三相同步发电机实验解读

1、1同步发电机运行实验指导书2发电机励磁调节装置实验指导书3静态稳定实验 （ 提纲，供参考 ）4发电机保护实验提示 5广西大学电气工程学院同步发电机运行实验指导书目录一、实验目的二、实验装置及接线三、实验内容实验一发电机组的起动和同步电抗 Xd 测定实验二发电机同期并网实验实验三发电机的正常运行实验四发电机的特殊运行方式实验五发电机的起励实验四、实验报告五、参考资料六、附录1不饱和 Xd 的求法2用简化矢量图求 Eq 和3同期表及同期电压矢量分析、实验目的同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起 着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本 概念和

2、基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线 训练，提高学生的综合素质。二、实验装置及接线实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以 4KW 直流电动机与同 轴的 1.5KW 同步发电机为被控对象， 配置常规仪表测量控制屏 （常规控制） 和 自动控制屏 （微机监控）。可实现对发电机组的测量、 控制、信号、保护、调节、 并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。直流电动机 -同步发电机组的参数如下 直流电动机： 型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速 额定励磁电压 额定励磁电流 同步发电机 型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定功率因数 空载励磁电流 额

3、定励磁电流Z2-42，凸极机4KWDC220V22A1500r/minDC220V0.81ASTC-1.51.5KWAC400V（星接）2.7A0.81A2A同步发电机接线如图电 -01 所示。发电机通过接触器 1KM、转换开关 1QS、 7闸刀开关 1KQ接于发电机母线， 屏面上有 6 个按线柱，可以根据实验需要直联、 接三相调压器或电抗器。发电机机装有电压互感器 1TV 和电流互感器 1 4TA， 供测量、同期、保护、励磁之用，系统侧装有单相电压互感器 2TV 作同期用， 两侧电压通过转换开关 1SA接入同期表 S（MZ-10），1SA有三个位置：断开、手 动同期、自动同期。发电机出线盒的

4、 U、V、W 引出三相电压， N1、 N2、 N3 经差动保护用电流互感器 4TA 后接成中性点。直流电动机的接线如图电 -02所示。电枢电源来自电网 380V 交流电压，经 闸刀开关 2KQ、转换开关 2QS和接触器 2KM供电给模块式晶闸管 SCR-T变为直 流，接到接线盒 H1、C2。电枢电压通过调速按钮 5SB、6SB 进行调节，当调速 器有问题切换到手动后，可以通过电位器 1RW 进行调速。直流电动机的励磁 电源来自电网 220V 交流电压，经转换开关 3QS 和整流块整流后接至励磁绕组 F1-F2，励磁电流是固定的。 调节电枢电压就可以调速， 并网后则调节有功输出。 为防止无励磁时

5、误合电枢电压引起过速， 3QS与 2KM有联锁，只有前者合上加 励磁，后者才能合闸。电动机装有同轴的测速发电机，其输出电压为 82.5V 时 相当于 1500r/min发电机励磁系统接线如图电 -03所示。励磁电源可以取自 380V 电网（他励 方式），也可以取自机端（自励方式） ，通过 4SA 进行切换，交流电源经励磁变 压器 SB（由三个单相变压器组成） 降压隔离后， 经整流模块（共阴晶闸管模块、 共阳晶闸管模块、共阳二极管模块）变为直流，根据实验需要通过 5SA 可以切 换成三相半控或三相全控整流，励磁电流通过灭磁开关 3KM 供电给发电机励 磁绕组 FLQ（接线端子为 F1、F2），励

6、磁电流通过调压按钮 7SB、8SB进行调节。 Rm 为灭磁电阻，通过 3KM 的常闭触点与励磁绕组 FLQ并接。发电机组控制屏装有各种仪表、控制开关、按钮、指示灯等，具体接线可 参考相关的原理接线图和屏后接线图。发电机装有微机自动励磁装置、微机自动调速装置、微机自动同期装置、 微机继电保护装置、微机测控装置，并可与上位机通讯远方测控，可参考各装 置的使用说期书。8 台发电机接于一条母线， 然后通过系统联络屏的接触器 1KM 和转换开关 1QS与系统相连，如图电-04所示，联络屏装有测量仪表和三段式微机过流保护。 当做单机对无穷大系统实验时，各发电机可以不接母线和联络屏，只要将测控 屏下方的闸刀

7、开关 1KQ、2KQ在电源侧联起来， 各发电机就可以单独与系统并列8运行。三、实验内容实验一 发电机组的起动和同步电抗 Xd 测定（一）机组起动1）起动前，检查所有电源开关在断开状态，各熔断器都插好，屏上接线柱 为直联， 1RW放到最大位置（逆时针到头） ，如各发电机不接母线，可断开实验 室总电源，将闸刀开关 1KQ、2KQ在电源侧联起来再合总电源；2）将 4SA扳向他励位置，合上开关 1KQ、2KQ和 1QS，1KM、2KM、3KM的绿 灯亮，微机保护装置、励磁调节器、调速器的电源指示灯亮。 再合上 1QS和 2QS， 用电压转换开关 3SA检测电网三相电压是否基本平衡；U AB = V ，

8、 U BC = V ， U CA = V3）检查励磁回路：励磁调节器选择手动方式，按 9SB合上灭磁开关 3KM， 按增减压按钮应能增减励磁电压和电流，然后将励磁电流调至接近零，跳开灭 磁开关 3KM；3）按调速器上的“手动 / 自动”调速按钮为手动位置（或自动开环位置） ， 合上电动机励磁电源开关 3QS，电动机励磁电流表应在额定值 0.81A 附近；4）在确认电动机励磁电流后 ,合上 2QS后按下按钮 3SB使 2KM合闸，电动 机调速屏面上的红灯应点亮， 2KM合闸线圈回路串有 3QS的一对常开触点连锁；5）手动位置时调电位器 1RW或自动开环位置时按增速按钮 5SB缓慢升高电 枢电压，

9、使电动机起动并逐渐升至额定转速 1500r/min ，起动过程要监视表计 的指示是否正常， 起动时如有异声或振动过大要立即跳开 1KM停机（起动初期， 因晶闸管导通角很小使电流波形不连续，有些尖叫声是正常的） ；6）用万用表测量机端三相剩余电压，计算与额定电压的百分比；UAB = V ， U BC = V ， U CA = V（二）空载试验1）将自动屏上的开关 5SA扳向半控位置并相应在励磁触摸屏上也选择半控 方式，励磁调节器选择手动方式， 检查调节器上的控制电压 UK应在 6V 以上（UK 越大导通角越小），按下按钮 9SB使 3KM合闸，同时要密切注视发电机电压、 励 磁电流和励磁电压，

10、如有异常立即跳开。 用万用表检测励磁变压器 SB两侧电压 9是否正常；UAB =V， U BC =V， U CA =VUab =V， U bc =V， U ca =V2）按增压按钮 7SB缓慢升高发电机电压至额定值， 观察表计的指示是否正 常，三相电压是否平衡；注意： 在升压过程中当机端电压低于 300V时，频 率表指针可能打到头， 这是正常现象， 待电压升至 300V 以上时指针会回到 正常值；3）观察发电机建压后机组的转速是否有微小变化，记录空载励磁电流；no= r/nin， no=r/nin，IFO = A4）按减压按钮 8SB将电压降至零后， 按增压按钮单向调节励磁电流， 使发 电机电

11、压单调增加直至 440V，然后单调减小励磁电流直至零， 记录励磁电流 I F 和定子端电压 UG，注意试验中发电机的转速要维持恒定额定转速。表 1 发电机空载试验数据1234567I F(A)UG(V)5）机组停机： 按减压接钮使发电机电压减到零， 再接调 1RW或减速按钮将 机组转速减到零，再跳开 1KM；注意：必须将机组转速减到零再跳开 1KM，否则 下次起动电动机可能会遭受很大的冲击。6）绘制发电机空载特性曲线。（三）三相短路试验1）机组在停机状态，将测控屏发电机侧三个接线柱接上三相短路线；2）起动机组，调节发电机为额定转速，并在试验过程中保持恒定；3）调节励磁电流使定子短路电流为定子额

12、定电流， 然后单调减小励磁电流 直至零，记录励磁电流 I F 和定子电流 I G，试验完后拆除短路线。表 2 发电机短路试验数据1234567I F(A)I10G(A)（四）实验报告及分析思考题1）画出发电机空载特性曲线和短路特性曲线， 参考电机学实验测定不饱和 Xd的方法，求取 Xd 值。2）发电机空载特性不是直线，而短路特性基本为直线，为什么？3）发电机转动以后， 灭磁开关 3KM跳开不加励磁，定子是否有电压， 为什 么？4）发电机定子三相绕组为什么接成星形？接成三角形有什么问题？5）发电机建压后机组的转速是否有变化，分析原因。6）发电机空载时，定子三相电压为额定电压 400V，这时发电机

13、的 Eq 是多 少伏，为什么？7）电动 -发电机组在建压后，电动机励磁回路发生断线，有什么现象？如 何处理？8）电动机的励磁绕组与电枢绕组并接起来，用调节电枢电压调速，如右图 所示，分析是否可行。AC9）电动机起动初期为什么有尖叫 声？整流模快 SCR-T会产生多少次的特 征谐波？10）说明实验装置机组转速测量的 原理。11）电动机电枢电流和发电机励磁 电流采用分流器测量的原理是什么？能 否采用电流互感器测量？12）发电机各相绕组存在三次谐波电势，引出的线电压是否有三次谐波成 分？13）如发电机三个定子绕组的头尾搞乱了，如何判别同极性端？14）做短路实验时，发电机能否用自励方式？ 实验二 发电

14、机同期并网实验（一）实验内容和步骤a）发电机为他励方式，将发电机组起动并起励建压至额定值，调频率为1150HZ。合上开关 1KQ和 1QS，用相序表在 1KM两侧分别测量发电机和电网电压 的相序是否相同并为正相序，测量时要特别小心以免发生短洛。合 1SA至手动位置投入同期表 S，三只同期指示灯应同时亮暗，根据同 期表的压差频差指示和指针旋转情况，利用调压调速按钮精细调节发电机电压 和频率。在指针缓慢旋转时， 用万用表交流 500V 档测量 2KM两侧同一相的滑差 电压，指示值最小时，同期表 S 应在零位附近，指示值最大时，同期表 S 应在 180o附近。当同期表指针顺时针 ( 发电机频率比系统

15、稍高 )均匀缓慢旋转并距零位 6左右时， 立即按下 1SB 使 2KM合闸并网， 并网时冲击电流应不大， 电流表指 针应很快回复至零位附近，有功和无功功率接近零，如表计指示不正常要立即 解列发电机。注意：同期表 S 不要长期通电，不并网或并网完成后都要断开 1SA。按下发电机组增减速按钮， 有功功率和定子电流应能变化； 按下发电机 组增减压按钮，励磁电流、无功功率和定子电流应能变化。发电机解列： 按调速接钮调有功功率表为零， 再按调压接钮调定子电流 表为零(无功功率为零) ，跳开发电机出口接触器 1KM将发电机解列。自动同期实验： 熟悉同期装置的使用和接线后， 将发电机解列， 调发电 机的电压

16、和频率略低于系统参数，将 1SA扳向自动同期位置，同期装置面板应 有显示，按下按钮可以切换观察有关参数，同期装置会自动向励磁调节器和调 速器发出调压调频指令， 当符合同期系件时自动合上 1KM并网。(注：试验时励 磁方式为他励半控，当自励方式时，由于发电机定子电压波形畸变，励磁谐波 大，同期装置测频不正常)发电机解列灭磁后，将发电机定子的三根相线顺序调相 ( 即 A B C A)但相序不变，再将发电机起励建压并调节至与电网的电压和频率相同，观察 同期表和同期灯的情况，分析是否能够并网。试验完后恢复原来的接线。能否并网： 。发电机解列灭磁后，将发电机定子的任两根相线对调使之成为反相序， 再将发电

17、机起励建压，观察同期表和同期灯的情况与正相序比较，分析是否能 够并网，但不能进行并网操作。试验完后恢复原接线。发电机频率比系统略高时同期表针旋转方向： ； 同期灯亮暗的同时性： 。1210.发电机解列灭磁停机后， 在发电机外引的三根线（屏后左侧端子排下方） 拆除包好，合上 1QS和 1KM将系统三相电压倒送电，然后合 1SA至手动位置投 入同期表，观察同期表指针指示和同期灯情况，判断同期回路接线是否正确。同期表针角度：； f；U；同期灯亮暗： 。11. 发电机外引线仍然拆除， 跳开 1KM和断开 1SA断电后，接线作以下改动 后再合 1KM和 1SA，观察同期表指针与零位的角度，测量同期表处

18、A-A0、 C-AO 的电压，画出矢量图进分析，每项实验完后应恢复正确接线。1）系统电压反向（同期表 Ao、Bo 接线对调，或 2TV一次两端接线对调， 或 2TV二次两端接线对调） ，实验完后恢复正确接线；2）发电机同期电压相别错误（同期表 A、C 接线对调）；3）同期表 A、B、C三根接线顺序改接 （即 ABCA）；4）电压缺相：将电压互感器 1TV二次侧保险 4FU、5FU依次拔下。表 3 不同接线时的相位和电压相位差 UA- BUA0- BOUA- AOUC-AO正确接线系统电压反向电压相别错误接线顺序改接A相电压缺相C相电压缺相二）实验报告及分析思考题1发电机同期方式有几种？本实验采

19、用的是什么同期方式？同期条件是什 么？2手动同期时，在同期表指针提前一定角度时发出合闸命令，为什么？ 3发电机正常解列时， 为什么要调有功功率和无功功率均为零？这时的定 子电流是多少 ?4将发电机定子的三根相线顺序调相 （ 即 ABCA）但相序不变，分析 是否能够并网135将发电机定子的任两根相线对调使之成为反相序， 当同期表旋转指到零 位时，用矢量图分析发电机侧与系统侧线电压 UABg 和 UABs的相位差是多少， 分析是否能够并网。6第 9 项中如同期回路接线正确， 同期表指针应指在什么位置， 为什么？7第 10 项中，对接线作改动后的三种情况，画出矢量图进分析。8. 发电机电压反向（将

20、1TV三只单相互感器二次测接线头尾对调，即三个“ a”端接中性点，由三个“ x”引出），分析同期表指针与零位的角度，画 出矢量图计算 UA-AO、 UC-AO的数值（两侧线电压均为 100V）。9. 发电机在停机状态，其机端三相引线未拆除，合上 1KM接通系统电压， 分析产生什么后果。实验三 发电机的正常运行以下实验如不说明，均在以下工况下做实验：1将发电机失磁保护退出；2发电机为他励方式；3发电机为并网运行。（一）发电机工作状态与励磁调节的关系1）按上面的起动并网步骤，将发电机并网运行。2）发电机输出有功功率为 1KW左右，调节励磁电流从 1.2 倍额定值下降， 定子电流也随之下降，当 Q=

21、0时定子电流最小，以后再减小励磁电流，定子电流也随之上升，当减励磁电流至发电机接近失步时，要迅速增加励磁电流维持 同步，当拖不回同步时要立即跳 1KM解列并降低转速。记录 Q、I 、COS数值 于表 4，注意要记录纯有功的状态3）画出 Q、I 、Eq、COS 、随励磁电流 IF 的变化曲线（ 和 Eq 可根据 简化矢量图推导出计算公式求取） ，分析迟相、进相、纯有功运行状态的特点。表 4 改变励磁电流发电机各量的变化P= UG= f=1234514I F（ A）I （ A）Q（KVAR）COS表 5 不同有功定值时改变励磁电发电机电流的变化12345I F（A）IG（A）P=00.40.60.

22、81.04）使发电机输出的有功功率分别等于 0、0.4 、0.6 、0.8 、1.0 额定功率时， 调节励磁电流从最小 （ 维持稳定运行 ） 到额定值，记录对应的定子电流值于表 5， 注意要记录纯有功 （Q=0） 的状态。5）画出不同有功功率时的 V 形曲线并分析， 指出迟相运行、 进相运行的区 域。（二）发电机工作状态与有功调节的关系1）发电机励磁电流为额定值，调节有功从零到额定值，记录 P、Q、I 、COS 数值于表 6。2）画出 Q、I 、Eq、P（以上为标么值）、COS随（由矢量图求取）的变 化曲线并分析，表 6 改变有功功率发电机各量的变化IF= UG= f=12345P（KW）IG

23、（A）Q（KVAR）15COS（三）系统电压变化与发电机工作状态的关系1）解列停机后，拆除屏上接线柱直联线， 接入三相调压器（输入端接系统）， 发电机建压并网。1）调节有功、励磁电流、系统电压（调压器输出）为额定值，记录Q、I 、COS，然后将系统电压升高和降低 5%和 10%，记录 Q、I 、COS的变化于表 7。2）画出 Q、I 、COS 、 随电压的变化曲线，分析电压变化对发电机工作 状态的影响。表 7 电压变化时发电机各量的变化U（V）360380400420440IG（A）Q（KVAR）COS（四）分析思考题1）有功为定值而改变励磁电流时，分析什么状态时定子电流最小。2）V形曲线中，

24、 P=0，Eq=1.0 是什么运行状态？3）若发电机 P=-0.2 ，在 V形曲线上如何画出？4）原动机不调节而调节励磁电流改变无功功率时， 分析有功功率是否变化。5）励磁电流不调节而调节有功功率时，分析无功功率是否变化。6）发电机在并网运行时， 直流电动机励磁回路发生断线， 有什么现象？电 动机的有功功率表和电枢电流表指示是多少？如何处理？7）发电机在并网运行时，直流电动机电枢回路晶闸管因产生故障完全截止， 有什么现象？发电机是什么这行方式？如何处理？8）发电机励磁绕组通过 3KM常闭触点并接电阻 Rm，它的作用是什么？实验四 发电机的特殊运行方式（一）发电机的进相运行1）发电机有功 P=1

25、KW为定值，调节励磁电流从迟相、纯有功到进相运行， 记录各运行方式的 P、Q、I 、COS 、UG于表 8。2）继续降低励磁电流， 进相无功继续增大，定子电流也随之增大，直降励 磁电流至使发电机定子电流达到额定值为止。16表 8 进相运行实验数据序号IFPQIGCOSUG1234二）发电机的失磁运行1）失磁运行实验：发电机并入系统后， 调有功和无功为零 , 然后跳开灭磁开 关 3KM使发电机失磁，励磁电流应为零，观察发电机是否稳定。然后微调增加 发电机有功直至失步，失步时要立即合上 3KM恢复励磁将发电机拖回同步，如 果仍然失步要跳开 1KM将发电机解列，并将机组转速降至额定值以下，实验过 程

26、要记录各表计的指示，并记录凸极机附加功率的最大值。说明凸极机失磁的 特点。实验过程中调压按钮不要动，使其保持空载励磁电流位置。表 9 失磁时各表计的变化QCOSIGUGfnP=0P= KWP= KWP=失步2）失磁再同步实验：跳开 3KM后将发电机有功调至附加功率最大值略过一 点，在发电机开始失步时，立即合上 3KM恢复励磁进行再同步，如果再同步不 成功，要将发电机解列。3）发电机不并网而带孤立负荷 （临时接上三只星形接法的 200W的白炽灯） 运行失磁，记录发电机各运行参数于表 10，观察发电机的运行情况并分析。表 10 孤立负荷时发电机的运行参数PQIGUGIFfn失磁前失磁后三）发电机的

27、调相运行171） 发电机并网后将有功和无功功率调到额定值，记录各表计数值。2）降低电动机电枢电压， 将发电机有功功率逐渐减少直至零， 记录各表计 数值。3）继续降低电动机电枢电压，将发电机有功功率逐渐减少至负值， （相当 于导水叶或主汽门全关） ，记录各表计数值。表 11 调相运行实验数据PQCOSIGUGIFn发电机运行零有功运行电动机运行4）发电机为电动机运行状态下，调节励磁电流，观察无功功率从迟相、 零 到进相，记录各表计数值，分析发电机调相运行状态的持点。试验完后机 组解列停机。表 12 调相运行改变励磁电流各量的变化P0f=1234IFIGUGQ（四）发电机甩负荷1） 发电机并网后将

28、有功和无功功率调到 0.5KW，记录各表计数值。2）将发电机出口开关 2KM突然跳闸， 观察和记录各表计的变化 （注意发电 机的转速和电压要很快调下来） 。表 14 甩负荷时各表计的变化PQCOSIGUGIFUFn甩前甩后六）分析思考题181）发电机进相运行的作用是什么？随着进相运行深度的增加， 机端电压为 什么下降？2）发电机失磁而有功较小时，为什么能保持同步而不失步？3）发电机失磁并失步后， 发电机频率表和转速表的指示变化吗？为什么？4）分析发电机带孤立负荷运行时失磁的特点。5）说明发电机调相运行的作用和特点。6）运行中发电机出口断路器有一相触头烧坏断路，是什么运行状态？7）分析发电机甩负

29、荷后运行参数变化的特点。8）做实验过程中， 发电机并网带额定有功和无功正常运行， 电网突然停电， 分析机组的运行情况。实验五 发电机起励实验1）将 4SA扳向自励，使发电机变为自并励励磁方式，调节器置于手动，注 意 UK要调到较大数值；2） 机组起动并调到额定转速后，用万用表测量机端三相剩余电压，然后按 增压按钮，观察发电机定子电压表，看发电机能否残压起励；如果不能起励要 将励磁控制电压 UK调高。3）如残压起励不成功，可进行助励起励，按下起励按纽 9SB短时接通助磁 直流电源，观察发电机定子电压表，如果起励后定子电压过高又不回落 , 要跳 3KM查明原因。4）起励成功后，可手动并网并调节有功

30、、无功负荷。5）发电机起励还有多种方式，学生可以提出方案并进行试验。四、实验报告 每位学生都要写出实验报告，主要内容为列出各项实验数据和观察到的现 象，并结合实验分析论证发电机各种运行方式的工作原理、运行特点及其对电 力系统的影响，每一实验后的分析思考题，多是工程实践中可能出现的问题， 对培养学生应用所学知识分析解决工程实际问题的能力很有帮助，要认真分析 并写于实验报告上。 由于实验为首次进行， 希望写出实验的体会、 问题和建议。五、参考资料191、电机学 （教材）2、王辑祥编，大型同步发电机运行技术（教材） ，2005 年3、杨德先，电力系统综合实验原理与指导， 2004 年六、附录1不饱和

31、 Xd的求法1） 根据实验数据画出发电机空载特性（IF ）和短路特性 I G=f（I F），如图 3 所示；2） 通过空载特牲的起点 O 将空载特牲直线段 延长得到发电机不饱和的气隙线，如图中虚线所 示；3）在纵轴上取 I G=I Gn对应于短路特性的点 并往上查得气隙线上的点 B 所对应的电势 UGO；4）求 Xd值：Xd = UGO/I Gn ， Xd* = Xd Sn/UnA，2IG , UGUGOBUGIGIF图 3 空载特性和短路特性2. 用简化矢量图求 Eq和 由图 4 所示的电压矢量图求解Sb 3UnI nP*Q* Q SnBC P* Xd*U*AB Q* Xd*U*OA U U

32、nUn 1.0COSOA ABOC20Eq OC (OA AB)2 BC 2图 4 发电机电压矢量图3. 同期表及同期电压矢量分析同期接线中采用三相组合式同期表，由电压差表、频率差表和同步表三部 分组成。同步表有两组交叉的固定绕组和一个单相激磁绕组，交叉绕组接通待 并发电机的三相电压时，产生旋转磁场，可动单相激磁绕组接系统线电压，产 生脉动磁场，当两侧电压的频率不同时，单相绕组会带动指针旋转，当发电机 频率高于系统频率时，指针顺时针方向旋转，当两侧频率完全相同时（如并网 后），指针固定不动 。MZ-10 同期表接线如图 5 所示。发电机三相电压通过电压互感器分别接同A0B00AA0BB0 CA

33、图 5 同期表接线图期表 A、B、C端，系统 A、B 电压通过 电压互感器分别接同期表 A0、B0 端， 由于同期不分粗细调， A0和 A0 、B0 和 B0 连起来。同期接线中，B相是公共端，故 B、B0和 B0 连 起来。可以认为发电机 U abg电压矢量 固定在同期表的零位上，系统 U abs电 压矢量固定在同期表的指针上，两者 的夹角就是两个电压的相位差。实验二第 9、10 项将同期表两侧通过互感器接于同一系统，可以检查同期 接线的正确性。1）正确接线。Ag(A)As(A0)A,A0Cg(C)(a)Bg(B) Cg21(b)Bs(B0)C(C)B(B0)图 6 同期表正确接线时的电压三

34、角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点 正确接线时的矢量图如图 6 所示。图 6（a） 表示发电机三相电压三角形 AgBgCg，三相电压分别接入同期表的 A、B、C 端，如括号所示。图 3-62（b） 表 示系统三相电压三角形 AsBsCs，As、Bs 分别接入同期表的 A0、B0端，如括 号所示。由于同期表两侧通过互感器接于同一系统而同期表的 B和 B0端是连在 一起的，两个电压三角形重合， 如图 3-62（C ）所示。因此，A-A0 间的电压为零， C-A0 间的电压为线电压 100V（设主回路加上额定电压，下同） ，因为电压相位 差为零且频率相同，同期表指针固定指在零位

35、上。2）错误接线（ 1）发电机侧电压线 Ag、Cg对调Ag（C） C,A0(d)Cg(A) (a)As(A0)如图 7（d）所示，接在同期表 A、C 端的电压线对调了，则图 7（ a）括号 内 A、C 对调，如图 7（a）所示，加于同期表为反相序电压。系统电压三角形 没有变化，如图 7（b）所示。而 B和 B0端仍连在一起，两个电压三角形通过 公共点放在一起就得到图 7（C）。可见，A-A0 间的电压为 100V（正确接线为零）， C-A0间的电压为零（正确接线为 100V），并且同期表两侧对应电压矢量 U AB和 U A0B0 相位差为 60，同期表的指针停在超前 60的位置上。从同期表端钮

36、间 电压的测值可以认定接线错误，并根据矢量分析可以找出错误所在。(b)22 Bs(B0)Cg图 7 Ag 、 Cg 对调时的电压三角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点；（d）同期表接线说明：从图上看同期表指针应为落后60，但由于相序反了，变为超前60，同时，由于三相同期表内部接线的关系，在反相序时同期表的指针位置 是不准确的。（2）系统侧电压 A、B 对调由于同期表系统侧的两根接线 A、B 对调，系统电压互感器二次侧 A 相就 和发电机电压互感器二次侧 B 相连在一起作公共点。如图 8（ d）所示。发电机 和系统电压三角形如图 8（a）、（b）所示，两个三角形以 B-B0

37、公共点放在一起 就得到图 8（c）。可见， A-A0 间的电压为 200V（正确接线为零），C-A0间的电 压为100 3 V（正确接线为 100V），并且同期表两侧对应电压矢量 U AB 和U A0B0相 位差为 180，同期表的指针停在 180的位置上。Cg( )Ag( )As( )(a)(b)Bg(B)Bs( 0)图 8 As 、Bs 对调时的电压三角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点；（d）同期表接线 需要指出，同期回路的错误接线是多种多样的，以上只是分析了几个典型 例子，目的是使读者掌握分析的方法，提高分析解决工程实际问题的能力，这 样对具体的错误接线就能进行正确

38、的分析。23同步发电机励磁调节装置实验指导书 （供参考 ）一、微机励磁调节装置简介1. 系统概述微机励磁调节装置， 是广西大学电气工程学院研制的高科技产品， 它可适 应强电磁干扰环境的高可靠性的可编程序控制器为核心，配以大规模集成电路 而构成的新型励磁调节器。它不仅具有早期的微机型励磁调节器的全部调节、 控制、限制、保护和容错等功能，而且在运算速度、硬件集成度、抗电磁干扰 以及可靠性等方面有了极大的进步。该系统中，调节算法、励磁控制和限制保 护等功能由嵌入式、模块化软件实现，使产品的可靠性、励磁系统的动态和静 态响应指标、对电力系统故障大扰动的快速稳定响应和装置的维护检修等方面 都达到了一个新

39、的水平，性能指标大大高于以单片机为核心组成的微机励磁调 节器。该系统可广泛应用于发电机组自并励系统的可控硅励磁控制，也可应用 于带直流励磁机或交流励磁机的开关式励磁控制，是一种通用性极强的励磁调 节装置。2主要技术参数 （ 以说明书为准 ）（ 1） 模数转换器输入参数AD 采样通道： 6 路 信号输入量参数： 机端电压 UF 额定值 150 伏 定子电流 I F 额定值 5A 转子电流IL 75mv（由分流器来 ）（2）开关量输入输出容量2416 路晶体管输入16 路晶体管输出（ 3） 输出参数： 输出脉冲：可供三相全控整流桥用的六相双脉冲 触发功率：每相脉冲可触发 3000A以下的可控硅，满

40、足各种额定励磁电流的要求。 （4）电源参数交、直流并联供电。交流输入 220V15%，直流输入 220V20%。两套的电源 完全独立。（5）指标参数 控制计算调节速度： 20 毫秒 调压范围： 5% 130% 调压精度： 0.5% 移相范围： 0-180 度。上下限值可程序设置 调差：软件无功调差、正负大小任选级差为 0.01% 频率特性：频率每变化 1%，发电机端电压变化不大小额定值的 0.25% 自并激励磁系统：上升 0.08S 下降 0.15S 工作方式： 按手动、 自动方式工作，手动通道自动跟踪自动通道，自动通道 故障时自动切换至手动通道，无波动。二、实验内容 1了解微机励磁系统的结构

41、（ 1） 模拟量采集测量：定子电压、定子电流、无功功率、励磁电流的测 量和 A/D 转换模块；（ 2） 模拟量输出： D/A 转换模块；（3）开关量输入 /输出： I/O 模块；（4）中央处理器： PLC 模块；（ 5） 移相触发单元：脉冲形成、放大、隔离；（ 6） 通信接口和人机接口；25（ 7） 电源：开关电源、交直流电源切换；（ 8） 参数修改整定和升降压调节：（ 9） 整流电路：三相不可控、三相半控、三相全控；（ 10） 外部接线：定子电压、定子电流、励磁电流、脉冲输出、电源等。 实验励磁系统接线如图电 -03 所示，调节器端子接线如图电 -10 所示。2三相半控整流电路的实验（1）将

42、测控屏上 4SA 放到他励位置，自动屏上的切换开关 5SA 切至半 控位置，形成三相半控整流电路， 6SA 在正常位置，整流板上续流 二极管开关投入；（2）在调节器触模屏上将整流方式放到半控；（3）合上开关 1KQ 和 1QS，将交流电压送到励磁变压器， 然后合上励磁 开关 3KM （不开机，励磁绕组作为电感负载） ；（4）在整流板上用示波器观察三相触发脉冲波形是否正常；（5）示波器接整流电压 UL（可接发电机接线盒的 F1、F2 或其它地方）， 按增励和减励接钮，观察波形和整流电压是否正常变化；（6）调控制角 使整流电压 UL 到额定励磁电压，同时观察电流表指示， 使电流不要超过额定值，记录

43、 U ；（7）逐渐增大控制角，测量并记录整流电压 UL，观察和记录 UL 波形并 在示波图上测定控制角大小，与计算值比较；表 1 半控桥整流电压随控制角的变化U =Vo实测计算UL（V）IL（A）9）在控制角约为 120o时，操作 6SA 使三相脉冲中的一相、两相和三相消 失，观察 UL 的数值及波形；表 2 正常及脉冲消失时的整流电压（ V ）26正常失一相失两相失三相UL（有续流管）整流电压波形10）6SA 扳回正常位置，保持上面控制角不变，将续流二极管断开，观察UL 波形；然后将 6SA 扳向“失三相”使三相脉冲突然消失，观察 UL 波形及其大小，按下增、减压按钮观察 UL 波形及其大小

44、有无变化，分 析晶闸管的失控现象，计算失控时的电压相当手工常过行时；表 2 正常及脉冲消失时的整流电压（ V ）正常失一相失两相失三相UL （无续流管）整流电压波形注：有时失一相或两相脉冲也有失控现象，同学们自己分析原因。（11）计算失控时的电压相当于正常运行时控制角只多少的电压，并做实验 验证；（12）将续流二极管投入，在下列故障情况下观察 UL 波形及数值的变化：电源缺相：将 1214FU 拔下一个或两个；共阴侧快熔熔断一相或两相；将 1517FU 拔下一个或两个；共阳侧快熔熔断一相或两相；将 1820FU 拔下一个或两个；表 3 各故障情况下的整流电压及波形12FU 拔下12、13FU

45、拔下15FU 拔下UL（V）波形15、16FU 拔下18FU 拔下18、19FU 拔下UL（V）27波形3三相全控整流电路的实验（1）将测控屏上 4SA 放到他励位置，自动屏上的切换开关 5SA 切至全控 位置，形成三相全控整流电路， 6SA 在正常位置；（2）在调节器触模屏上将整流方式放到全控；（3）合上开关 1KQ 和 1QS，将交流电压送到励磁变压器， 然后合上励磁开 关 3KM ；（4）在整流板上用示波器观察各相触发脉冲波形，与三相半控桥的触发脉 冲波形比较；三相半控脉冲波形： 三相全控脉冲波形：5）按增励和减励接钮，观察波形和整流电压是否正常变化；6）控制角从最小逐渐增大，测量并记录

46、整流电压 UL ，观察和记录 UL 波 形，注意观察几个典型波形的特点；表 4 全控桥整流电压随控制角的变化=0o=30o=60o=90oUL（V）波形7）在下列故障情况下观察 UL 波形及数值的变化：28电源缺相：将 1214FU 拔下一个或两个；共阴侧快熔熔断一相或两相；将 1517FU 拔下一个或两个；共阳侧快熔熔断一相或两相；将 1820FU 拔下一个或两个；表 3 各故障情况下的整流电压及波形12FU 拔下12、13FU 拔下15FU 拔下UL（V）波形15、16FU 拔下18FU 拔下18、19FU 拔下UL（V）波形8）逆变灭磁实验将控制角调到 60o左右，然后快速按动减磁按钮，使控制角迅速增加大于 120o，注意观察励磁电压 UL 的大小及波形的变化。 注意：逆变灭磁就是励磁绕组所储存的磁场能量反馈到电网，这个过程是短暂 的，特别是实验的小机组时间常数小，过程更短，要注意现察，灭磁完后励磁 电压 UL 为零。（开机后的励磁控制实验放到电力系统稳定性实验去做）29静态稳定实验 （提纲，供参考 ）1不同 Eq（不同励磁电流）对静稳定的影响1）他励方式，调节器放手动，调速器放自动开环或手动，失磁保护退出，接线 柱直联；2）并网后调有功 P=1KW，Q=1Kvr ，记录励磁电流，不调励磁，缓慢增有功至 失步，记录静稳定极