電機綜合實訓

1、中國礦業(yè)大學2015-2016學年第一學期電氣工程專業(yè)專業(yè)綜合實踐分析報告實踐項目專題 電機綜合實訓 a 班 級 電氣12-3班 a姓 名 a學 號 04121627 a成 績 a中國礦業(yè)大學信電學院2015 年 11 月 28 日目 錄前言. . . .2實訓一 電器設備的基礎測試3一、實訓目的3二、預習要求3三、實訓項目3四、實訓線路、實驗所需組件及步驟、測量數(shù)據(jù)3五、實訓報告基本內(nèi)容4實訓二 電機測速方法的研究11一、實訓目的11二、預習要求11三、實訓項目11四、實訓線路、實訓所需設備組件及步驟11五、實訓報告基本內(nèi)容13實訓三 三相同步發(fā)電機的并聯(lián)運行18一、實驗目的18二、預習要求

2、18三、實驗項目18四、實驗線路、實驗所需組件及步驟19五、實驗報告22六、思考題23實訓四 三相同步電機參數(shù)的測定24一、實驗目的24二、預習要求24三、實驗項目24四、實驗線路、實驗所需組件及步驟25五、實驗報告29六、思考題29實訓總結(jié).31附錄32附件1：FLUKE絕緣測試儀相關(guān)說明32附件2：ZC25型兆歐表相關(guān)說明35附件3：數(shù)字式高精度轉(zhuǎn)速表相關(guān)說明38附件4：WB26系列耐壓測試儀相關(guān)說明.42附件5：增量式旋轉(zhuǎn)編碼器相關(guān)說明. . . .46附件6：GB 12350-2009及GB/T 5171-2002里面的電機絕緣要求.47附件7：GB/T 5171-2002里面規(guī)定的電

3、機耐壓要求. .49附件8：GB755-2008/IEC60034-1：2004里面的電機耐電壓試驗要求.50前言電機學是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門技術(shù)基礎課。它不僅是本專業(yè)的理論基礎，且為電機設計、交流調(diào)速系統(tǒng)、電力拖動基礎、電力工程、電氣工程數(shù)值計算等后續(xù)專業(yè)課程提供分析方法，同時也是電力電子與電力傳動、電機與電器、電工理論與新技術(shù)等多個專業(yè)研究生入學考試的課程，該課程在本科教學中占有十分重要的地位。為了深入了解電機的構(gòu)造、工作原理、工作特性等知識，需要學生進入實驗室近距離的觀察并進行實驗，產(chǎn)生感性的認識。本次電機綜合實訓為大家提供了這樣一個實驗平臺，幫助大家鞏固自己之所學，同時也加強了

4、學生自身的動手實踐能力。整個實訓分為四部分，分別是電器設備的基礎測試、電機測速方法的研究、三相同步發(fā)電機的并聯(lián)運行以及三相同步電機的參數(shù)測定。實訓一 電器設備的基礎測試一、實訓目的 1、了解電器設備的基礎測試內(nèi)容。2、掌握測量電器設備的絕緣電阻的方法。3、掌握測量電器設備的耐壓的方法。二、預習要求 1、了解2種測量電器設備絕緣電阻原理和儀表及使用方法。 2、了解低壓電器設備的基本絕緣電阻要求（查國家標準）。3、學習2種絕緣電阻測量儀表的使用方法和儀表技術(shù)指標。4、設計應該如何測量低壓電機、變壓器的絕緣電阻值和相應的記錄表格。5、了解測量電器設備耐壓的原理和相應所用儀表的使用方法。 6、了解低壓

5、電器設備的基本耐壓要求（查國家標準）。7、學習耐壓測試儀的使用方法和儀表技術(shù)指標。8、設計應該如何測量低壓電機、變壓器的耐壓數(shù)值和相應的記錄表格。9、自擬實驗安全注意事項。三、實訓項目 1、分別用所選2種絕緣電阻測量儀表，測定低壓電機、變壓器（或調(diào)壓器）的絕緣電阻。 2、使用耐壓測試儀分別測量測定低壓電機、變壓器（或調(diào)壓器）的耐壓數(shù)值。四、實訓線路、實驗所需組件及步驟、測量數(shù)據(jù)I電器設備的絕緣電阻測量 1實訓線路自擬實訓線路和實訓步驟及實訓注意事項（特別是所有儀器儀表數(shù)據(jù)）。參考實訓記錄表格：表11 采用ZC25B-3型兆歐表測量三相異步電動機電機絕緣電阻序號測量位置電機絕緣電阻值（M）1AB

6、間2BC間3CA間4A地間5B地間6C地間7Aa間08Bb間09Cc間010a地間11b地間12c地間表12 采用FLUKE 1508數(shù)字兆歐表測量三相異步電動機電機絕緣電阻序號測量位置電機絕緣電阻值（M）1AB間5502BC間5503CA間5504A地間5505B地間5506C地間5507Aa間08Bb間09Cc間010a地間55011b地間55012c地間550 II電器設備的耐壓試驗表13 電器設備耐壓測試結(jié)果用耐壓測試儀測量電機耐壓序號測量位置測試電壓（kv）測量結(jié)果1勵磁電樞0.86未擊穿2電樞換向0.86未擊穿3勵磁換向0.86未擊穿4電樞外殼0.86未擊穿5勵磁外殼0.86未擊穿

7、6換向外殼0.86未擊穿5、 實訓報告基本內(nèi)容1、 基本測量電器設備絕緣方法。答：一般使手搖式兆歐表或數(shù)字式絕緣電阻測試儀進行測量。 手搖式兆歐表測量絕緣電阻：（1）測量帶電設備的絕緣電阻之前，必須斷開被測設備電源，并進行短路接地放電，以保證人身和設備的安全及獲得正確的測量結(jié)果。（2）兆歐表有三個接線端鈕，其中L表示“線”，E表示“地”，G表示“保護環(huán)”（即屏蔽接線端鈕）。測量電纜的絕緣電阻或天氣潮濕的時測其它電氣設備時，使用保護環(huán)G以避免被測設備表面漏電影響測量結(jié)果；測量線路對地的絕緣電阻時，兆歐表接線端鈕L接線路的導線，接線端鈕E接地；測量電動機繞組對地（外殼）的絕緣電阻時，兆歐表接線端鈕

8、L與繞線接線端子連接，端鈕E接電動機外殼；測量電動機或電器的相間絕緣電阻時，L端鈕和E端鈕分別與兩部分接線端子相接；測量電纜的對地（表皮）絕緣電阻，L接電纜心線，E接電纜表皮，G接絕緣層，其它電氣設備的接線，可參照這些設備的接線類推。（3）兆歐表與被測物之間的連接導線必須使用絕緣良好的單根導線，不能使用雙根絞線，且與L端連接的導線一定要有良好絕緣，因為這一根導線絕緣電阻與被測物的絕緣電阻并聯(lián)，此對測量結(jié)果影響很大。（4）用兆歐表測量電氣設備的絕緣電阻時，應注意做到：la、兆歐表放置應平穩(wěn)，避免表身晃動。lb、在測絕緣電阻前，接上兆歐表的兩根棒（不要互相絞并在一起），先把兩表棒接觸，手柄輕搖幾轉(zhuǎn)

9、，試看表針是否指到0位。接著分開兩表棒，再搖幾轉(zhuǎn)，試看表針是否指到位。校試好兆歐表的0位和位后，即可進行測量。lc、手柄轉(zhuǎn)速以每分鐘120轉(zhuǎn)左右為宜，切記忌忽快忽慢。ld、絕緣電阻隨測量時間的長短而不同，一般以手柄穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下持續(xù)要一分鐘之后的讀數(shù)為準。le、測量時，如果發(fā)現(xiàn)被測設備的絕緣電阻等于零，應立即停止搖轉(zhuǎn)手炳，以免損壞兆歐表。lf、在兆歐表沒有停止搖轉(zhuǎn)和設備沒有對地放電之前，切勿觸及測量部分和兆歐表的接線端鈕，以免觸電。lg、測量完畢，應將被測設備對地放電。 數(shù)字式絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻：數(shù)字式絕緣電阻測試儀由直流電池、晶體管振蕩器、倍壓整流、測量機構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)顯系統(tǒng)組成。數(shù)字式

10、絕緣電阻測試儀使用時的接線同兆歐表，輸出直流電壓用電鍵選擇，一般有500V、1000V、2500V、5000V、10000V等，使用很方便，可選擇不同的檔位。數(shù)字式絕緣電阻測試儀的使用應經(jīng)常更換電池，不用時可將電池取出，上電池前應測量電池的電壓和電流，必須保證電池電壓和電流處于完好額定狀態(tài)。2、 使用儀器設備技術(shù)參數(shù)。答：ZC25系列兆歐表：a、規(guī)格型號額定電壓測量范圍(M)準確度等級(V)允差ZC25-1100±10%010010(相當于弧長的1級)ZC25-2250±10%0250ZC25-3500±10%0500ZC25-41000±10%0100

11、0使用條件溫度-25+40,相對濕度不大于80%搖柄額定轉(zhuǎn)速120r/min外形尺寸205mm×120mm×145mm重量約2kgb、準確度：10級（相當于弧長的1級）。c、使用條件：溫度-25+40相對濕度不大于80。d、搖柄額定轉(zhuǎn)速：120r/min。e、外磁場影響：當外界磁場度為0.4kA/m時，儀表允許改變量為等級指數(shù)的100。f、傾斜影響：當儀表自水平位置向任意一方向傾斜5°時，儀表允許改變量為等級指數(shù)的50。g、絕緣電阻：儀表所有線路與外科之間的絕緣電阻應不小于20M歐。h、試驗電壓：儀表能耐受頻率為50Hz的正弦波交流電壓歷時1min試驗，試驗電壓有

12、效 。 FLUKE 1508數(shù)字兆歐表：福祿克Fluke 1508數(shù)字兆歐表交流/直流電壓測量精度范圍600.0V分辨率0.1V50Hz至400Hz± (%讀數(shù)+數(shù)字)±(2%+3)輸入阻抗3M（標稱值）,<100pF共模抑制比（1 k不平衡):>60dB，在直流、50或60Hz時過載保護600V有效值或直流量程/分辨率：20.00 0.01200.0 0.12000 120.00 k0.01k精度±(1.5%+3)過載保護2V有效值或直流開路測試電壓：>4.0V,<8V短路電流：> 200.0mA測量范圍：0.01M至10

13、 G測試電壓50V、100V、250V、500V、1000V測試電壓準確度：+20%,-0%短路測試電流：1mA，標稱值自動放電：當C=1µF 或更小時，放電時間<0.5s帶電電路檢測功能：在進行測試初始化之前，如果檢測到大于30V的電壓，則禁止進行測試。最大容性負載：在高達1µF的負載下可工作。施加到任意端子上的最大電壓：600 V 交流有效值或直流儲存溫度-40°C至60°C（-40°F至140°F）工作溫度-20°C至55°C（-4°F 至131°F）溫度系數(shù)0.05×（給

14、定準確度）/°C，溫度<18°C 或> 28°C（<64°F或>82°F）時相對濕度0%至95%，在10°C至30°C（50°F至86°F）時0% 至75%，在30°C至40°C（86 °F至104°F)0 %至40%，在40°C 至55°C（104 °F至131°F）抗振性隨機，2g，5-500 Hz，符合MIL-PRF-28800F，Class 2儀器的要求抗沖擊性1米跌落，符合IEC 61010-

15、1第2版（1米跌落試驗，6面，橡木地板）的要求電磁兼容：在3V/M的RF場中，準確度=給出的準確度（EN61326-1:1997）安全符合ANSI/ISA 82.02.01（61010-1）2004、 CAN/CSA-C22.2 No.1010.1和IEC/EN 61010-1第2版對CAT IV 600V 設備的要求認證：CSA，符合標準CSA/CAN C22.2 No. 1010.1；TUV，符合標準 IEC/EN 61010-1第2版電池4節(jié)AA型號的電池（(NEDA 15A 或 IEC LR6）電池壽命用于絕緣測試時：在室溫下用新電池至少可進行1000次絕緣測試。測試均指標準測試：10

16、00V，至1M，占空比為5秒鐘打開，25秒種關(guān)閉。電阻測量時：在室溫下利用新電池至少可進行 2500 次接地電阻測量。測試均指標準測試：1 ，占空比為 5秒鐘打開，25秒鐘關(guān)閉尺寸5.0 cm 高×10.0 cm 寬×20.3 cm 長（1.97 in 高×3.94in寬×8.00in長）重量550g（1.2lb）IP 等級：IP40海拔高度工作2000mCAT IV 600V，3000m CAT III 600V非工作（儲存）：12,000m過載能力：110%范圍3、 分析選擇第一種測量絕緣電阻儀表測量絕緣電阻（包括實驗數(shù)據(jù)整理）。答：實驗數(shù)據(jù)見表1-

17、1。根據(jù)小功率電動機的安全要求（GB 123502009），電動機的額定電壓36V<Un<500V，用兆歐表測量時，在常態(tài)下不低于50M，在熱態(tài)下不低于5 M。所以由實驗測得的數(shù)據(jù)知，該電機的絕緣性能良好。4、 分析選擇第一種測量絕緣電阻儀表測量絕緣電阻（包括實驗數(shù)據(jù)整理）。答：實驗數(shù)據(jù)見表1-2。根據(jù)小功率電動機的安全要求（GB 123502009），電動機的額定電壓36V<Un<500V，用兆歐表測量時，在常態(tài)下不低于50M，在熱態(tài)下不低于5 M。所以由實驗測得的數(shù)據(jù)知，該電機的絕緣性能良好。5、 分析測量電器設備絕緣電阻的用途和意義。答：因為電動機或其他電氣設備停

18、用或備用時間較長時，由于受潮或有大量積灰，影響電氣設備的絕緣；長期使用的電器設備，絕緣也有可能老化，端線松弛。測量電氣設備的絕緣就能發(fā)現(xiàn)這些問題，以便及時采取措施，不影響電氣設備的運行或切換使用。6、 基本測量電器設備的耐壓實驗方法。答：a.檢查確認耐壓測試儀的主電源開關(guān)是處于關(guān)的位置； b.除非儀器的特殊設計以外，所有的不帶電金屬部分必須可靠接地； c.把受測設備的所有電源輸入端的電線或端子連接起來； d.合上受測設備的所有電源開關(guān)，繼電器等； e.把耐壓測試儀的測試電壓調(diào)為零； f.把耐壓測試儀的高電壓輸出線(通常為紅色)連接到受測設備的電源輸入端； g.把耐壓測試儀的回路接地線(通常為黑

19、色)連接到受測設備的可觸及不帶電金屬部分； h.把耐壓測試儀的主電源開關(guān)閉合，緩慢升高儀器的次級電壓到要求值。一般升壓速度不超過500V/sec的速度； i在指定的時間內(nèi)維持這個測試電壓； j把測試電壓緩慢降下來。7、 使用耐壓實驗儀器設備技術(shù)參數(shù)。答:本次試驗所用耐壓試驗儀器為WB2672A耐壓測試儀，其技術(shù)參數(shù)為電壓AC05KV，電流02 mA/20mA/100mA，時間199s，變壓器容量750VA，數(shù)顯，準確度：±5%。1) WB2672A耐壓測試儀：2) 被測電機接線圖：8、 分析測量電器設備耐壓的用途和意義。答:用途：測試反映絕緣材料的絕緣性能的優(yōu)劣和缺陷，用來判斷絕緣性

20、能是否符合使用的性能要求。 意義：保證電機在經(jīng)歷短時間超額定的高電壓時，不會出現(xiàn)絕緣擊穿的情況，保證電機能夠正常、安全運行。9、所獲的結(jié)論。答:通過對三相異步電機的絕緣電阻測量和直流電機的耐壓試驗，可知所測電器設備均是合格的，都滿足國標要求。實訓二電機測速方法的研究一、實訓目的 1、了解基本的測速方法。（提示可以采用軸編碼器；交、直流測速發(fā)電機；無接觸式轉(zhuǎn)速表等）2、幾種測速方式下，測試電機轉(zhuǎn)速的測量誤差。3、特定轉(zhuǎn)速時的最佳測速方式。二、預習要求 1、了解3種以上的電機測速方法。 2、選擇其中3種方法測量電機轉(zhuǎn)速。 3、了解分析電機測量誤差的方法。4、如何可以將直流他勵電動機的轉(zhuǎn)速分別調(diào)節(jié)到

21、100轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)。三、實訓項目 1、分別用所選3種測速方法之一，測定電機分別在高、中、低3種情況下的電機轉(zhuǎn)速。 2、分別用所選3種測速方法之二，測定電機分別在高、中、低3種情況下的電機轉(zhuǎn)速。3、分別用所選3種測速方法之三，測定電機分別在高、中、低3種情況下的電機轉(zhuǎn)速。四、實訓線路、實訓所需設備組件及步驟 1實訓線路自擬實訓線路和實訓步驟及實訓注意事項（特別是所有儀器儀表數(shù)據(jù)）。參考實訓線路：由：得：式中：-電樞回路總電阻 -負載電阻 n -電樞總電勢式中：-交流測速發(fā)電機的相對速度； n-實際轉(zhuǎn)速，單位為r/min； nc-同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；2.數(shù)據(jù)記錄表表21 采用測速方式一實訓

22、記錄表格序 號n(r/min)軸編碼器（標準）無接觸(r/min)直流發(fā)（空）直流發(fā)（載）1121.8124.10.6240.6132217.2218.01.0951.0723318.0318.41.5861.5794553.5552.52.7692.7485704.5704.63.5233.5006896.2895.64.4744.43271011.410105.0485.01581496.414687.3247.27291730.717318.6308.569101992.419949.9239.866112097.3209810.4410.36122215.0221411.0210.93

23、表22 采用測速方式二實訓記錄表格序 號n(r/min)軸編碼器（標準）無接觸(r/min)交流發(fā)（空）交流發(fā)（載）1119.4119.90.490.382202.6200.20.810.633319.3319.01.281.004401.2402.01.621.255512.2512.62.081.646630.3630.42.551.997717.9717.42.912.278943.3942.83.832.9991008.11009.04.083.18101155.91156.04.703.65111316.813195.354.17121425.014265.804.50五、 實訓報告

24、基本內(nèi)容1、 簡述基本測速方法有那些。答：a.利用軸編碼器進行測速，可使用增量式或者絕對式編碼器，算法采用M/T法；b.采用無接觸數(shù)字型光電轉(zhuǎn)速計；c.采用永磁直流測速發(fā)電機測速，永磁直流測速發(fā)電機有其靈敏度高、線性誤差小、受溫度變化的影響較小、結(jié)構(gòu)簡單、耐振動沖擊、極性可逆等優(yōu)點。d.采用交流測速發(fā)電機測速。2、基本測速方法使用儀器設備有那些，你在此次綜合實訓中采用的儀器設備的技術(shù)參數(shù)。答：基本測速方法使用儀器設備有軸編碼器；數(shù)字型光電轉(zhuǎn)速計；永磁直流測速發(fā)電機；交流測速發(fā)電機。a.軸編碼器技術(shù)參數(shù)如下：外觀：（TRD-2E/2EH ）40×36mm （TRD-2T/2TH）38&

25、#215;36mm；軸徑：6mm 實心軸 D型切口 空心軸徑：8mm 半空心軸；分辨率：103600脈沖/轉(zhuǎn)；輸出信號形式：AB兩相Z相多種輸出方式開放集電極輸出,長線驅(qū)動輸出,推拉輸出；最高相應頻率：200kHz；容許最高轉(zhuǎn)速：5000rpm；電源電壓范圍可在DC5-12v、12-24v、5v之間變化；輸出形式：推拉輸出 帶部分負載短路保護回路；荷重：徑向：30N 軸向：20N；起動扭矩 防塵：0.001N.m；防塵、防滴：0.001N.m；防護等級、防塵型：IP50；防塵型、防滴型：IP54；使用環(huán)境溫度：-10+70；b.數(shù)字型光電轉(zhuǎn)速計技術(shù)參數(shù)如下：光電式轉(zhuǎn)速儀/轉(zhuǎn)速表(激光)DT22

26、34CD/T2234B；5位大屏幕液晶顯示器，字高18mm；測量范圍：2.5-99,999RPM；光電式轉(zhuǎn)速儀/轉(zhuǎn)速表DT2234C/DT2234B分辨率：0.1RPM（2.5999.9RPM)1RPM(1000RPM以上)；準確度：±（0.05%+1個字）；采樣時間：0.5秒（120RPM以上）；量程選擇：自動切換；有效距離：50mm500mm；工作電流：最大40mA；記憶：自動記憶最大值，最小值，最后測量值；時基：6MHz石英晶體；時基準確度：10X10-6(050)；電源： 3x1.5V AAA電池(DT2234C)；尺寸： 184x76x30mm(DT2234C)；3、分析測

27、速方法一的高、中、低測速誤差，所適用測量什么范圍的轉(zhuǎn)速（包括實驗數(shù)據(jù)整理和曲線）。答：方法一為無接觸式測速。a. 采用直流他勵電動機帶永磁直流測速發(fā)電機時：b. 采用直流他勵電動機帶交流測速發(fā)電機時：由以上數(shù)據(jù)分析知，無接觸式測速方法在測速時，無論是低速，中速還是高速都是具有很高的精度，即該種方法具有很寬的調(diào)速范圍。4、分析測速方法二的高、中、低測速誤差，所適用測量什么范圍的轉(zhuǎn)速（包括實驗數(shù)據(jù)整理和曲線）。答：方法二為采用直流他勵電動機帶永磁直流測速發(fā)電機測速。由以上數(shù)據(jù)分析知，永磁直流測速發(fā)電機在低速和中速表現(xiàn)很好，高速時若有負載則輸出電壓會小幅降低。低速和中速時，負載對于輸出電壓基本沒有影

28、響。在整個測速過程中，發(fā)電機輸出電壓與轉(zhuǎn)速基本成正比。因此，本方法也適用于整個測速過程。5、分析測速方法三的高、中、低測速誤差，所適用測量什么范圍的轉(zhuǎn)速（包括實驗數(shù)據(jù)整理和曲線）。答：方法三為采用直流他勵電動機帶交流測速發(fā)電機測速。由以上數(shù)據(jù)分析知，交流測速發(fā)電機在低速表現(xiàn)較好，中速和高速時誤差較直流測速發(fā)電機大。并且負載對于輸出的影響均較大，特別在高速時，負載對輸出電壓的減小效果嚴重。因此，本方法只適用于低速測量過程。6、所獲的結(jié)論。答：通過三種測速方法試驗數(shù)據(jù)分析可知，數(shù)字型光電轉(zhuǎn)速計在低、中、高三個速度等級都有很高的測速精度，具有很大的測速范圍。采用直流他勵電動機帶永磁直流測速發(fā)電機測速

29、和采用直流他勵電動機帶交流測速發(fā)電機測速只在一定范圍內(nèi)具有很高的測速精度，測速范圍相較于數(shù)字型光電轉(zhuǎn)速計稍窄一些。實訓三 三相同步發(fā)電機的并聯(lián)運行、實驗目的 1掌握三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行的條件與操作方法。 2掌握三相同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率與無功功率的調(diào)節(jié)。二、預習要求1三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行有哪些條件？不滿足這些條件將產(chǎn)生什么后果？如何滿足這些條件？答：a.三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行必須滿足下列條件：(1)發(fā)電機的頻率和電網(wǎng)頻率要相同，即:fII=fI ；(2)發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓大小、相位要相同，即:E0IIUI ；(3)發(fā)電機相序和電網(wǎng)的相序要相同。b.不滿足條件將

30、產(chǎn)生的后果：會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，嚴重的話會對電網(wǎng)造成無法估計的損失。上述條件中，除相序一致是絕對條件外，其它條件都是相對的，因為通常電機可以承受一些小的沖擊電流。c.如何滿足這些條件：為了檢查這些條件是否滿足，可用電壓表檢查電壓，用旋轉(zhuǎn)燈光法或整步表法檢查相序和頻率。2三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行時怎樣調(diào)節(jié)有功功率和無功功率？調(diào)節(jié)步驟是怎樣的？答：a.調(diào)節(jié)有功功率的步驟：1）先將同步發(fā)電機投入電網(wǎng)運行。2）調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流If及校正直流電機MG的勵磁電流使同步發(fā)電機定子電流接近于零，這時相應的同步發(fā)電機勵磁電流IfIfo。3）保持這一勵磁電流不變，調(diào)節(jié)直流電機的勵磁調(diào)節(jié)電阻Rf1，使其

31、阻值增加，有時也需要調(diào)節(jié)直流電機的電樞調(diào)節(jié)電阻Rst,使時同步發(fā)電機輸出功率（有功功率）P2 增加。b.調(diào)節(jié)無功功率的步驟：1）先把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。2）保持同步發(fā)電機的輸出功率P2 0。3）先增加同步發(fā)電機勵磁電流If ，使同步發(fā)電機定子電流上升到額定電流，記錄此點勵磁電流、電樞電流。4）減小同步發(fā)電機勵磁電If 使電樞電流減小到最小值記錄此點數(shù)據(jù)，繼續(xù)減小同步發(fā)電機勵磁電流，這時電樞電流又將增大直至預定電流。三、實驗項目 1用準確同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。 2用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。 3三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率的調(diào)節(jié)。 4三相同步發(fā)

32、電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時無功功率調(diào)節(jié)。 5測取當輸出功率等于零時三相同步發(fā)電機的V型曲線。 6測取當輸出功率等于0.5倍額定功率時三相同步發(fā)電機的V型曲線。四、實驗線路、實驗所需組件及步驟 1）實驗線路如圖54所示。2）實驗所需組件原動機采用DJ23校正過的直流電機，三相同步發(fā)電機采用DJ18(或D16)三相同步發(fā)電機，同步發(fā)電機勵磁回路直流電壓V2 表選用D31-2智能直流電壓電流表上的電壓表，交流電壓表V1采用D38-1數(shù)模雙顯存儲式智能真有效值電壓表,交流電流表A采用D37-1數(shù)模雙顯存儲式智能真有效值電流表,功率表P1 、P2 選用D34-2智能功率、功率因數(shù)表，的電樞串聯(lián)電阻Rst選用D

33、41上的670電阻，的勵磁回路串聯(lián)電阻Rf1 選用D45上的3750電阻， Rf2選用D41的225（用D41組件上的90與90串聯(lián)后與90與90并聯(lián)后相串聯(lián)），同步發(fā)電機勵磁電流表A選用D31上的安培表，直流電動機電樞電流表可選用D44上的2000mA直流電流表，R選用D41，其中R用9O電阻（約為同步發(fā)電機勵磁回路電阻值的10倍）。S 可選用帶有開關(guān)的組件D51（或D61、或D66）。旋轉(zhuǎn)燈整步表選用D52、D53或舊45。同步發(fā)電機勵磁電源選用D52(或D48、D46、D69)上帶有24V或帶有32V直流電源的掛件。1用準確同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行 三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)

34、運行必須滿足下列條件： (1)發(fā)電機的頻率和電網(wǎng)頻率要相同，即:fII=fI ； (2)發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓大小、相位要相同，即:E0IIUI ； (3)發(fā)電機相序和電網(wǎng)的相序要相同。 為了檢查這些條件是否滿足，可用電壓表檢查電壓，用旋轉(zhuǎn)燈光法或整步表法檢查相序和頻率。 3）實驗步驟 （1）按圖55接線。 （2）開關(guān)S3 合向左端，三相調(diào)壓器退至零位，在電樞電源及勵磁電源開關(guān)都在“關(guān)”斷位置的條件下，合上電源總開關(guān)，按下“開”按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電壓升至額定電壓220伏。 （3）按他勵電動機的起動步驟（直流電機電樞必須串起動電阻Rst。，先接通控制屏上的勵磁電源，后接通控制屏上的電樞電源），起動

35、并使電機轉(zhuǎn)速達額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)分，切換開關(guān)S3到端（即圖中的右端）,將開關(guān)S2 合到同步發(fā)電機的電源端（圖示右端）,調(diào)節(jié)Rf2以改變的勵磁電流If ,使同步發(fā)電機發(fā)出額定電壓220伏。 （4）觀察三組相燈若三組相燈依次明滅形成旋轉(zhuǎn)燈光則表示發(fā)電機和電網(wǎng)相序相同，若三組相燈同時發(fā)亮、同時熄滅則表示發(fā)電機和電網(wǎng)相序不同。若發(fā)電機和電網(wǎng)相序不同則應停機（先將Rst、調(diào)回到最大位置，斷開控制屏上的電樞電源開關(guān)，再按下交流電源的“?！卑粹o）。在確保斷電的情況下，調(diào)換發(fā)電機或三相電源任意二根端線以改變相序后，按前述方法重新起動。 （5）當發(fā)電機和電網(wǎng)相序相同時，調(diào)節(jié)同步發(fā)電機勵磁電壓和電網(wǎng)（電源）電壓相

36、同，同時調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速使三組相燈依次明滅旋轉(zhuǎn)的速度降至最慢，待A相相燈完全熄滅時合上并車開關(guān)S1，把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。2用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行 1）在開關(guān)S1斷開且相序相同的條件下，把開關(guān)S2閉合到勵磁端（圖示右端）。 2）按他勵電動機的起動步驟起動,并使升速到接近同步轉(zhuǎn)速（14251575轉(zhuǎn)分之間）。 3）調(diào)節(jié)同步電機勵磁電源調(diào)壓旋鈕或Rf2 ,以調(diào)節(jié)If使發(fā)電機電壓約等于電網(wǎng)電壓220伏。 4）將開關(guān)S2 閉合到R端。R用90阻值（約為三相同步發(fā)電機勵磁繞組電阻值（約為同步發(fā)電機勵磁回路電阻值的10倍）。 5）合上并車開關(guān)S1 ，再把開S2 閉合到勵磁端，這時

37、電機利用“自整步作用”使它迅速被牽入同步。3三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率的調(diào)節(jié) 1）按上述1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)行。 2）調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流If及校正直流電機的勵磁電流使同步發(fā)電機定子電流接近于零，這時相應的同步發(fā)電機勵磁電流IfIfo。 3）保持這一勵磁電流不變，調(diào)節(jié)直流電機的勵磁調(diào)節(jié)電阻Rf1，使其阻值增加，有時也需要調(diào)節(jié)直流電機的電樞調(diào)節(jié)電阻Rst,使時同步發(fā)電機輸出功率P2 增加。4）在同步機發(fā)電機定子電流接近于零到額定電流的范圍內(nèi)讀取三相電流、三相功率、功率因數(shù)共測取67組數(shù)據(jù)記錄于表57中。表57 U= 220.5 V ；If0 = 0.699 A序號輸

38、出電流I(A)輸出功率P2(W)功率因數(shù)IAIBICIPPP2COSj10.070.0650.0560.064 15.32.918.20.749 20.1180.1130.10.110 23.99.733.60.797 30.1830.1800.1700.178 40.920.561.40.905 40.1910.2010.1930.195 42.923.566.40.892 50.2810.2830.2670.277 61.930.392.20.872 60.2930.2970.2840.291 66.132.398.40.884 70.3360.3390.3250.333 74.534.7

39、109.20.858 表中：I=( IA +IB +IC)/3 P2 = P + P4三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時無功功率的調(diào)節(jié)<1>測取當輸出功率約等于零時三相同步發(fā)電機的V型曲線。 （1）按上述1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。 （2）保持同步發(fā)電機的輸出功率P2 0。 （3）先增加同步發(fā)電機勵磁電流If ,使同步發(fā)電機定子電流上升到額定電流，記錄此點勵磁電流、電樞電流。 （4）減小同步發(fā)電機勵磁電If 使電樞電流減小到最小值記錄此點數(shù)據(jù)，繼續(xù)減小同步發(fā)電機勵磁電流，這時電樞電流又將增大直至預定電流。在這過勵和欠勵這二種情況下測取同步發(fā)電機定子電流I 和勵磁電流

40、If ，共測68組數(shù)據(jù)記錄于表58中（其中過勵、欠勵發(fā)電機定子額定電流值和定子電流最小值三點必測）。表58 n= 1500.7 r/min ；P2 0 W序號三相電流I(A)勵磁電流If(A)功率因數(shù)IAIBICIIfCOSj10.4450.4450.4510.447 1.703020.0210.0210.0170.020 0.711030.4200.4180.4140.417 0.02040.3220.3230.3170.321 0.188050.2320.2280.2250.228 0.352060.1090.1030.1000.104 0.568070.1080.1100.1150.11

41、1 0.985080.2940.3000.3040.299 1.3550 表中：I=( IA +IB +IC)/3<2>測取當輸出功率P2=0.5PN時三相同步發(fā)電機的V曲線。 （1）按上1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。 （2）保持同步發(fā)電機的輸出功率P2等于0.5倍額定功率。 （3）先增加同步發(fā)電機勵磁電流If 、使同步發(fā)電機定子電流上升到額定電流，記錄此點勵磁電流、電樞電流。 （4）減小同步發(fā)電機勵磁電If 使電樞電流減小到最小值記錄此點數(shù)據(jù)，繼續(xù)減小同步發(fā)電機勵磁電流，這時電樞電流又將增大直至預定電流。在這過勵和欠勵這二種情況下測取同步發(fā)電機定子電流I 和勵磁

42、電流If ，共測68組數(shù)據(jù)記錄于表59中（其中過勵、欠勵發(fā)電機定子額定電流值和定子電流最小值三點必測）。表59 n= 1501.0 r/min ；P2 = 0.5 PN = 85 W序號三相電流I(A)勵磁電流If(A)功率因數(shù)IAIBICIIfCOSj10.4530.4510.4390.448 0.3430.497 20.2200.2260.2260.224 0.8480.994 30.4470.4500.4520.450 1.6920.495 40.3370.3400.3370.338 1.3670.658 50.2630.2680.2640.265 1.1110.840 60.2280.

43、2360.2260.230 0.7760.968 70.2880.2900.2790.286 0.5670.779 80.3900.3950.3830.389 0.4100.572 表中：I=( IA +IB +IC)/3 5、 實驗報告基本內(nèi)容1 評述準確同步法和自同步法的優(yōu)缺點。答：準確同步法的優(yōu)點是投入瞬間，電網(wǎng)和發(fā)電機沒有沖擊電流，缺點是整步過程復雜費時，尤其當電網(wǎng)發(fā)生故障而要求把備用同步發(fā)電機迅速投入并網(wǎng)運行是，由于電網(wǎng)電壓與頻率不穩(wěn)，用準確同步法更難并網(wǎng)，這時往往采用自整步法。自整步法的優(yōu)點是投入迅速，不需要添加復雜的裝置，缺點是投入時定子電流沖擊較大。2試述并網(wǎng)運行條件不滿足時并

44、網(wǎng)將引起什么后果？答：會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，嚴重的話會對電網(wǎng)造成無法估計的損失。上述條件中，除相序一致是絕對條件外，其它條件都是相對的，因為通常電機可以承受一些小的沖擊電流。3試述三相同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)方法。答：有功功率和頻率有關(guān)，無功功率和電壓有關(guān)。根據(jù)同步電機V形曲線可以看出，增加勵磁電流可以增發(fā)無功，而有功功率和電機本身無關(guān)，與負荷大小有關(guān)。當有功負荷增加時，電機轉(zhuǎn)速就會下降。通過調(diào)節(jié)原動機出力或者增加發(fā)電機組來增發(fā)有功功率。4在同一張座標紙畫出P0和P=0.5倍額定功率時同步發(fā)電機的V型曲線，并加以說明。答：由實驗數(shù)據(jù)所作出的P0和P=0.5倍額定功率時同步發(fā)

45、電機的V型曲線可知，V型曲線實際上是電樞電流隨勵磁電流的增大而產(chǎn)生先減小后增大趨勢的曲線。曲線的左半部分為發(fā)電機欠勵磁的運行狀態(tài)，右半部分為發(fā)電機過勵磁的運行狀態(tài)，最低點為正常運行情況。同時，在輸出功率為0.5倍額定功率時，電樞電流比輸出功率為0時大。六、思考題1用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行時先把同步發(fā)電機的勵磁繞組串入10倍勵磁繞組電阻值的附加電阻構(gòu)成回路的作用是什么？答：同步發(fā)電機投入電網(wǎng)瞬間是當同步電動機被電網(wǎng)拉入同步，勵磁繞組串入10倍勵磁繞組電阻值的附加電阻是防止勵磁繞組產(chǎn)生過電流和產(chǎn)生巨大的機械沖擊力。2用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)運行時先由原動機把同步發(fā)電機帶

46、動旋轉(zhuǎn)到接近同步轉(zhuǎn)速（14751525轉(zhuǎn)分之間）然后并入電網(wǎng)，若轉(zhuǎn)速太低并車將會出現(xiàn)什么情況?答：首先采用自同步并網(wǎng)方式對于現(xiàn)在發(fā)電廠的發(fā)電機組是絕對不允許的。自同步并網(wǎng)方式只適應于小型同步發(fā)電機，因為這種并網(wǎng)方式對電網(wǎng)沖擊較大，而且容易損壞發(fā)電機。采用自同步方式并網(wǎng)一般要求頻率接近，頻率相差越多造成的后果越嚴重。這些后果包括：對電網(wǎng)形成沖擊，相當于突然出現(xiàn)不穩(wěn)定負載，引起系統(tǒng)局部振蕩。對發(fā)電機而言，定子電流和電壓大幅波動，有可能損壞發(fā)電機。實訓四 三相同步電機參數(shù)的測定一、實驗目的 掌握三相同步發(fā)電機參數(shù)的測定方法，并進行分析比較加深理論學習。二、預習要求1同步發(fā)電機參數(shù)Xd 、Xq 、Xd

47、、Xq、Xd” 、Xq” 、X0 、X2 各代表什么物理意義？對應什么磁路和耦合關(guān)系？答：Xd：直軸同步電抗，Xq：交軸同步電抗，Xd：瞬變直軸電抗，Xq：瞬變交軸電抗，X2：負序電抗，X0：零序電抗，Xd”：超瞬變直軸電抗，Xq”：超瞬變交軸電抗。、 、 Zd”=U/(2I)、Rd”=P/(2I2)、2這些參數(shù)的測取有哪些方法？并進行分析比較。答：用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機的同步電抗Xd 、Xq；用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機的負序電抗X2及負序電阻r2；用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗X0。用靜止法測超瞬變電抗Xd”、Xq”或瞬變電抗Xd、Xq。3怎樣判別同步電機定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是同

48、方向還是反方向？答：旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于通入繞組中的三相交流電源的相序，只要任意對調(diào)電動機的相序，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向。當我們在依次改變定子繞組通電相序時，觀察電機的旋轉(zhuǎn)是否和通電順序相同，假如相同，兩者同方向，反之，則反方向。三、實驗項目 1用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機的同步電抗Xd 、Xq。 2用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機的負序電抗X2 及負序電阻r2 。 3用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗X0 。 4用靜止法測超瞬變電抗Xd”、Xq”或瞬變電抗Xd、Xq。四、實驗線路、實驗所需組件及步驟1 用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機的同步電抗Xd 、Xq。 1）實驗線路 如圖圖57所示。 2）實驗所需組件原

49、動機采用DJ23校正過的直流電機，同步發(fā)電機采用DJ18(或D16)三相同步發(fā)電機，同步發(fā)電機勵磁回路直流電壓V2 表選用D31-2智能直流電壓電流表上的電壓表，交流電壓表V1采用D38-1數(shù)模雙顯存儲式智能真有效值電壓表,交流電流表A采用D37-1數(shù)模雙顯存儲式智能真有效值電流表,功率表P1 、P2 選用D34-2智能功率、功率因數(shù)表，的電樞串聯(lián)電阻Rst選用D44上的180電阻，的勵磁回路串聯(lián)電阻Rf 選用D44上的1800電阻， S 可選用帶有開關(guān)的組件D51（或D61、或D66）。 3）實驗步驟 （1）按圖57接線，同步發(fā)電機定子繞組用形接法。校正直流電機按他勵電動機方式接線，用作的原動機。 （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，開關(guān)S閉合到直流電壓表V2端（圖57中為上端）。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）將Rst 調(diào)至最大，Rf 調(diào)至最小，接通控制屏上的電源總開關(guān)，按下“開”按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直流電機并使升速到接近的額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)分。 （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，直到觀察同步發(fā)電機勵磁繞組所接直流電壓