三相同步電機參數(shù)的測定實驗

三相同步電機參數(shù)的測定-實驗目的：
    掌握三相同步發(fā)電機參數(shù)的測定方法，并進行分析比較加深理論學習。
二、預習要點：
    1、同步發(fā)電機參數(shù)X_d、X_q、X_d'、X_q'、X_d''、X_q''、X₀、X₂各代表什么物理意義？對應什么磁路和耦合關系？
    2、這些參數(shù)的測量有哪些方法？并進行分析比較。
    3、怎樣判別同步電機定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是同方向還是反方向？
三、三相同步電機參數(shù)的測定實驗項目：
    1、用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機的同步電抗X_d、X_q。
    2、用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
    3、用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗X₀。
    4、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、X_q'。
四、實驗方法：
    1、實驗設備

序 號	型 號	名             稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	導軌、測速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速表	1件
2	DQ19	校正直流測功機	1件
3	DQ14	三相同步電機	1件
4	DQ26	三相可調(diào)電阻器	1件
5	DQ29	可調(diào)電阻器、電容器	1件
6	DQ44	數(shù)/模交流電流表	1件
7	DQ45	數(shù)/模交流電壓表	1件
8	DQ25	智能型功率、功率因數(shù)表	1件
9	DQ31	波形測試及開關板	1件

     2、屏上掛件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ26
DQ14同步電機作為電動機使用時，P_N（W）=90W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.35A， n_N(r/min)= 1500，U_fN(V）=10V，I_fN(A)=0.8A，絕緣等級E級。
 
圖1 用轉(zhuǎn)差法測同步發(fā)電機的同步電抗接線圖
    3、用轉(zhuǎn)差法測定同步發(fā)電機的同步電抗X_d、X_q。
    (1) 按圖1接線。同步發(fā)電機ＧＳ定子繞組用Y形接法。校正直流測功機ＭＧ按他勵電動機方式接線，用作ＧＳ的原動機。R_f選用DQ29上1800Ω電阻，并調(diào)至最小。R_st選用DQ29上180Ω電阻，并調(diào)至最大。R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關S合向R端。
    (2) 把控制屏左側調(diào)壓器旋鈕退到零位，功率表電流線圈短接。檢查控制屏下方兩邊的電樞電源開關及勵磁電源開關都須在“關”的位置。
    (3）接通控制屏上的電源總開關，按下“啟動”按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直流電動機MG，觀察電動機轉(zhuǎn)向。
    (4）斷開電樞電源和勵磁電源，使直流電機MG停機。再調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，給三相同步電機加一電壓，使其作同步電動機起動，觀察同步電機轉(zhuǎn)向。
    (5）若此時同步電機轉(zhuǎn)向與直流電機轉(zhuǎn)向一致。則說明同步機定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，若不一致，將三相電源任意兩相換接，使定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向改變。
    (6）調(diào)節(jié)調(diào)壓器給同步發(fā)電機加5～15%的額定電壓（電壓數(shù)值不宜過高，以免磁阻轉(zhuǎn)矩將電機牽入同步，同時也不能太低，以免剩磁引起較大誤差）。
    (7）調(diào)節(jié)直流電機MG轉(zhuǎn)速，使之升速到接近GS的額定轉(zhuǎn)速1500 r/min，直至同步發(fā)電機電樞電流表指針緩慢擺動（電流表量程選用0.3A檔），在同一瞬間讀取電樞電流周期性擺動的最小值與相應電壓最大值，以及電流周期性擺動最大值和相應電壓最小值。
    (8）測此兩組數(shù)據(jù)記錄于表1中。
表1

序號	Imax（A）	Umin（V）	Xq（Ω）	Imin（A）	Umax（V）	Xd（Ω）
1
2

計算：
4、用反同步旋轉(zhuǎn)法測定同步發(fā)電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
    (1) 將同步發(fā)電機電樞繞組任意兩相對換，以改換相序使同步發(fā)電機的定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反。
(2) 開關S閉合在短接端(圖示下端)，調(diào)壓器旋鈕退至零位。
(3) 接通控制屏上的鑰匙開關，按下啟動按鈕，先接通勵磁電源后接通電樞電源。啟動直流電機ＭＧ，并使電機升至額定轉(zhuǎn)速1500 r/min。
    (4) 順時針緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使三相交流電源逐漸升壓直至同步發(fā)電機電樞電流達30～40%額定電流。
    (5) 讀取電樞繞組電壓、電流和功率值并記錄于表2。
    表2

序號	I（A）	U（V）	PⅠ（W）	PⅡ（W）	P（W）	r2（Ω）	X2（Ω）

    表中：  
 計算：  
 5、用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗X₀。
        
圖2  用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗
    (1) 按圖2接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯(lián)，接至單相交流電源U、N端上。
    (2) 調(diào)壓器退至零位，同步發(fā)電機勵磁繞組短接。
    (3) 起動直流電機MG并使電機升至額定轉(zhuǎn)速1500 r/min。
    (4) 接通交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器使GS定子繞組電流上升至額定電流值。
(5) 測取此時的電壓、電流和功率值并記錄于表3中。
   表3

序號	U（V）	I（A）	P（W）	X0（Ω）

   表中X₀的計算：

6、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、x_q'。

圖 3用靜止法測超瞬變電抗
    (1) 按圖3接線，將ＧＳ三相電樞繞組聯(lián)接成星形，任取二相端點接至單相交流電源U、N端上。兩只電流表均用DQ44掛件。
    (2) 調(diào)壓器退到零位，發(fā)電機處于靜止狀態(tài)。
    (3) 接通交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器逐漸升高輸出電壓，使同步發(fā)電機定子繞組電流接近20%I_N。
    (4) 用手慢慢轉(zhuǎn)動同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子，觀察兩只電流表讀數(shù)的變化，仔細調(diào)整同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的位置使兩只電流表讀數(shù)達最大。
    (5) 讀取這位置時的電壓、定子繞組電流、功率值并記錄于表5-17中。從這數(shù)據(jù)可測定X_d''。
       表4

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xd"（Ω）

     表中X _d "的計算：
 
(6) 把同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過45°角，在這附近仔細調(diào)整同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的位置使二只電流表指示達最小。
    (7) 讀取這位置時的電壓U、電流I、功率P值并記錄于表5中。從這數(shù)據(jù)可測定X_q''。
表5

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xq"（Ω）

  表中X_q"的計算：
五、實驗報告：
  根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算：X_d、X_q、X₂、r₂、X₀、X_d"、X_q"。
六、思考題：
    1、各電抗參數(shù)的物理意義是什么？
    2、各項試驗方法的理論根據(jù)是什么？