同步發(fā)電機實驗報告

1、四川高校電氣信息學院實 驗 報 告 書課程名稱： 電機學 試驗項目： 三相同步發(fā)電機的運行特性 專業(yè)班組： 電氣工程及其自動化105，109班 試驗時間： 2014年11月21日 成果評定： 評閱老師： 電機學老師：曾成碧報告撰寫：三相同步發(fā)電機的運行特性一試驗目的1 把握三相同步發(fā)電機的空載、短路及零功率因數(shù)負載特性的試驗求取法。2 學會用試驗方法求取三相同步發(fā)電機對稱運行時的穩(wěn)太參數(shù)。二問題思考1 同步發(fā)電機空載、短路和零功率因數(shù)負載特性曲線的意義是什么？曲線的大致狀態(tài)如何？（1） 將設計好的同步發(fā)電機的空載特性曲線與標準空載曲線的數(shù)據(jù)相比較，假如兩者接近，說明設計合理，反之，則說明磁路過

2、于飽和或者材料沒有充分利用。通過同步發(fā)電機的空載和短路試驗可以求出直軸同步電抗不飽和值?？蛰d特性和短路特性與零功率因數(shù)負載曲線可以求取同步發(fā)電機的參數(shù)，如直軸同步電抗飽和值以及定子漏抗。（2） 空載特性曲線在勵磁電流較小時，由于磁路沒有飽和而接近直線，隨著勵磁電流的增大，曲線進入飽和段，斜率漸漸變小。在勵磁電流為零時由于有剩磁所以U00，曲線會延長到其次象限。短路特性曲線是一條過零點的直線，Ik正比于If。零因數(shù)特性曲線與空載特性曲線外形全都，只不過曲線向右平移了一段距離。2 怎樣利用空載、短路和零功率因數(shù)負載特性曲線來求取同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)參數(shù)？直軸同步電抗不飽和值xd的求?。涸谕粡堊鴺思垉?/p>

3、做出短路特性曲線、氣隙線，任取一個勵磁電流值找到對應的氣隙線上的E和短路特性曲線上的Ik，這直軸同步電抗飽和值xd的求?。涸谕粋€圖像中做出零功率因素特性曲線和空載特性曲線，在時的零功率因數(shù)特性曲線上取出對應于U=UN的勵磁電流IfN的再在空載特性曲線上取出對應于IfN的空載電動勢E0N，得到3 怎樣利用凸極同步電機的簡化向量圖來求取同步發(fā)電機的電壓變化率U？如右圖，假設已知機端電壓U電流I和移相角和xdxq，則如圖先做出jIxq，得到EQ則得到Q軸方向，順時針旋轉90度得到d軸，將I分解到q軸d軸，在U的末尾做出jIqxq 和jIdxd即可得到E0。利用公式即可求出電壓變化率。三試驗內容1

4、空載試驗：在n=nN，I=0的條件下，測取同步發(fā)電機的空載8特性曲線Uo=f(If)。2 三相短路試驗：在n=nN，U=0的條件下，測取同步發(fā)電機的三相短路特性曲線Ik=f(If).四試驗線路及操作步驟1 空載試驗：試驗接線圖如圖171所示試驗時啟動原動機（直流電動機），將發(fā)電機拖到額定轉速，電樞繞組開路，調整勵磁電流使電樞空載電壓達到120%UN值左右，讀取三相線電壓和勵磁電流，作為空載特性的第一點。然后單方向漸漸減小勵磁電流，較均勻地測取8到9組數(shù)據(jù)，最終讀取勵磁電流為零時的剩磁電壓，將測量數(shù)據(jù)記錄于表171中。 表171 n=no=1500轉/分 I=0序號空 載 電 壓 （伏）勵 磁

5、電 流 （安）UABUBCUACUoUo*I'fIf=I'f+IfoIf*123456在表171中U0= U0*= If*=I´f+If0If0為U0= UN時的If值。若空載特性剩磁較高，則空載特性應予以修正，即將特曲線的的直線部分延長與橫軸相交，交點的橫坐標確定植If0即為修正量，在全部試驗測得的勵磁電流數(shù)據(jù)上加上If0，即得通過坐標原點之空載校正曲線。如圖172所示。2 短路試驗：試驗線路圖如圖171所示。 在直流電動機不停機狀態(tài)下，并且，發(fā)電機勵磁電流等于零的狀況下，這時合上短路開關K2，將電樞三相繞組短路，將機組轉速調到額定值并保持不變，逐步增加發(fā)電機的勵磁

6、電流If，使電樞電流達到（1.1-1.2）倍額定值，同時量取電樞電流和勵磁電流，然后逐步減小勵磁電流直到降為0為止。其間共同讀取5-6組數(shù)據(jù)，記于表172中。表172序號短 路 電 流 （伏）勵 磁 電 流 （安）IAIBICIkIk*I'fIf=I'f+IfoIf*123456在表172中：IK= IK*= 式中：IN-發(fā)電機額定電流 If0-空載電壓為額定電壓時的勵磁電流。五試驗數(shù)據(jù)三相同步發(fā)電機空載試驗：n=1500r/min序號空載電壓（V）勵磁電流（A）UABUBCUACU0U0*IfIfIf*14404404404401.16 1.51.5331.5332402.5

7、402.5402.5402.51.06 1.21.2331.2333357.5357.5357.5357.50.94 0.90.9330.93342652652652650.70 0.60.6330.63351551551551550.41 0.30.3330.33361131131131130.30 0.20.2330.233 其中 三相同步發(fā)電機短路試驗序號短路電流（A）勵磁電流（A）IAIBICIkIk*IfIfIf*14.14.14.14.11.14 11.0330.84 23.303.303.303.300.92 0.80.8330.68 32.552.552.552.550.71

8、0.60.6330.51 41.841.841.841.840.51 0.40.4330.35 51.061.061.061.060.29 0.20.2330.19 600000.00 00.0330.03 其中 六試驗報告：1.依據(jù)試驗數(shù)據(jù)用直角坐標紙給出三相同步發(fā)電機的空載特性氣隙線把數(shù)據(jù)輸入matlab進行處理，代碼及圖像如下。U0=440 402.5 357.5 265 155 113;If=1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0.2;p,s=polyfit(If,U0,2);xi=linspace(-0.033,1.6,100);z=polyval(p,xi);plot(xi,z

9、,If,U0,'.');下圖即是同步發(fā)電機空載特性曲線 由圖可得 將橫坐標加0.033得到修正曲線繪制氣隙線代碼如下：p1=p(1)*2 p(2);k=polyval(p1,-0.033);plot(xi+0.033,k*(xi+0.033),xi+0.033,z)legend('氣隙線','空載特性曲線')xlabel('If')ylabel('U0')依據(jù)試驗數(shù)據(jù)用直角坐標紙給出三相同步發(fā)電機的短路特性曲線：將數(shù)據(jù)輸入matlab進行繪圖，代碼及做出的圖像如下：Ik=4.1 3.3 2.55 1.84 1.06

10、 0;If=1 .8 .6 .4 .2 0;plot(If,Ik,If,Ik,'.')legend('短路特性曲線')xlabel('If')ylabel('Ik')下圖即同步發(fā)電機的圖像2 利用空載和短路特性曲線求出同步電抗的不飽和值Xd*和漏電抗Xo*取得到短路電流2.55A，對應的氣隙線上E=280V 所以由于沒有進行零功率因數(shù)的試驗，漏電抗無法求得。3利用簡化向量圖求作當I=IN,cosØ=0.8滯后時的電壓變化率U%（設Xq*=0.6Xd*）。 七試驗感想做試驗時印象最深刻的莫過于進行同步發(fā)電機試驗的時候將其轉

11、速調整至額定轉速，通過與燈光的頻閃、即電網(wǎng)頻率做比較，發(fā)電機轉軸上的黑影不再移動，完成了調速。這雖是一個小伎倆，但作為了解日光燈會頻閃的我也沒有想到可以如此調轉速。本次一共做了三個試驗，組員輪番上陣不斷重復著相同的測量動作，記錄了大量數(shù)據(jù)，這給試驗數(shù)據(jù)的處理帶來了難題。這里我們選擇上機寫試驗報告，由于在matlab上處理數(shù)據(jù)更精確更有效率，作圖更精確。上機寫試驗報告更使得報告能呈現(xiàn)更多的內容，不會由于怕寫字或紙張不夠而使得試驗報告內容受限。這次試驗從最初的連線到最終的試驗報告均由同學自己完成，老師的掛念不多但在必要時刻能給與掛念，這樣的試驗氛圍使得我們收獲頗多。試驗中又動腦有動手的就是連線，三次連線讓我們更加了解電機的內部結構，熬煉了我們依據(jù)書本上線路圖進行實際連線的力量。變壓器試驗時，測得三個三相線電壓不全都，有一個明顯大于另外兩個，在詢問老師后老師親自測量，最終發(fā)覺是試驗前變壓器內部接線錯誤導致。這個小插曲雖然耽擱了一些時間，但也使得我們對于變壓器內部接線有了更深的生疏。所謂理論與實際總有區(qū)分，這里進行同步電機試驗時就明顯體現(xiàn)了這一點。在空載試驗時我們將勵磁電流漸漸調整到零，結果發(fā)覺同