三相同步電機參數的測定實驗

電機及電氣技術實驗裝置三相同步電機功能數值的測量實驗
一、實驗目的
掌控把握三相同步發電機功能數值的測量方法，并實行解析對比深入課程課程理論學習掌控把握。
二、預習要點
1、同步發電機功能數值X_d、X_q、X_d'、X_q'、X_d''、X_q''、X₀、X₂各代表什么物理意義？對應什么磁路和耦合關系？
2、這些功能數值的測量有哪些方法？并實行解析對比。
3、怎樣判別同步電機定子旋轉磁場與轉子的旋轉方向是同方向還是反方向？
三、實驗項目
1、用轉差法測量同步發電機的同步電抗X_d、X_q。
2、用反同步旋轉法測量同步發電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
3、用一相電源測同步發電機的零序電抗X₀。
4、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、X_q'。
四、實驗方法
1、實驗設備

序 號	型 號	名 稱	數 量
1	DQ03-1	電機導軌、旋轉編碼器及數字顯露轉動速度表	1件
2	DQ19	校正直線DC測功機	1件
3	DQ14	三相同步電機	1件
4	DQ26	三相可調電阻器	1件
5	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
6	DQ44	數/模交流ACAC電流（A）表	1件
7	DQ45	數/模交流ACAC電壓（V）表	1件
8	DQ25	智能型功率（W）、功率（W）因數表	1件
9	DQ31	波動線測量試驗及開關板	1件

2、屏上掛式模塊件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ26
DQ14同步電機作為電機使用時，P_N（W）=90W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.35A， n_N(r/min)= 1500，U_fN(V）=10V，I_fN(A)=0.8A，絕緣等級E級。

圖5-6 用轉差法測同步發電機的同步電抗接線圖
3、用轉差法測量同步發電機的同步電抗X_d、X_q。
(1) 按圖5-6接線。同步發電機ＧＳ定子繞組用Y形接法。校正直線DC測功機ＭＧ按他勵電機方法接線，用作ＧＳ的原動機。R_f選用DQ29上1800Ω電阻，并調至最小。R_st選用DQ29上180Ω電阻，并調至最大。R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關S合向R端。
(2) 把控制屏左側調壓器旋鈕退到零位，功率（W）表電流（A）線圈短接。查驗控制屏下方兩邊的電樞電源開關及勵磁電源開關全部須在"關"的位置。
(3）接通控制屏上的電源總開關，按下"啟動"按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直線DC電機MG，查看電機轉向。
(4）斷開電樞電源和勵磁電源，使直線DC電機MG停機。再調動調壓器旋鈕，給三相同步電機加一電壓（V），使其作同步電機起動，查看同步電機轉向。
(5）若此時同步電機轉向與直線DC電機轉向一致。則說明同步機定子旋轉磁場與轉子轉向一致，若不一致，將三相電源隨意兩相換接，使定子旋轉磁場轉向改變。
(6）調動調壓器給同步發電機加5～15%的規格限定電壓（V）（電壓（V）數值不宜過高，以免磁阻轉矩將電機牽入同步，同時也不能太低，以免剩磁引起較大誤差）。
(7）調動直線DC電機MG轉動速度，使之升速到接近GS的規格限定轉動速度1500 r/min，直至同步發電機電樞電流（A）表指針緩慢擺動（電流（A）表測量范圍選用0.3A檔），在同一瞬間讀取電樞電流（A）周期性擺動的最小值與相應電壓（V）最大值，以及電流（A）周期性擺動最大值和相應電壓（V）最小值。
(8）測此兩組數值記錄于表5-13中。
表5-13

序號	Imax（A）	Umin（V）	Xq（Ω）	Imin（A）	Umax（V）	Xd（Ω）
1
2

計算：
4、用反同步旋轉法測量同步發電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
(1) 將同步發電機電樞繞組隨意兩相對換，以改換相序使同步發電機的定子旋轉磁場和轉子轉向相反。
(2) 開關S閉合在短接端(圖示下端)，調壓器旋鈕退至零位。
(3) 接通控制屏上的鑰匙開關，按下啟動按鈕，先接通勵磁電源后接通電樞電源。啟動直線DC電機ＭＧ，并使電機升至規格限定轉動速度1500 r/min。
(4) 順時針緩慢調動調壓器旋鈕，使三相交流ACAC電源逐漸升壓直至同步發電機電樞電流（A）達30～40%規格限定電流（A）。
(5) 讀取電樞繞組電壓（V）、電流（A）和功率（W）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）

表中：
計算：



5、用一相電源測同步發電機的零序電抗X₀。

圖5-7 用一相電源測同步發電機的零序電抗
(1) 按圖5-7接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯，接至一相交流ACAC電源U、N端上。
(2) 調壓器退至零位，同步發電機勵磁繞組短接。
(3) 起動直線DC電機MG并使電機升至規格限定轉動速度1500 r/min。
(4) 接通交流ACAC電源并調動調壓器使GS定子繞組電流（A）上升至規格限定電流（A）值。
(5) 測取此時的電壓（V）、電流（A）和功率（W）值并記錄于表5-15中。
表5-15

序號	U（V）	I（A）	P（W）	X0（Ω）

表中X₀的計算：

6、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、x_q'。


圖 5-8用靜止法測超瞬變電抗
(1) 按圖5-8接線，將ＧＳ三相電樞繞組聯接成星形，任取二相端點接至一相交流ACAC電源U、N端上。兩只電流（A）表均用DQ44掛式模塊件。
(2) 調壓器退到零位，發電機處于靜止狀態。
(3) 接通交流ACAC電源并調動調壓器逐漸升高輸出電壓（V），使同步發電機定子繞組電流（A）接近20%I_N。
(4) 用手慢慢轉動同步發電機轉子，查看兩只電流（A）表讀數的改變，仔細調節同步發電機轉子的位置使兩只電流（A）表讀數達最大。
(5) 讀取這位置時的電壓（V）、定子繞組電流（A）、功率（W）值并記錄于表5-16中。從這數值可測量X_d''。
表5-16

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xd"（Ω）

表中X _d "的計算：


(6) 把同步發電機轉子轉過45°角，在這附近仔細調節同步發電機轉子的位置使二只電流（A）表指示達最小。
(7) 讀取這位置時的電壓（V）U、電流（A）I、功率（W）P值并記錄于表5-17中。從這數值可測量X_q''。
表5-17

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xq"（Ω）

表中X_q"的計算：



五、實驗報告
按照試驗數值計算：X_d、X_q、X₂、r₂、X₀、X_d"、X_q"。
六、思考題
1、各電抗功能數值的物理意義是什么？
2、各項試驗方法的課程課程理論按照是什么？