(完整word版)同步发电机实验报告

1、四川大学电气信息学院实验报告书课程名称：电机学实验项目：三相同步发电机的运行特性专业班组：电气工程及其白动化 105, 109班实验时间：2014年11月21日成绩评定：评阅教师：电机学老师：曾成碧报告撰写：三相同步发电机的运行特性1 .实验目的1 掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因数负载特性的实验求取2 学会用实验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳太参数。2 .问题思考1 同步发电机空载、短路和零功率因数负载特性曲线的意义是什么？曲线 的大致状态如何？(1)将设计好的同步发电机的空载特性曲线与标准空载曲线的数据相比 较，如果两者接近，说明设计合理，反之，则说明磁路过于饱和或者材料没有

2、充 分利用。通过同步发电机的空载和短路试验可以求出直轴同步电抗不饱和值。 空载特性和短路特性与零功率因数负载曲线可以求取同步发电机的参数，如直轴同步电抗饱和值以及定子漏抗。(2)空载特性曲线在励磁电流较小时，因为磁路没有饱和而接近直线，随 着励磁电流的增大，曲线进入饱和段，斜率逐渐变小。在励磁电流为零时由于有 剩磁所以Uow0,曲线会延伸到第二象限。短路特性曲线是一条过零点的直线， Ik正比于k零因数特性曲线与空载特性曲线形状一致，只不过曲线向右平移了 一段距离。2 怎样利用空载、短路和零功率因数负载特性曲线来求取同步发电机的稳 态参数？直轴同步电抗不饱和值Xd的求取：在同一张坐标纸内做出短路

3、特性曲线、气隙线，任取一个励磁电流值找到对 应的气隙线上的E和短路特性曲线上的Ik,这凡=目Ik直轴同步电抗饱和值Xd的求取：在同一个图像中做出零功率因素特性曲线和空载特性曲线，在 * = I = In时的零功率因数特性曲线上取出对应于U=Un的励磁电流IfN的再在空载特性曲线上取出对应于IfN的空载电动势E0N,得到_ E0N U nXd 一I N3 怎样利用凸极同步电机的简化向量图来求取同步发电机的电压变化率 AU?如右图，假设已知机端电压U电流I和移相角小和XdXq,则如图先做出jIXq,得到EQ则得到Q轴方向，顺时针旋转90度得到d轴，将I分解到q轴d轴，在U的末尾做出jlqxq和jI

4、dxd 即可得到Eo。利用公式u = Eo -U N 100% Un即可求出电压变化率。3 .实验内容1 空载实验：在n=nN, I=0的条件下，测取同步发电机的空载 8特性曲 线 Uo=f（If）。2 三相短路实验：在n=nN, U=0的条件下，测取同步发电机的三相短路特性曲线Ik=f（If）.四.实验线路及操作步骤1 空载实验：实验接线图如图171所示电压电流测针插销图17-1同步发电机空载 短路实验接线图实验时启动原动机（直流电动机），将发电机拖到额定转速，电枢绕组开路， 调节励磁电流使电枢空载电压达到 120%UN值左右，读取三相线电压和励磁电 流，作为空载特性的第一点。然后单方向逐渐

5、减小励磁电流，较均匀地测取 8 到9组数据，最后读取励磁电流为零时的剩磁电压，将测量数据记录于表17-1中。表 171 n=no=1500 转/分1=0序 号空载电压（伏）励磁电流（安）UABUBCUACUoUo*I'fIf=I'f+ AIfoIf*123456在表172中：在表171中U AB U BC U ACU 0U0=3U0*= U n If*=I f+Af0If0为U0= UN时的If值。若空载特性剩磁较高，则空载特性应予以修正，即将特曲线的的直线部分延 长与横轴相交，交点的横坐标绝对植 A If0即为修正量，在所有试验测得的励磁 电流数据上加上AIf0,即得通过坐标

6、原点之空载校正曲线。如图 172所示。3 短路实验：实验线路图如图17-1所示。在直流电动机不停机状态下，并且，发电机励磁电流等于零的情况下， 这 时合上短路开关K2,将电枢三相绕组短路，将机组转速调到额定值并保持不变， 逐步增加发电机的励磁电流If,使电枢电流达到（1.1-1.2）倍额定值，同时量取 电枢电流和励磁电流，然后逐步减小励磁电流直到降为0为止。其间共同读取5-6组数据，记于表172中。表 17 2A I f0图17-2 空载特性修正I A I B I C1 KIk=3IK*= IN If”；I fo式中：IN-发电机额定电流If0-空载电压为额定电压时的励磁电流。五.实验数据三相

7、同步发电机空载试验：n=1500r/min序号空载电压（V）励磁电流（A）UabUbcU ACUoUo*If'IfI f*14404404404401.161.51.5331.5332402.5402.5402.5402.51.061.21.2331.2333357.5357.5357.5357.50.940.90.9330.93342652652652650.700.60.6330.63351551551551550.410.30.3330.33361131131131130.300.20.2330.233其中 U0 =UAB UBC Uac U0* =0 If*=I'f T

8、h 3U N三相同步发电机短路实验序号短路电流（A）励磁电流（A）I AIBICIkIk*I'fIfIf*14.14.14.14.11.1411.0330.8423.303.303.303.300.920.80.8330.6832.552.552.552.550.710.60.6330.5141.841.841.841.840.510.40.4330.3551.061.061.061.060.290.20.2330.19600000.0000.0330.03其中 Ik JA IB 1c3六.实验报告：1.根据实验数据用直角坐标纸给出三相同步发电机的空载特性气隙线 把数据输入matlab

9、进行处理，代码及图像如下。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,If,U0,'.');'下图即是同步发电机空载特性 U0 = f(If)曲线由图可得 If0 ： 0.033A将横坐标加0.033得到修正曲线绘制气隙线代码如下:pl加*2 p(2);k=polyval(p1,-0.033);plot(xi+0.033,k*(xi+0.033),xi

10、+0.033,z)legend('气隙线,空载特性曲线) xlabel('If)ylabel('U0')900根据实验数据用直角坐标纸给出三相同步发电机的短路特性曲线: 将数据输入matlab进行绘图，代码及做出的图像如下：Ik=4.1 3.3 2.55 1.84 1.06 0;If=1 .8 .6 .4 .2 0;plot(If,Ik,If,Ik,'.')legend('短路特性曲线)xlabel('If)ylabel('Ik')下图即同步发电机Ik =f (If)的图像2利用空载和短路特性曲线求出同步电抗的不饱

11、和值Xd*和漏电抗Xo*取If =0.6A得到短路电流2.55A,对应的气隙线上E=280V所以xd =磔/、3 =6342.55xd*63.4Zb= 63.4-UN=63.4-:.3In400. 3 3.6= 0.99由于没有进行零功率因数的实验，漏电抗无法求得3利用简化向量图求作当I=IN,cos?=0.8滞后时的电压变化率 AU% (设 Xq*=0.6Xd* )。设 U. = 1/0 则：=1/ -36.87 ：E： =U* j Ixq =1 1*0.99*06 90 -36.87 =1.437. 19.31 =19.31 36.87 =56.18Id =sin,- =0.83Iq =c

12、os' =0.56 qE0 = U j 1d Xd j I q Xq=1 j0.83 0.99 19.31 -90j0.56 0.594 19.31= 1.765 19.371.765-11100% =76.5%七.实验感想做实验时印象最深刻的莫过于进行同步发电机实验的时候将其转速调整至 额定转速，通过与灯光的频闪、即电网频率做比较，发电机转轴上的黑影不再移 动，完成了调速。这虽是一个小伎俩，但作为了解日光灯会频闪的我也没有想到 可以如此调转速。本次一共做了三个实验，组员轮流上阵不断重复着相同的测量动作， 记录了 大量数据，这给实验数据的处理带来了难题。 这里我们选择上机写实验报告，因

13、 为在matlab上处理数据更精确更有效率，作图更精确。上机写实验报告更使得 报告能呈现更多的内容，不会因为怕写字或纸张不够而使得实验报告内容受限。这次试验从最初的连线到最后的实验报告均由学生自己完成，老师的帮助不多但在必要时刻能给与帮助，这样的实验氛围使得我们收获颇多。 实验中又动脑 有动手的就是连线，三次连线让我们更加了解电机的内部结构， 锻炼了我们根据 书本上线路图进行实际连线的能力。变压器实验时，测得三个三相线电压不一致， 有一个明显大于另外两个，在询问老师后老师亲自测量，最终发现是实验前变压 器内部接线错误导致。这个小插曲虽然耽误了一些时间，但也使得我们对于变压 器内部接线有了更深的认识。所谓理论与实际总有区别，这里进行同步电机实验时就明显体现了这一点。 在空载实