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同步电机实验

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同步电机实验

5-1三相同步发电机的运行特性

一、 实验目的

1、 用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。

2、 由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。

二、 预习要点

1、 同步发电机在对称负载在下有哪些基本特性？

2、 这些基本特性各在什么情况下测得？

3、 怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？

三、 实验项目

1、 测定电枢绕组实际冷态直流电阻。

2、 空载实验。在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性曲线UO=f（If）。

3、 三相短路实验。在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线IK=f（If）。

4、 纯电感负载特性。在n=nN、I=IN、cos0的条件下，测取纯电感负载特性

曲线。

5、 外特性。在n=nN、If=常数、cos=1和cos=0.8（滞后）的条件下，测取外

特性曲线U=f（I）。

6、 调节特性。在n=nN、U=UN、cos=1的条件下，测取调节特性曲线If=f（I）。

四、 实验方法

1、 测定电枢绕组实际冷态直流电阻

被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。

测量与计算方法参见实验4-1。

2、 空载实验

1） 按图5-1接线，校正过的直流电机MG按他励方式联接，用作电动机拖动三

相同步发电机GS旋转，GS的定子绕组为Y型接法（UN=220V）。

图5-1 三相同步发电机实验接线图

2） 调节M12组件上的24V励磁电源串接的Rf2至最大位置（用M13组件上的

90与90并联），调节MG的电枢串联电阻Rst至最大值（用D44上的180 阻值）、断开开关S1、S2。将控制屏左侧调压器旋纽向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，做好实验开机准备。

3） 接通控制屏上的电源总开关，按下“开”按钮，接通励磁电源开关，看到电

流表A2有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关，启动MG。MG启动运行正常后，把Rst调至最小，调节Rf1使MG转速达到同步发电机的额定转速1500转/分并保持恒定。

4） 接通GS励磁电源，调节GS励磁电源（必须单方向调节），使If单方向调节

递增至GS输出电压UO1.3UN为止。

5） 单方向减小GS励磁电流，使If单调减至零值为止，读取励磁电流If和相应的

空载电压UO。

6） 共取数据7~9组，并记录于表5-1中。

表5-1 I=0 n=nN=1500r/min

序号

UO（V）

If（A）

在用实验方法测定同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，

当单方相改变励磁电流If从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的两条不同曲线，如图5-2。两条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取UO1.3UN，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点横坐标ifo应作为校正值，在所有实验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图5-3所示。

图5-2 上升和下降二条空载特性 图5-3 校正过的下降空载特性

注意事项：

（1） 转速要保持恒定。

（2） 在额定电压附近读数相应多些。

3、 三相短路实验

1） 调节GS得力磁电源串接的Rf2至最大值，开关S1、S2断开。

2） 将电动机MG的Rf1调至最小，Rst调至最大，先合控制屏上的励磁电源开关，

后合电枢电源开关，起动MG。并调节其转速至额定转速1500r/min，且保持恒定。

3） 接通GS的24V励磁电源，调节Rf2使GS输出的三相线电压（即三只电压表

V的读数）最小，然后合上开关S1于短路位置（三端点短接或将RL调至0值），开关S2仍断开。

4） 调节GS的励磁电流If使其定子电流达1.2倍额定电流，读取GS的励磁电流 值If和相应的定子电流值IK。

5） 减小GS的励磁电流时励磁电流和定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励

磁电流If和相应的定子电流IK。

6） 共取数据4~5组，并记录于表5-2中。

4、 纯电感负载特性

1） 调节GS的Rf2至最大值，打开开关S1、S2，调节可变电抗器使阻抗达最大。

2） 按他励直流电动机的起动步骤（电枢必须串联全值起动电阻Rst，先接通励磁

电源，后接通电枢电源），起动直流电机MG，调节MG的转速达额定值1500转/分且保持恒定。

3） 把开关S2闭合到可变电抗器负载端，调节Rf2和可变电抗器使同步发电机端

电压接近于1.1倍额定电压且电流为额定电流，读取端电压之和励磁电流值。

4） 每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电流值保持恒

定为额定电流，直至端电压为零。读取端电压和相应的励磁电流。

5） 共取数据7~9组，并记录于表5-3中。

表5-3 n=nN=1500r/min I=IN= A

序号

U（V）

If（V）

5、 测同步发电机在纯电阻负载的外特性

1） 把三相可变电阻器RL接成三相Y接法，每相用M05组件上的900与

900串联，调节其阻值为最大值。

2） 把开关S2打开，S1闭合在负载电阻端（如有短接线应拆掉）。

3） 按他励直流电动机的起动步骤起动MG，调节电机转速达同步发电机额定转

速1500r/min，而且保持转速恒定。

4） 接通24V励磁电源，调节Rf2和负载电阻RL使同步发电机的端电压达额定值

220V且负载电流亦达额定值。

5） 保持这时的同步发电机励磁电流If恒定不变，调节负载电阻RL，测同步发电

极端电压和相应的平衡负载电流，直至负载电流减小到零，测出整条外特性。

6） 共取数据5~6组并记录于表5-4中。

表5-4 n=nN=1500r/min If= A cos=1

U（V）

I（A）

6、 测同步发电机在负载功率因数为0.8时的外特性

1） 在图5-1中接入功率因数表，调节可变负载电阻使阻值达最大，调节可变电

抗器使电抗值达最大值，闭合开关S1、S2并把RL和XL并联使用作负载。

2） 调节Rf2至最大值，起动直流电机并调节电机转速至同步发电机额定转速1500

转/分。且保持转速恒定。

3） 接通24V励磁电源，调节Rf2、负载电阻RL及可变电抗器XL，使同步发电机

的端电压达额定值220V，负载电流达额定值及功率因数为0.8。

4） 保持这时的同步发电机励磁电流If恒定不变，调节负载电阻RL和可变电压和

相应的平衡负载电流，测出整条外特性。 5） 共读取数据6~8组并记录于表5-5中。

表5-5 n=nN=1500r/min If= A cos=0.8

序号

U（V）

I（A）

7、 测同步发电机在纯电阻负载时的调整特性

1） 开关S1闭合在电阻负载RL端，调节RL使阻值达最大，电机转速仍为额定转

速1500r/min，且保持恒定。

2） 调节Rf2使发电极端电压达额定值220V且保持恒定。

3） 调节RL阻值，以改变负载电流，读取为了保持电压恒定的相应励磁电流If，

测出整条调整特性。

4） 共取数据6~8组，记录于表5-6中。

表5-6 U=UN=220V n=nN=1500r/min

序号

I（A）

If（A）

五、 实验报告

1、根据实验数据绘出同步发电机的空载特性。

2、根据实验数据绘出同步发电机的短路特性。

3、根据实验数据绘出同步发电机的纯电感负载特性。

4、根据实验数据绘出同步发电机的外特性。

5、根据实验数据绘出同步发电机的调整特性。

6、由空载特性和短路特性求取电机定子漏抗X和特性三角形。

7、由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。

8、利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd（不饱和值）。

9、利用空在特性和纯电感负载特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd（饱和值）。

10、求短路比。

11、由外特性实验数据求取电压调整率%u。

六、 思考题

1、 定子漏抗X和保梯电抗Xp他们各代表什么参数？他们的差别是怎样的？

2、 由空载特性和特性三角形，用作图法求得的零功率因数的负载特性和实测特

性是否有差别？造成这个差别的因素是什么？

5-2三相同步发电机的并联运行特性 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？

三、 实验项目

1、 用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2、 用自整步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

3、 三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

4、 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型曲线。

（2） 测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V型曲线。

四、 实验方法

1、 用准确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的频率要相同，即fⅡ=fⅠ。

（2） 发电机和电网电压大小、相位要相同，即EOⅡ=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法检查相序和频率。

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校正过的直流电机MG。Rst、Rf1选用D44，R、Rf2选用M13，其中R用90固定电阻。

2） 开关S3合向左端，三相调压器旋纽退至零位，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“开”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220V。

3） 按他励电动机的起动步骤（直流电机MG电枢必须串联最大起动电阻Rst，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电机转速达额定转速1500r/min，切换开关S3到GS段（即图中的右端），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220V。

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永磁同步电机实训报告

永磁同步电机实训报告

永磁同步电机实训报告

永磁同步电机实训报告

一、实训目的

二、实训设备

三、实训内容

1. 永磁同步电机的工作原理

2. 永磁同步电机的特点

3. 永磁同步电机的控制方法

四、实训过程

1. 实验前准备

2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验

3. 实验二：永磁同步电机转速控制实验

五、实训总结

一、实训目的：

本次永磁同步电机实训旨在通过学习永磁同步电机的工作原理和特点，了解永磁同步电机的控制方法，并通过实际操作，掌握永磁同步电机启动和转速控制技术。

二、实训设备： 本次永磁同步电机实训所用设备为一台永磁同步电机，一台变频器以及相关接线和测试仪器。

三、实训内容：

1. 永磁同步电机的工作原理：

永磁同步电机是一种利用定子上与转子上的稀土永磁体产生的恒定磁场与旋转磁场作用，实现转矩传递和能量转换的电机。当定子上的三相交流电流流过定子绕组时，会在定子上产生一个旋转磁场，而转子上的永磁体则会产生一个恒定的磁场。当两者相互作用时，就会产生一个旋转力矩，使得转子开始旋转。

2. 永磁同步电机的特点：

永磁同步电机具有高效、高功率密度、高精度、低噪音等特点。由于永磁体的存在，使得永磁同步电机不需要外部励磁，因此具有较好的稳态性能和动态性能。

3. 永磁同步电机的控制方法：

永磁同步电机可以通过改变定子上的三相交流电压来控制其速度和力矩。常用的控制方法包括：直接转换法、间接转换法、空间向量PWM控制法等。

四、实训过程：

1. 实验前准备： (1) 连接变频器：将变频器与永磁同步电机连接，并按要求进行参数设置。

(2) 接线：根据实验要求进行接线，并将测试仪器连接到相应的接口。

(3) 实验器材检查：对实验所用的器材进行检查，确保其正常工作。

2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验

(1) 按照实验要求，设置变频器参数。

(2) 将永磁同步电机启动，观察其启动过程，并记录相关数据。

永磁同步电机参数测量试验方法

永磁同步电机参数测量试验方法

永磁同步电机参数测量实验

一、实验目的

1.测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。

二、实验内容

1.掌握永磁同步电机dq坐标系下的电气数学模型以及机械模型。

2.了解三相永磁同步电机内部结构。

3.确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。

三、拟需实验器件

1.待测永磁同步电机1台；

2.示波器1台；

3.西门子变频器一台；

4.测功机一台及导线若干；

5. 电压表、电流表各一件；

四、实验原理

1.定子电阻的测量

采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量Ui(例如U1)和零矢量U0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量Ui的幅值,直到定子电流达到额定值。如图1所示为实验的等效图,A、B、C为三相定子绕组,Ud为经过斩波后的等效低压直流电压。Id为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为：

1,2adbcdIIIII (1)

23dsdURI (2)

ABCUdIdO

图1 电路等效模型

2． 直轴电感的测量

在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如U1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d轴定子电流将建立起来，则d轴电压方程可以简化为：

dddqqddiuRiLiLdtdddddiuRiLdt (3)

对于d轴电压输入时的电流响应为：

()(1)dRtLUiteR (4)

利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。

其中U/R为稳态时的电流反应，R为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的0.632倍时，1dRtL，电感与电阻的关系式可以写成：

同步发电机励磁控制系统实验报告

同步发电机励磁控制系统实验报告

同步发电机励磁控制系统实验

摘 要：本课题主要针对如何提高和维持同步发电机运行的稳定性，是保证电力系统安全、经济运行，及延长发电机寿命而进行的同步发电机励磁方式，励磁原理，励磁的自动控制进行了深入的解剖。发电机在正常运行时，负载总是不断变化的，而不同容量的负载，以及功率因数的不同，对发电机励磁磁场的作用是不同的，对同步发电机的内部阻抗压降也是不一样的。为了保持同步发电机的端电压稳定，需要根据负载的大小及负载的性质调节同步发电机的励磁电流，因此，研究同步发电机的励磁控制具有十分重要的应用价值。本课题主要研究同步发电机励磁控制在不同状态下的情况，同步发电机起励、控制方式及其相互切换、逆变灭磁和跳变灭磁开关灭磁、伏赫实验等。主要目的是是同学们加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；了解微机励磁调节器的基本控制方式。

关键词：同步发电机；励磁控制；它励

第一章 文献综述

1.1概述

向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。

1.2同步发电机励磁系统的分类与性能

1.2.1 直流励磁机励磁系统

直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。

三相同步电机试验方法

三相同步电机试验方法

三相同步电机试验方法

一、转速-负载特性试验方法：

1.实验目的：

通过测量同步电机在不同负载条件下的转速，了解其负载特性，包括转速-扭矩特性和转速-功率特性。

2.实验仪器和设备：

3.实验步骤：

（1）将负载装置连接到同步电机的轴上，并设置所需的负载条件。

（2）通电使同步电机开始运行，同时使用转速表测量转速。

（3）在运行过程中，将负载逐步增加，分别记录转速、电流和电压。

（4）根据测量数据绘制转速-扭矩曲线和转速-功率曲线。

4.实验注意事项：

（1）确保负载装置和电机轴正常耦合，防止发生脱落或滑动。

（2）在测量电流和电压时，要保持测量仪器的准确性，避免误差。

（3）在增加负载时，要逐渐增加，以避免电机过载。

二、定子电流-磁极励磁特性试验方法：

1.实验目的：

通过测量同步电机在不同定子电流下的磁极励磁特性，了解励磁线圈的工作状态和磁链的变化。 2.实验仪器和设备：

3.实验步骤：

（1）将同步电机接通三相交流电源，并设置定子电流为初始值。

（2）通过电流表测量定子电流大小，通过电压表测量励磁电压。

（3）逐渐增加定子电流，同时记录电流值和电压值。

（4）根据测量数据绘制定子电流-磁极励磁特性曲线。

4.实验注意事项：

（1）在增加定子电流时，要逐渐增加，并注意电流的稳定性。

（2）在测量电压时，要保持测量仪器的准确性，避免误差。

（3）在实验过程中，要注意电机和电源的安全运行，避免电流过大造成设备损坏或人身伤害。

三、短路试验方法：

1.实验目的：

通过短路试验，了解同步电机的短路特性，包括短路电流和短路阻抗等。

2.实验仪器和设备：

3.实验步骤：

（1）将同步电机接通三相交流电源，并设置适当的电压和频率。

（2）将短路装置连接到电机绕组上，使电机发生短路。 （3）通过电流表和电压表测量短路电流和短路电压，并记录数据。

（4）根据测量数据计算短路阻抗。

4.实验注意事项：

（1）短路试验可能导致电机或设备损坏，因此在进行短路试验前必须确保安全措施完善。