三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行實驗

三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行實驗-實驗目的：
    1、掌握三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行的條件與操作方法。
    2、掌握三相同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率與無功功率的調節(jié)。
二、三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行實驗預習要點：
    1、三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行有哪些條件？不滿足這些條件將產(chǎn)生什么后果？如何滿足這些條件？
    2、三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行時怎樣調節(jié)有功功率和無功功率？調節(jié)過程又是怎樣的？
三、實驗項目：
    1、用準確同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    2、用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    3、三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率的調節(jié)。
    4、三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時無功功率調節(jié)。
    (1) 測取當輸出功率等于零時三相同步發(fā)電機的V形曲線。
    (2) 測取當輸出功率等于0.5倍額定功率時三相同步發(fā)電機的V形曲線。
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	DQ44	數(shù)/模交流電流表	1件
5	DQ45	數(shù)/模交流電壓表	1件
6	DQ25	智能型功率、功率因數(shù)表	1件
7	DQ22	直流數(shù)字電壓、毫安、安培表	1件
8	DQ26	三相可調電阻器	1件
9	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
10	DQ32	旋轉燈、并網(wǎng)開關、同步機勵磁電源	1件
11	DQ33	整步表及開關	1件

  2、屏上掛件排列順序
     DQ29、DQ32、DQ33、DQ45、DQ44、DQ25、DQ22、DQ26                               
   3、用準同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行
    三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行必須滿足下列條件：
    (1) 發(fā)電機的頻率和電網(wǎng)頻率要相同，即f_Ⅱ=f_Ⅰ；
    (2) 發(fā)電機和電網(wǎng)電壓大小、相位要相同，即E_0Ⅱ=U_Ⅰ；
    (3) 發(fā)電機和電網(wǎng)的相序要相同。
為了檢查這些條件是否滿足，可用電壓表檢查電壓，用燈光旋轉法或整步表法檢查相序和頻率。
4、旋轉燈光法
(1) 按圖1-1接線。P_N(W)=170W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.45A， n_N(r/min)= 1500，U_fN（V）=14V，I_fN（A）=1.2A，絕緣等級E級。ＧＳ的原動機采用DQ19校正直流測功機MG。R_st選用DQ29上180Ω電阻，R_f1選用DQ29上1800Ω阻值，R_f2選用DQ26上90Ω與90Ω串聯(lián)加上90Ω與90Ω并聯(lián)共225Ω阻值,R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關S₁選用DQ32掛箱，S₂選用DQ33掛箱。并把開關S₁打在“關斷”位置，開關S₂合向固定電阻端（圖示左端）。
(2)三相調壓器旋鈕退至零位，在電樞電源及勵磁電源開關都在“關斷”位置的條件下，合上電源總開關，按下“啟動”按鈕，調節(jié)調壓器使電壓升至額定電壓220伏，可通過V₁表觀測。
 
                           圖1-1   三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行
(3) 按他勵電動機的起動步驟(校正直流測功機ＭＧ電樞串聯(lián)起動電阻R_st，并調至最大位置。勵磁調節(jié)電阻R_f1調至最小，先接通控制屏上的勵磁電源，后接通控制屏上的電樞電源)，起動ＭＧ并使ＭＧ電機轉速達到同步轉速1500 r/min。將開關S₂合到同步發(fā)電機的勵磁電源端（調到14V左右）(圖示右端)，調節(jié)R_f2以改變ＧＳ的勵磁電流I_f，使同步發(fā)電機發(fā)出額定電壓220伏，可通過V₂表觀測，DQ33整步表上開關S1打在“斷開”位置。
    (4) 觀察三組相燈，若依次明滅形成旋轉燈光，則表示發(fā)電機和電網(wǎng)相序相同，若三組相燈同時發(fā)亮、同時熄滅則表示發(fā)電機和電網(wǎng)相序不同。當發(fā)電機和電網(wǎng)相序不同則應停機(先將R_st回到最大位置，斷開控制屏上的電樞電源開關，再按下交流電源的“停止”按鈕)，并把三相調壓器旋至零位。在確保斷電的情況下，調換發(fā)電機或三相電源任意二根端線以改變相序后，按前述方法重新起動MG。
    (5) 當發(fā)電機和電網(wǎng)相序相同時，調節(jié)同步發(fā)電機勵磁使同步發(fā)電機電壓和電網(wǎng)(電源)電壓相同。再進一步細調原動機轉速。使各相燈光緩慢地輪流旋轉發(fā)亮，此時接通DQ33整步表上S1開關，觀察DQ33上V表和H_Z表上指針在中間位置，S表指針緩慢旋轉。待A相燈熄滅時合上并網(wǎng)開關S₁，把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行（為選準并網(wǎng)時機，可讓其循環(huán)幾次再并網(wǎng)）。
    (6）停機時應先斷開DQ33整步表上S1開關，然后按下DQ32上紅色按鈕，即斷開電網(wǎng)開關S₁，將R_st調至最大，斷開電樞電源，再斷開勵磁電源，把三相調壓器旋至零位。
    5、用自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    (1) 在并網(wǎng)開關S₁斷開且相序相同的條件下，把開關S₂閉合到勵磁端( 圖示右端)，DQ33整步表上S1開關打在“斷開”位置。
    (2) 按他勵電動機的起動步驟起動MG，并使MG升速到接近同步轉速(1485～1515 r/min之間。
    (3) 調節(jié)同步電機勵磁電源調壓旋鈕或R_f2，以調節(jié)I_f使發(fā)電機電壓約等于電網(wǎng)電壓220伏。
    (4) 將開關S₂閉合到R端。R用90Ω固定阻值(約為三相同步發(fā)電機勵磁繞組電阻的10倍)。
    (5) 合上并網(wǎng)開關S₁，再把開關S₂閉合到勵磁端，這時電機利用“自整步作用”使它迅速被牽入同步，再接通DQ33上整步表開關。
    6、三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率的調節(jié)
    (1) 按上述1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    (2) 并網(wǎng)以后，調節(jié)校正直流測功機MG的勵磁電阻R_f1和發(fā)電機的勵磁電流I_f使同步發(fā)電機定子電流接近于零，這時相應的同步發(fā)電機勵磁電流I_f=I_f0。
    (3) 保持這一勵磁電流I_f0不變,調節(jié)直流電機的勵磁調節(jié)電阻R_f1，使其阻值增加，這時同步發(fā)電機輸出功率P₂增大。
    (4) 在同步機定子電流接近于零到額定電流的范圍內讀取三相電流、三相功率、功率因數(shù)共取數(shù)據(jù)6～7組記錄于表1-1中。
表1-1      U=      V（Y） ；     I_f=I_f0 =     A

序號	輸出電流I（A）				輸出功率P2（W）			功率因數(shù)
	IA	IB	IC	I	PⅠ	PⅡ	P2	cosφ

表中：
    7、三相同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時無功功率的調節(jié)
    (1) 測取當輸出功率等于零時三相同步發(fā)電機的V形曲線。
    1) 按上述1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    2) 保持同步發(fā)電機的輸出功率P₂≈0。
    3) 先調節(jié)R_f2使同步發(fā)電機勵磁電流I_f上升 (調節(jié)應先調節(jié)90Ω串聯(lián)90Ω部分，調至零位后用導線短接，再調節(jié)90Ω并聯(lián)90Ω部分)，使同步發(fā)電機定子電流上升到額定電流，并調節(jié)R_st保持P₂≈0。記錄此點同步發(fā)電機勵磁電流I_f、定子電流I。
    4) 減小同步電機勵磁電流I_f使定子電流I減小到最小值記錄此點數(shù)據(jù)。
    5) 繼續(xù)減小同步電機勵磁電流， 這時定子電流又將增大。
    6) 在這過勵和欠勵情況下讀取數(shù)據(jù)9-10組記錄于表5-9中。
表1-2      n=       r/min；   U=      V；    P₂≈0W

序 號	三相電流I（A）				勵磁電流If（A）
	IA	IB	IC	I	If

  表中：
   (2) 測取當輸出功率等于0.5倍額定功率時三相同步發(fā)電機的V形曲線。
    1) 按上述1、2任意一種方法把同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行。
    2) 保持同步發(fā)電機的輸出功率P₂等于0.5倍額定功率。
    3) 增加同步發(fā)電機勵磁電流I_f，使同步發(fā)電機定子電流上升到額定電流，記錄此點同步發(fā)電機勵磁電流I_f，定子電流I。
    4) 減小同步電機勵磁電流I_f使定子電流I減小到最小值記錄此點數(shù)據(jù)。
    5) 繼續(xù)減小同步電機勵磁電流I_f， 這時定子電流又將增大至額定電流。
6) 在這過勵和欠勵情況下共取數(shù)據(jù)9~10組并記錄于表1-3中。
 表5-10  n=      r/min；   U=      V；    P₂≈0.5P_N

序 號	三相電流I（A）				勵磁電流If（A）
	IA	IB	IC	I	If

表中：
五、實驗報告：
    1、評述準確同步法和自同步法的優(yōu)缺點。
    2、試述并聯(lián)運行條件不滿足時并網(wǎng)將引起什么后果？
    3、試述三相同步發(fā)電機和電網(wǎng)并聯(lián)運行時有功功率和無功功率的調節(jié)方法。
    4、畫出P₂≈0和P₂≈0.5倍額定功率時同步發(fā)電機的V形曲線，并加以說明。
六、思考題：
    1、自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行時先把同步發(fā)電機的勵磁繞組串入10倍勵磁繞組電阻值的附加電阻R組成回路的作用是什么?
    2、自同步法將三相同步發(fā)電機投入電網(wǎng)并聯(lián)運行時先由原動機把同步發(fā)電機帶動旋轉到接近同步轉速(1485～1515 r/min之間)然后并入電網(wǎng)，若轉速太低并網(wǎng)將產(chǎn)生什么情況？