，且在其附近多测几组。共取数据8-9组记录于表2-2中。4567895、短路实验1）将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。2）按 下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流IK L=1.1IN O爱壬三日比喔要IHI o aQ图2-3三相变压器短路实验接线图3)逐次降低电源电压，在(1.10.2)IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。4)测取数据时，其中1.=卜点必测，共取数据6-7组。记录于表2-3中。实验时记下周围环境温度(C),作为线圈的实际温度。表 2-3室温序号实 验 数 据计 算 数 据UKL(V)IKL(A)PK(W)UKL(V)IKL(A)PK(W)cosKUABUBCUCAIAKIBKIcKPKIPK212345676、纯电阻负载实验爰m濯想三Blwl lIlOCIa图2-4 三相变压器负载实验接线图1）将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图2-4接线。变压器低压线圈接电源,高压线圈经开关S接负载电阻员,&选用D42的1800Q变阻器共三只，开关S选用D51挂件。将负载电阻RL阻值调至最大，打开开关S。2）按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=UN。3）在保持U产UN的条件下，合上开关S,先将电流升至额定值，然后逐渐减小负载电流，在下降中读取数据，测取三相变压器输出线电压和相电流。4）测取数据时，其中卜=0和卜=卜两点必测。共取数据7-8组记录于表2-4表 2-4 Ui=U|N=V；cos 2=1序U2(V)L(A)UABUBCUCAu2IAIBIc1212345678五、注意事项在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。六、实验报告1、计算变压器的变比根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。KAB=7 7 ，K 8 c =，KCA=U ab Ube U ca2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线 U o L=f(I L)，P o=f(UO L)c o s 4)0=f(U0 L)表 2-2 中 U0L=Ub+U皿+11也3/J +4+4OL 3=4 十 PC o%=兄Ku。J o L计算激磁参数从空载特性曲线查出对应于U0L=UN时的IOL和Po值，并由下式求取激磁参数。小2X”,喘3/.0LUL1。单式中。b等=10LPo27 103分别为变压器空载相电压，相电流，相空载功率（注：Y接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。3、绘出短路特性曲线和计算短路参数（1）绘出短路特性曲线U K L=f（【KL），PK二f（【KL），COS 6 K=f（】KL）式中 UKLU-+U B卡u,3KLIA+I R 卡 I(3PK PK+PK2C O 0KPKJ K（2）计算短路参数从短路特性曲线查出对应于IKL=IN时的UKL和PK值，并由下式算出实验环境温 度0 时的短路参数 _%_ PK“一 限 一 获7 _ UK(P _ UKL”K J 61KLX K=v ZL 7U pK式中 UK广造,IK=IK I 卜，PK2=0.8 P=W PK N=W=(1 -;.+/2.4匚 -)x 100%/；4 C O S%+6+/；2&vL*Pz(W)n0.20.40.60.81.01.2式中 I*2PNCOS 6 2=P?PN为变压器的额定容量PKN为变压器IKL=IN时的短路损耗Po为变压器的UOL=UN时的空载损耗(2)计算被测变压器口=口 m时的负载系数B实验三三相变压器的联接组一、实验目的1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。二、预习要点1、联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。2、如何把Y,yO联接组改成Y,y6联接组以及把Y,d ll改为Y,d5联接组。三、实验项目1、测定极性2、连接并判定以下联接组(DY,yO Y,y6(3)Y,dll(4)Y,d5四、实验方法1、实验设备2、屏上排列顺序序号型号名 称数量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ11三相组式变压器1件5DJklO三相心式变压器1件6D51波形测试，开关板1件D33、D32、D34-3、DJK10、DJ1K D513、测定极性(1)测定相间极性被测变压器选用三相心式变压器DJK10,用其中高压和低压两组绕组，额定容 量UK27/63.6/31.8 V,IFO.4/0.8/1.6A,Y/Y接法。测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、zo1)按图3 T接线。A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。2)接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%UN的电压。3)用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，右UBC=I UBY-UCZ I，则首末端标记正确；若UBC=I UBY+UCZ I，则标记不对。须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。4)用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。雕1.a楞想的客要川ioaa图3-1测定相间极性接线图(2)测定原、副方极性图3-2测定原、副方极性接线图1）暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然 后 按 图3-2接线,原 副方中点用导线相连。2）高压三相绕组施加约5 0%的额定电压，用电压表测量电压 x、UBY、UCZ、Uax、Uby Ucz、UAa、UBb、Ucc 若 UA3UAX-Uax,则 A 相 fW、低压绕组同相,并且首端A与a端点为同极性。若UA LUAX+U*则A与a端点为异极性。3）用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。4）高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。4、检验联接组(DY,yO爰壬发想出恐要Il l loaa图3-3 Y,yO联接组按 图3-3接线。A、a两端点用导线联接（注意：此导线为辅助连线，用以检验连接组，在实际应用中不存在。下同），在高压方施加三相对称的额定电压，测出 U BC、UCAV Uabv Ube、Uca、UBb、UBC、Ueb 及 Ik e,将数据记录于表 3-1 中。根据Y,yO联接组的电势相量图可知:UB V U K t4)UUB 后 U j -l K4其中K/.=4竺为线电压之比。若用两式计算出的电压UBb,UQ,UBC的数值Uab与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属Y,yO联接组。(2)Y,y6蹈三黑想名晅英山oaa图3-4 Y,y6联接组将Y,y O联接组的副方绕组首 末端标记对调,A、a两点用导线相联，如图3-4 所示。按前面方法测出电压U A B、U B C、U C A、U a b、U b e、U c a v I h b、U B c、U e b 及 I k e 将数据记录于表3-1 中。表 3-1表 3-2实验数据联接组方法UAB(V)UBC(V)UCA(V)ua b(V)U b c(V)U c a(V)U f i b(V)UBC(V)U e b(V)U c c(V)Y,y OY,y 6Y,d l lY,d 5根据Y,y6联接组的电势相量图可得计 算 数 据联接组方法K,工JUBb(V)UCc(V)V)Y,yOY,y6Y,dllY,d5/=心 式K用）。3 Uj（宙 K1若由上两式计算出电压UBb、Ucc、UBC的数值与实测相同，则绕组连接正确,属于Y y6联接组。(3)Y,dll睡口短仪d:.盟至Mi o a a图3-5 Y,dll联接组按图3-5接线。A、a两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、UBC、UCA、Uab、Ubes Uca、Ihb、UBCV Ueb 及 UCC,将数据记录于表 3-1 中。根据Y,dll联接组的电势相量可得心=Uc=UBC=U,NK：-0KL+I若由上式计算出的电压UBb、Ucc、UBC的数值与实测值相同，则绕组连接正确,属Y,dll联接组。(4)Y,d5聪壬爱想出害您;IOdd将Y/A-ll联接组的副方绕组首 末端的标记对调，如图3-6所示。图3-6 Y,d 5联接组实验方法同前，测取UAB、UBC、UCA、Uab、Ube、Uca、UBb、UBc、Ueb 及 UC C,将数据记录于表3-1中。根据Y,d 5联接组的电势相量图可得UBb=Ucc=UB=JK：+瓯+1若由上式计算出的电压UBb、U c c、UB C 的数值与实测相同，则绕组联接正确,属于Y,d5联接组。五、实验报告1、计算出不同联接组的UBb、Ucc、UBC的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。2、根据表3-1,用轨迹作图的方向作各联接的位形图，据图判别绕组连接是否正确。在位形图中，A,a应为同一点，为什么？六、附录变压器联接组校核公式(设 U而L UAB=KL xU(lb=KL)组别Ufib=UccUBCuB c/uB b0K1JK：K1.+111JK：6 KL+1JK；+112d Kj-K L+1JK+K 1.+113g+1JK；+Q&+I14JK；+K 1.+1勺+115=1/K：+M KL+1JK；+6&+I6K,+1K：+KL+117K：+6 K L+1g+118JK：+&+IJK；-勺+119JK；-y/3KL+1110JK”KL+1KT D41、D51舞-S3梃视由寥至IllI o acI1Ala图4-1单相变压器并联运行接线图实验线路如图4-1所示。图中单相变压器1、2选用三相组式变压器DJ11中任意两台，变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组经开关S,并联后，再由开关S3接负载电阻RL。由于负载电流较大，氏可采用并串联接法（选用D41的90Q与90Q并联再与180Q串联，共225Q阻值）的变阻器。为了人为地改变变压器2的阻抗电压，在其副方串入电阻R（选用D41的90Q与90Q并联的变阻器）。3、两台单相变压器空载投入并联运行步骤。(1)检查变压器的变比和极性。1)将开关&、S 3打开，合上开关S 2。2)接通电源，调节变压器输入电压至额定值，测出两台变压器副方电压U m x和U 2 a 2 x若U m x=U 2 a 2 x，则两台变压器的变比相等，即K尸2。3)测出两台变压器副方的l a与2 a端点之间的电压Ug，若U u12 a=4m-5必，则首端l a与2 a为同极性端，反之为异极性端。(2)投入并联检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开关S p即投入并联。若恰与“不是严格相等，将会产生环流。4、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行。1）投入并联后，合上负载开关S3。2）在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直至其中一台变压器的输出电流达到额定电流为止。3）测取I、L、L，共取数据45组记录于表4-1中。表 4-15、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行。Ii(A)I2(A)KA)打开短路开关S 2,变压器2 的副方串入电阻R,R 数值可根据需要调节（一般取5-10。之间），重复前面实验测出I、L、卜，共取数据56 组记录于表4-2中。表 4-2Ii(A)MA)KA)L(A)L(A)KA)五、实验报告1、根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I尸f(I)及k=f(D。2、根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I尸f(I)及h=f(D。3、分析实验中阻抗电压对负载分配的影响。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、空载实验：在 n=nN、1 =0 的条件下，测取空载特性曲线U o=f(h)。2、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k=f(If)。3、外特性：在产即、I尸常数、cos 寸04l-.KTbagp励磁绕组+图5-1 三相同步发电机实验接线图3、空载实验1）按图5-1接线，校正直流测功机M G按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机G S旋转，6 0的定子绕组为丫形接法（=220丫）。&用D41组件上的90 Q与90 Q串联加上90 Q与90 Q并联共225 Q阻值，R”用D 44上的180 Q电阻值，即用D44上的1800 Q电阻值。开关S选用D52挂箱。2）调节D 52上的24V励磁电源串接的Ra至最大位置。调节M G的电枢串联电阻&至最大值，M G的励磁调节电阻即 至最小值。开关&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A?有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关，起 动MGo MG起动运行正常后，把R“调至最小，调节Rf l使M G转速达到同步发电机的额定转速1500 r/m in并保持恒定。4）接通G S励磁电源，调节G S励磁电流（必须单方向调节），使k单方向递增至G S输出电压UO、L2UN为止。5）单方向减小GS励磁电流，使L单方向减至零值为止，读取励磁电流L和相应的空载电压U0o6）共取数据9 11组并记录于表5-1中表5-1n=nN=1500r/min1=0序号1234567891011Uo(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h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，其最高点取UL2UN，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 坐 标 绝 对 值 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5-3所示。图 5-2上升和下降的空载特性注意事项:(1)转速要保持恒定。(2)在额定电压附近读数相应多些。4、三相短路试验1）调节GS的励磁电源串接的 至最大值。调节电机转速为额定转速1500r/m i n,且保持恒定。2）接通G S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（接上短接线，合上S,）。3）调节GS的励磁电流h使其定子电流L=1 1 IN，读取GS的励磁电流值h和相应的定子电流值IK。4）减小G S 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 h和相应的定子电流IK。5）共取数据67 组并记录于表5-2中。表 5-2U=O V；n=nN=1 5 0 0 r/min5、测同步发电机在纯电阻负载时的外特性序 号1234567IK(A)If(A)1）把三相可变电阻器K接成三相Y接法,每相用D42组件上的900 Q与900Q串联，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1 5 0 0 r/min,而且保持转速恒定。3）拆除短接线，合上开关&,电机GS带三相纯电阻负载运行。4）接通24V励磁电源，调节R也和负载电阻RL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。5）保持这时的同步发电机励磁电流卜恒定不变，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。6）共取数据56 组并记录于表5-3中。表 5-3 n=nN=1500r/min Ik A cos 6=1U(V)I(A)6、测同步发电机在纯电阻负载时的调整特性1）发电机接入三相电阻负载RL,调 节 R使阻值达最大，电机转速仍为额定转 速 1500 r/m i n 且保持恒定。2）调节RR使发电机端电压达额定值220伏且保持恒定。3）调节RL阳值，以改变负载电流，读取为了保持电压恒定的相应励磁电流h，测出整条调整特性。4）共取数据45组记录于表5-4中。表5-4U=UN=220Vn=nN=1500r/minI(A)If(A)五、实验报告1、根据实验数据绘出同步发电机的空载特性。2、根据实验数据绘出同步发电机短路特性。3、根据实验数据绘出同步发电机的外特性。4、根据实验数据绘出同步发电机的调整特性。5、利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗XX不饱和值）。6、求短路比。7、由外特性试验数据求取电压调整率AU%。六、思考题1、为什么空载试验时励磁电流必须单方向调节?2、短路比与同步电机的参数、运行性能等有何关系？实验六三相同步发电机的并联运行一、实验目的1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。、预习要点1、三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？三、实验项目1、用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。2、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序序号型号名 称数量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正直流测功机1件3DJ18三相同步电机1件4D32交流电流表1件5D33交流电压表1件6D34-3单三相智能功率、功率因数表1件7D31直流电压、毫安、安培表1件8D41三相可调电阻器1件9D44可调电阻器、电容器1件10D52旋转灯、并网开关、同步机励磁电源1件11D53整步表及开关1件D 4 4、D 5 2、D 5 3、D 3 3、D 3 2、D 3 4-3、D31 D413、用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行三相同步发电机与电网并联运行必须满足下列条件:(1)发电机的频率和电网频率要相同，即 f u=f i；(2)发电机和电网电压大小 相位要相同，即 E o“=U f(3)发电机和电网的相序要相同。为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用旋转灯光法或整步表法检查相序和频率。4、旋转灯光法1）按图6-1接线。三相同步发电机G S选用DJ18,G S的原动机采用DJ23校正直流测功机MGo R*选用D44上180Q电阻，即选用D44上1800Q阻值，Rf2选用D41上90 Q与90Q串联加上90 Q与90 Q并联共225。阻值。开关&选用D52挂箱，并把开关S打 在“关断”位置。2）三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按 下“开”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V i表观测。3）按他励电动机的起动步骤（校正直流测动机M G电枢必须串联最大起动电阻R s“励磁调节电阻降调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源），起动M G并使M G电机转速达额定转速1500 r/m in o合上D52上同步发电机的24V励磁电源开关，调节电以改变G S的励磁电流用使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V,表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。同步电机AR fi+X 1 XG?L_1YW犯遵超ONa一。眦善出苦.!第重igell n lQ I!一-P寸川一同步电机励磁绕组案壬三根固罂塞l llloaa图6-1 三相同步发电机的并联运行4）观察三组相灯,若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机（先 将R“回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮），并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起 动MGo5）当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网（电源）电压相同。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，此时接通D53整步表上琴键开关，观 察D53上V表 和Hz表上指针在中间位置，S表指针逆时钟缓慢旋转。待 A相灯熄灭时合上并网开关S,把同步发电机投入电网并联运行（为选准并网时机，可让其循环几次再并网）。6）停机时应先断开D53整步表上琴键开关，按 下D52上红色按钮，即断开电网开关S,将R-调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。5、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节1）用旋转灯光法把同步发电机投入电网并联运行。2)并网以后，调节校正直流测功机M G的励磁电阻Rn和发电机的励磁电流If使同步发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励磁电流1尸。3)保持这一励磁电流不变，调节直流电机的励磁调节电阻Rn,使其阻值增加，这时同步发电机输出功率Pz增大。4)在同步机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数共取数据67组记录于表6-1中。表 6-1 U=V(Y)If=Iro=A序输出电流I(A)输出功率p?(W)功率因数号1AIBIcIP lP llp2cos 6表中：/=(+/p +，c)/3，巴=6+吊，coscp=P2/6 u i12345676、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。1）用旋转灯光法把同步发电机投入电网并联运行。2）保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。3）增加同步发电机励磁电流I f,使同步发电机定子电流上升到额定电流,记录此点同步发电机励磁电流h，定子电流I。4）减小同步电机励磁电流I f使定子电流I减小到最小值记录此点数据。5）继续减小同步电机励磁电流I f,这时定子电流又将增大至额定电流。6）在这过励和欠励情况下共取数据9-1 0组并记录于表6-2中。表 6-2 n=r/min；U=V P2?0.5 PN表中：/=(+1Q/3序号三相电流I(A)励磁电流If(A)功率因数1AIBIcIIfcos 61234567891 0五、实验报告1、评述准确同步法的优缺点。2、试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果？3、试述三相同步发电机和电网并联运行时有功功率和无功功率的调节方法。4、画 出P2心0.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线，并加以说明。实验七 三相同步电机参数的测定一、实验目的掌握三相同步发电机参数的测定方法，并进行分析比较加深理论学习。二、预习要点1、同步发电机参数X d、X q、X d、Xq X d、X q、X o、X 2各代表什么物理意义？对应什么磁路和耦合关系？2、这些参数的测量有哪些方法？并进行分析比较。3、怎样判别同步电机定子旋转磁场与转子的旋转方向是同方向还是反方向？三、实验项目1、用转差法测定同步发电机的同步电抗Xd、。2、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X2及负序电阻r2o3、用单相电源测同步发电机的零序电抗X。4、用静止法测超瞬变电抗X d、X q 或瞬变电抗X/、Xqo四 实验方法1、实验设备序 号型号名 称数量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正直流测功机1件3DJ18三相同步电机1件4D41三相可调电阻器1件5D44可调电阻器、电容器1件6D32交流电流表1件7D33交流电压表1件8D34-3单三相智能功率、功率因数表1件9D51波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D44、D33、D32、D34-3、D51、D41号巨踞想坦客Mlllloaau会里里期00UABUBCUcAUQLIAIBIcIOLP.PnPo1234567891 01 11 21 3表8-3