电机学实验四(带数据)

一、实验目的

1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

二、预习要点

1、三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？

2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？

三、实验方法

1、实验设备 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 型 号 DD03 DJ23 DJ18 D32 D33 D34-3 D31 D41 D44 D52 D51 名 称 导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 三相同步电机 数/模交流电流表 数/模交流电压表 智能型功率、功率因数表 直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 旋转灯、并网开关、同步机励磁电源 波形测试及开关板 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 2、屏上挂件排列顺序

D44、D52、D33、D32、D34-3、D31、D41、D51 3、用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行 三相同步发电机与电网并联运行必须满足下列条件： (1) 发电机的频率和电网频率要相同，即fⅡ=fⅠ； (2) 发电机和电网电压大小、相位要相同，即E0Ⅱ=UⅠ； (3) 发电机和电网的相序要相同。

为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。

4、旋转灯光法

(1) 按图5-4接线。三相同步发电机ＧＳ选用DJ18，ＧＳ的原动机采用DJ23校正直流测

功机MG。Rst选用D44上180Ω电阻，Rf1选用D44上1800Ω阻值，Rf2选用D41上90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值,R选用D41上90Ω固定电阻。开关S1选用D52挂箱。并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。

(2)三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“启动”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。

图5-4 三相同步发电机的并网运行

(3) 按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机ＭＧ电枢串联起动电阻Rst，并调至最大位置。励磁调节电阻Rf1调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源)，起动ＭＧ并使ＭＧ电机转速达到同步转速1500 r/min。将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端(图示右端)，调节Rf2以改变ＧＳ的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。

(4) 观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停止”按钮)，并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动MG。

(5) 当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网(电源)电压相同。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，待A相灯熄灭时

合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行（为选准并网时机，可让其循环几次再并网）。

(6）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。 5、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节 (1) 按上述方法把同步发电机投入电网并联运行。

(2) 并网以后，调节校正直流测功机MG的励磁电阻Rf1和发电机的励磁电流If使同步发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励磁电流If=If0。

(3) 保持这一励磁电流If0不变,调节直流电机的励磁调节电阻Rf1，使其阻值增加，这时同步发电机输出功率P2增大。

(4) 在同步机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数共取数据6～7组记录于表5-8中。

表5-8 U= 220 V（Y） ； If=If0 = 1.09 A 序号 输出电流I（A） IA 0.041 0.056 0.158 0.344 IB IC I 6.7 10.1 32.9 73.7 输出功率P2（W） PⅠ PⅡ 8.9 11.3 27.1 50.9 P2 14.6 21.4 58.6 123.8 功率因数 cosφ 0.63 0.79 0.91 0.97 表中： I（IAIBIC）/3，　P2PP，　cosP2/3UI 6、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 (1) 测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。 1) 按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 2) 保持同步发电机的输出功率P2≈0。

3) 先调节Rf2使同步发电机励磁电流If上升 (调节应先调节90Ω串联90Ω部分，调至零位后用导线短接，再调节90Ω并联90Ω部分)，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P2≈0。记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。 4) 减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。 5) 继续减小同步电机励磁电流， 这时定子电流又将增大。 6) 在这过励和欠励情况下读取数据9-10组记录于表5-9中。 表5-9 n= 1500 r/min； U= 220V； P2≈0W 序 号 1 2 3 4 IA 0.111 0.178 0.202 0.230 三相电流I（A） IB IC I 0.82 0.69 0.65 0.59 励磁电流If（A） If 5 6 7 8 9

0.242 0.273 0.296 0..306 0.330 0.58 0.51 0.48 0.46 0.42 （IAIBIC）/3　 表中： I