同步发电机运行与控制实验报告

同步发电机运行与控制实验报告
同步发电机运行与控制实验报告

广西大学电气工程学院

发电机运行实验报告

同步发电机运行与控制

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实验地点:

一、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7.5KW直流电动机与同轴的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)和计算机监视控制屏(计算机监控)。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Z2-52,凸极机

额定功率7.5kW

额定电压DC220V

额定电流41A

额定转速1500r/min

额定励磁电压DC220V

额定励磁电流0.98A(5、6、7号机组为0.5A)

同步发电机

型号T2-54-55

额定功率5kW

额定电压AC400V(星接)

额定电流9.08A

额定功率因数0.8

空载励磁电流 2.9A

额定励磁电流5A

直流电动机-同步发电机组接线如图一所示。发电机通过空气开关2QS和接触器2KM 可与系统并列,发电机机端装有电压互感器1TV和电流互感器1TA,供测量、同期用,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6SA接入同期表S (MZ-10)。

发电机励磁电源可以取自380V电网(他励方式),也可以取自机端(自励方式),通

过4QS进行切换,交流电源经励磁变压器CB降压隔离后,经分立元件整流装置或模块式晶闸管SCR-L变为直流,再通过灭磁开关3KM供电给发电机励磁绕组FLQ,励磁电流通过调压按钮或电位器2WR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。

发电机组上面有一台用皮带带动的原作为励磁机用的直流发电机,在其励磁绕组加上恒定的直流电压(从开关稳压电源引来),则电枢上的电压正比于发电机组的转速,故用一只直流电压表即可测量发电机转子转速。

直流电动机的电枢电源来自电网380V交流电压,经空气开关1QS和接触器1KM供电给模块式晶闸管SCR-T变为直流,电枢电压通过调速按钮或电位器1WR进行调节。直流电动机的励磁电源来自电网220V交流电压,经单相调压器1TB和整流块整流后供给励磁绕组B1-B2,调节调压器的输出电压可调节励磁电流。调节电枢电压或励磁电流可以调速。

发电机组控制屏屏面上装有各种仪表、控制开关、按钮、指示灯等,图一对二次控制信号回路并没有画全,屏后接线和控制回路接线可参考实验室提供的详图。

实验一电动机- 发电机组的接线

注意:以下各项都要在现场找到并认识相关设备的构造。

1)直流电动机的接线

(1)电动机励磁回路的作用及其接线;

(2)电动机励磁电流的调节方法;(调节晶闸管的触发角即调节输出的平均电压)(3)电动机电枢回路的接线;

(4)三相桥式整流模块SCR-T的作用(整流,供给电动机运行),电动机调速方法(调励磁或电枢电压);

(5)电抗器DK的作用;(滤除高次谐波,使电动机转速变硬)

(6)分流器3FL的作用和原理;(精密电阻,通过测量其上的压降得到直流电流)(7)3QS和1KM的联锁接线和作用;

(8)熟悉控制屏上电动机的操作设备及仪表。

2)同步发电机的接线

(1)发电机定子回路接线,2QS和2KM的作用;

(2)电压互感器1TV、2TV和电流互感器1TA的作用和接线;

(3)发电机的励磁方式,4QS的作用和接线;

(4)发电机电压的建立和调节,励磁变压器CB的作用和接线;

(5)SCR-L直流输出端并接一只二极管的作用;(续流二极管,防止失控现象的发生)(6)3KM的作用,其常闭触点串Rm接励磁线圈的作用;(灭磁)

(7)机组速度测量的原理;

(8)三相组合式同期表的作用、外部结构和背后接线;

(9)熟悉控制屏上发电机的操作设备及仪表。

实验二发电机组的起动和同步电抗Xd测定

(一)机组起动

1)起动前,所有开关在断开状态,电位器1WR、2WR和调压器1TB在零位。

2)合上开关1QS,用电压转换开关2SA检测电网三相电压是否基本平衡,电动机调速屏面上的绿灯应点亮;

U AB = 400 V,U BC = 400 V,U CA = 400 V

3)合上电动机励磁电源开关3QS,调节调压器1TB 使电动机励磁电流为额定值,注意各机组额定值不同,可看铭牌或由老师告知;

4)在确认电动机励磁电流为额定值后,按下按钮1SB1使1KM合闸,电动机调速屏面上的红灯应点亮,1KM合闸线圈回路串有3QS的一对常开触点连锁;

5)将1SA放到SCR手动位置,旋转电位器1WR缓慢升高电枢电压,使电动机起动并逐渐升至额定转速1500r/min(相当于转速表30V),起动过程要监视机组的声音以及电枢电压表、电流表、转速表的指示是否正常;

6)用万用表测量机端三相剩余电压(在屏后右侧端子排相应端子上测),计算与额定电压的百分比;

U AB = 14.77 V,U BC = 14.75 V,U CA = 14.73 V

7)用万用表测量电动机电枢回路所串电抗器的直流电压和交流电压,分析两者为什么差别很大。

U DC = 0.54 V,U AC = 134.7 V

(二)空载试验

将4QS扳向他励,发电机为他励励磁方式,合上2QS给上他励电源,操作3SA开关放到SCR 位置,SCR放手动,使3KM合闸,用万用表检测励磁变压器CB两侧电压是否正常;

U AB = 396.7 V,U BC = 404.0 V,U CA = 397.1 V

U ab = 39.83 V,U bc = 39.90 V,U ca = 39.88 V

1)旋转电位器2WR缓慢升高发电机电压,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。

2)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= 1460 r/nin,n[o]= 1500 r/nin,IFO = 1.25 A

3)旋转电位器2WR将电压降至零后,再旋转电位器2WR单向调节励磁电流,使发电机电压单调增加直至450V,然后单调减小励磁电流直至零,记录励磁电流IF和定子端电压UG,注意试验中电机的转速要维持恒定额定转速。

1 2 3 4 5 6

IF(A) 0 0.6 3 1 0.9 0.3

UG(V) 25 200 425 300 250 100

4)机组停机:旋转电位器2WR使发电机电压减到零,再旋转电位器1WR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。

5)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,在发电机出线端接上三相短路线(可在1TV一次侧接线柱上用导线短接);

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1.1倍定子额定电流(要清楚发电机额定电流),然后单调减小励磁电流直至零,记录励磁电流IF和定子电流IG,试验完后拆除短路线。

1 2 3 4 5 6

IF(A) 1.8 1.5 1.0 0.9 0.5 0.25

IG(A) 10 8 6 5 3 1

(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。

答:根据实验数据画出发电机空载特性

UG=f(IF)和短路特性IG=f(IF),

如图3所示;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;

在纵轴上取IG=8对应于短路特性的

点A,并往上查得气隙线上的点B 所

对应的电势UGO;求Xd值:Xd =

UGO/IGn=480/8=60Ω。图三发电机的空载短路特性

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?

答:在测定空载特性时,由于磁路存在饱和现象,当励磁电流增大时,空载特性曲线将向下弯曲,因而不是一条直线;在测定短路特性时,由于空气隙中的磁通密度甚低,加上本身电流的去磁作用,磁路始终处于不饱和状态,故短路特性为一条直线。

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?

答:定子上有电压,因为励磁绕组由于磁滞的影响而带有剩磁,剩余磁场切割定子绕组产生电压。

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?

答:定子绕组接成星形,根据基尔霍夫电流定律则相绕组中不存在三次谐波电流;若接成三角形则绕组中会有三次谐波电流流通,从而产生附加损耗,影响功率输出效率。5)发电机建压后机组的转速是否有变化,分析原因。

答:有变化。从图1接线中可以看出,发电机建压后会在电压互感器中产生空载损耗(主要是铁耗),因而转速会下降。

6)调节电动机的电枢电压或励磁电流都可以调速,说明各有什么特点和应用场合。

答:根据直流电动机的转速公式

Φ

?-

+

-

=

e a

a

a

C

U R

r

I

U

n

2 )

(

可知,调节励磁电流可以连续平滑的调节速度,转速近似与每极磁通成反比,但是调速时高速受到机械强度和换向的限制,最低转速受到励磁绕组自身电阻和磁路饱和的限制,因此调速比不能太大,一般为1:2~1:6;调节电动机的电枢电压的方式,调节方便、损耗小,调速围广,可达1:24以上,其缺点是专用直流电源投资大。

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?

答:根据上述公式可知,励磁电流为零则转速会迅速增大从而发生飞车现象,应该快速断开1KM,使电动机停止转动。

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。

答:可行,但是对调速有影响,例如当晶闸管输出

的平均电压升高时,按照公式励磁电流增大转速会

下降,电源电压升高转速会上升,这样转速调节不

灵敏。

9)三相桥整流模块SCR-T会产生多少次的特征谐

波,从电抗上的交直流电压分析电抗器的作用。

答:根据傅里叶级数变换,三相桥式整流模块的输

出端的谐波有n=6k±1(k=1、2、3……),电抗器具有滤除交流谐波作用,使电动机的调速特

性平滑。

10)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?

答:分流器是一个阻值很小的精密电阻,通过测量它的电压就可以得到流经它的电流;不能用电流互感器测量,因为电流互感器是测量交流电流的,而电动机的点数电流和发电机励磁电流为直流量。

实验三发电机同期并网实验

(一)实验容和步骤

1.发电机为他励方式,将发电机组起动并起励建压至额定值,调节发电机频率为50Hz。2.合上6SA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(顺时针旋转说明发电机频率比系统高),利用调压调速接钮精细调节发电机电压和频率。当同期表指针顺时针均匀缓慢旋转并距零位6°左右时,立即按下2SB1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6SA。

3.旋转电位器1WR,有功功率和定子电流应能变化;旋转电位器2WR,励磁电流、无功功率和定子电流应能变化。

4.发电机解列:旋转电位器1WR调有功功率表为零,再旋转电位器2WR调定子电流表为零(无功功率为零),跳开发电机出口接触器2KM将发电机解列。

5.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。

同期灯情况:同时亮灭,能否并网:能。

6.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,再将发电机起励建压,观察同期表(顺时针旋转说明发电机频率比系统高还是低)和同期灯的情况,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。

同期灯情况:交替亮暗,能否并网:不能。

(二)实验报告及分析思考题

1.发电机同期方式有几种?本实验采用的是什么同期方式?同期条件是什么?

答:发电机同期方式有两种,分别是准同期并列和自同期并列;本次实验采用的是准同期;同期条件是频率相等、电压幅值相等和相角差为零。

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?

答:实际操作中,若采用手动准同期,由于合闸需要一个过程(断路器操动机构和合闸回路控制电器的固有动作时间),故应提前按下合闸按钮。

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?这时发电机的定子电流

是多少?

答:为了保护断路器和发电机,减少因带负荷开断断路器产生电弧对断路器的破坏,也防止带剩余有功和无功开断发电机,使发电机甩负荷而对发电机产生影响,此时定子电流为零。

4.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,分析是否能够并网。

说明相序和相别的区别。

答:能并网。相序是指各相按照一定的顺序排序,而相别是指A 相B 相C 相。 5.将发电机定子的任两根相线对调使之成为反相序,分析是否能够并网。 答:不能并网。因为存在相位差。

6、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。

答:由于发电机未加励磁,需从电网吸收大量无功功率来建立磁场(同步发电机做异步

运行),因而会引起电网电压下降,影响用户的用电设备的正常运行。 (三)实验现象及过程分析

1、实验现象是:同期过程中调节原动机调速旋钮,发电机的频率(功率)会改变;调节励磁电流旋钮,发电机的电压(无功)会做相应的改变。

2、过程分析:由电机学知识可知,频率与发电机转速n 的关系式为f=pn/60,其中p 为发电机定子绕组的极对数,因此调节原动机的转速,频率会变化;如下图所示,发电机感应电动势Eq 与端电压G U 的幅值关系为

q E cos G δ=G U +Q I d X

一般G δ的值很小,可近似认为cos G δ≈1,于是简化的运算式为

q E =G U +Q I d X

上式说明,负荷的无功电流是造成q E 和G U 幅值差的主要原因,发电机的无功电流越大,两者间的差值越大。

图四 同步发电机的运行原理及向量图

由于发电机发出的有功功率只受调速器控制,与励磁电流的大小无关。故无论励磁电流如何变化,发电机的有功功率G P 均为常数,即

G P =G U G I cos ?=常数

式中?—功率因数角。

当不考虑定子电阻和凸极效应时,发电机功率又可用下式表示,即

G P =q E G U sin δ/d X =常数

式中δ—发电机的功率角。

以上两式分别说明当励磁电流改变时,G I cos ?和q E sin δ的值均保持恒定,即

G I cos ?=1K q E sin δ=2K

由图5中的向量关系可以看到,这时感应电动势q E 的端点只能沿着AA 。虚线变化,而发电机电流G I 的端点则沿着BB 。

虚线变化。因为发电机端电压G U 为定值,所以发电机励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角δ值大小。

由此可见,与无限大母线并联运行的机组,调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。

图五 同步发电机与无穷大母线并联运行

图六灯光熄灭法原理接线图

如上图所示,灯光熄灭法(直接接法)是把三个同步指示灯分别跨接在电网和发电机的对应相之间,即接在U、U',V、V'和W、W'之间。若频率f'≠f,则发电机和电网的电压向量之间便有相对运动,三个指示灯上的电压将同时发生时大时小的变化,于是三个灯将同时呈现出时亮时暗的现象(若三个灯轮流亮暗,则表示发电机与电网相序不同,应改变发电机相序)。调节发电机的转速,直到三个灯的亮度不再闪烁时就表示f'=f。

实验四发电机的正常运行

(一)发电机工作状态与励磁调节的关系(以下实验如不说明,发电机均系他励方式和并网运行)

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1.5kW左右,调节励磁电流额定值4A下降(达不到4A的机组定子电流不要越限),定子电流也随之下降,当Q=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,当定子电流达到额定值9.08A,不要再减小励磁电流,记录Q、I、COSφ数值于表3,注意要记录纯有功(Q=0)的状态。

3)根据实验结果,分析迟相、进相、纯有功运行状态的特点。

特点:从上表中的数据可知同步发电机迟相运行时,有功功率P>0,无功功率Q>0;进相运行时,有功功率P>0,无功功率Q<0;纯有功运行时只发有功,不发无功。

4)使发电机输出的有功功率分别等于0、1kW、2kW功率时,调节励磁电流从某最小值(定

子电流不超过额定值9.08A)到额定值,记录对应的定子电流值于表4,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[即IG=f(IF)]并分析,指出迟相运行、进相运行的区域。

①功率因素滞后,即进相运行

②功率因素滞后,即进相运行

图七V形曲线图

1 2 3 4 5 IF 0.7 1.5 2.0 3.0 4.0

IG

P=0 6.1 3.1 0.5 4.5 9.4 P=1kW 7.0 4.0 1.5 3.5 7.8 P=2kW 9.0 5.5 4.0 4.0 8

(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4A左右不变,调节有功从零到4KW左右,记录P、Q、I、COSφ数

值于表5;

1 2 3 4 5

P(kW) 1.0 2.0 3.0 3.5 4.0

IG(A)7.1 7.4 7.8 8 8.5

Q(kVAR) 4.3 4 3.6 3.4 3.3 COSφ0.23 0.45 0.64 0.72 0.77

2)分析有功变化时无功功率的变化情况。

图八 有功及励磁调节向量图

如上图所示,当励磁电流不变时,电势q E 向量的长度不变。若原动机的机械功率增大,定子绕组的输出功率增大到3G P ,因电势向量q E 长度不变又须落在有功功率的虚线上,则功率角增大到3δ,无功功率减小到3G Q 。而只调节无功时有功功率不变。 (三)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。

答:从表3及V 形曲线可知,当调节励磁电流使无功功率为0即功率因数为1时,定子电流最小。

2) 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。

答:不变化。从图八可知当励磁电流从f I 增加到1f I ,功率角δ变小为2δ,无功增大为

2G Q ,定子电流增大为2I ,有功功率不变(只有调节原动机功率才变化)。

3) 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。

答:变化。励磁电流不变,有功功率增大则无功减小;有功功率减小则无功增大。分析同上。

4)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?

答:从直流电动机的调速公式可知失磁后转速会急剧上升,发生飞车现象,此时应立即断开1KM 。

5)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?

答:电动机由于失压从而转速降低,但是由于发电机作并网运行,发电机从电网吸收有

功,变成电动机运行,此时应该及时将发电机解列。

6)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?

答:Rm 称为灭磁电阻,它的作用是当发电机发生故障时及时消磁,以减小短路冲击电流。

实验五发电机的特殊运行方式

(一)发电机并网失磁运行

1)失磁运行实验:发电机并网后,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。然后缓慢增加发电机有功,当发电机电流不断增大超过额定值时,说明发电机已失步,要立即减少有功或合上3KM将发电机拖回同步,如果仍然失步要跳开2KM将发电机解列,并将机组转速降至额定值以下,实验过程要记录各表计的指示,并记录凸极机维持同步的功率的最大值。

表7 失磁时各表计的变化

(二)发电机的调相运行

1)发电机并网后将有功和无功功率调到3kW和2KVAR,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。

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。

(三)发电机甩负荷

1)发电机并网后将有功1kW和无功功率调到0.75kvar,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)。

(四)发电机带负荷失磁运行

1)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11,观察发电机的运行情况并分析。

表11 孤立负荷时发电机的运行参数

(五)分析思考题

1)发电机进相运行的作用是什么?随着进相运行深度的增加,机端电压为什么会下降?

答:发电机进相运行时发出有功功率和容性无功功率,对于系统无功过剩(轻载或空载)时有一定的调节作用。随着进相运行深度的增加,定子电流增大,在发电机阻抗上的压降增大则机端电压会下降。

2)发电机失磁而有功较小时,为什么能保持同步而不失步?

答:带小有功失磁,发电机转速升高,功角拉大,从系统吸收少量无功建立磁场;因为有功较小则转速升高较小,故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有什么变化?为什么?

答:发电机失磁并失步后,由于阻力转矩减小,则发电机转速升高;而频率由于受到系统侧的钳制因而不变均为50HZ。

4)分析发电机带孤立负荷运行时失磁的特点。

答:发电机带孤立负荷失磁,则不能吸收无功,故转速和频率均升高,出力减小至某一

低值(考虑剩磁)。

5)说明发电机调相运行的作用和特点。

答:发电机调相运行时发出感性无功,对于系统无功平衡具有一定的调节作用。

6)分析发电机甩负荷后运行参数变化的特点。

答:发电机甩负荷后P、Q、I均为0,转速上升(驱动转矩大于阻力转矩),机端电压升高,频率升高。

6)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。

答:电网停电则励磁电流(他励)变为0,电动机失去电源,转速降低至0。

(六)实验心得体会

通过一个星期的实验,我熟练的掌握的发电机并网的操作,刚开始操作时比较紧,经常在某个步骤犹豫。后来经老师的批评讲解,我自认为一个即将工作的大学生,应该首先熟悉好所要操作的步骤,才去操作,就像工作中的一个唱票,一个操作一样,不能边看边做,到做的时候才去找设备。通过后来对实验原理的分析和体会,掌握了每个步骤的操作原理。通过后几个实验发电机正常运行和不正常运行现象的观察和分析,对发电机迟相、进相、调相、失磁等运行方式有了更深入的了解,并通过对各表数据的观察和统计,将运行现象与有功、无功、频率、励磁等状态联系起来,对发电机运行有了一个更全面和整体的掌握。通过总结和做思考题,对实验中一些理解的不清晰的问题有了更多理论上的掌握。

准同期条件:电压幅值相等、频率相等和相角差为零。通过调节原动机的转速可以使得发电机频率与电网相等,相角差为零;通过调节励磁电流(触发角)可以使机端电压幅值与电网电压相等

手动准同期:应在正弦整步电压的最低点时合闸,考虑到断路器的固有合闸时间,实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间和角度,一般为6°

发电机的各种运行状态如调相、进相、迟相等等,各种状态的现象和特点,以及各种运行发生对于系统的作用与意义。

直流伺服电机实验报告

实验六 直流伺服电机实验 一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数: P N =185W ,U N =220V ,I N =1.1A , 使用设备规格(编号): 1.MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏(MEL-I 、MEL-IIA 、B ); 2.电机导轨及测功机、转速转矩测量(MEL-13); 3.直流并励电动机M03(作直流伺服电机); 4.220V 直流可调稳压电源(位于实验台主控制屏的下部); 5.三相可调电阻900Ω(MEL-03); 6.三相可调电阻90Ω(MEL-04); 7.直流电压、毫安、安培表(MEL-06); 二、实验目的 1.通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、e κ、T κ。 2.掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。 三、实验项目 1.用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻r a 。

2.保持U f=U fN=220V,分别测取U a =220V及U a=110V的机械特性n=f(T)。3.保持U f=U fN=220V,分别测取T2=0.8N.m及T2=0的调节特性n=f(Ua)。4.测直流伺服电动机的机电时间常数。 四、实验说明及操作步骤 1.用伏安法测电枢的直流电阻Ra

表中Ra=(R a1+R a2+R a3)/3; R aref=Ra*a ref θ θ + + 235 235 (3)计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验测得电枢绕组电阻值,此值为实际冷态电阻值,冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值: R aref=Ra a ref θ θ + + 235 235

同步发电机试验方法

同步发电机试验方法

同步发电机试验方法 1 基本概念 同步发电机指发电机发出的电压频率f 与发电机的转速n 与发电机的磁极对数有着如下固定的关系: p f 60n (转/分) (1.1) 同步发电机按其磁极的结构又可分为隐极式和凸极式。此外,还可按其冷却方式进行分类, 常见的有全空冷、双水内冷、半水内冷、水氢氢(定子水内冷、转子氢内冷、铁心氢冷)等。 2 发电机的绝缘 2.1 定子绝缘 对于用户来说,主要关心其主绝缘即对地及相间绝缘。发电机的主绝缘又大致可分为槽绝缘、端部绝缘及引线绝缘。我国高压电机的主绝缘目前主要是环氧粉云母绝缘,按其含胶量又可分为多胶体系和少胶体系。定子线圈导线与定子铁芯以及槽绝缘在结构上类似一个电容器,在电气试验中完全可以把它当作一个电容器对待。 为了防止定子线棒表面电位过高在槽中产生放电,环氧粉云母绝缘的定子线棒表面涂有一层低电阻的防晕漆,或在外层包一层半导体防晕带。端部绝缘表面从槽口开始依次涂有低阻、中阻、高阻绝缘漆,防止端部电位变化梯度过大而产生电晕。 2.2 转子绝缘 转子绝缘包括对地绝缘和绕组的匝间绝缘。 3 发电机的绝缘试验项目 3.1 发电机常规试验项目(电气部分) 1)定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数测量 2)定子绕组的直流电阻测量 3)定子绕组泄漏电流测量和直流耐压试验 4)定子绕组交流耐压试验 5)转子绕组绝缘电阻测量 6)转子绕组直流电阻测量 7)转子绕组交流耐压试验 8)发电机和励磁机的励磁回路所连接的设备(不包括发电机转子和励磁机电枢)的绝缘电阻测量 9)发电机和励磁机的励磁回路所连接的设备(不包括发电机转子和励磁机电枢)的交流耐压试验 10)发电机组和励磁机轴承的绝缘电阻

同步发电机短路实验

同步发电机突然短路的分析 一、实验目的 1.学会使用MATLAB软件对电力系统进行时域仿真分析,加深对电力系统短路时暂态过程的理解。 2.通过实验,进一步理解有限容量系统和无穷大系统短路时暂态过程的不同 二、实验原理 同步电机是电力系统中的重要元件,由多个有磁耦合关系的绕组构成,同步电机突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多,所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍,对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。 同步电机短路时,由于定子绕组中周期分量电流突变将对转子产生电枢反应,该反应产生交链励磁绕组的磁链。为了维持励磁绕组在短路瞬间总磁链不变,励磁绕组内将产生直流电流分量,其方向与原有的励磁电流方向相同,它产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组,从而使定子绕组的周期分量电流增大。因此在有限容量系统突然发生三相短路时,短路电流的初值将大大超过稳态短路电流,最终衰减为稳态短路电流。 三、实验内容 电力系统时域分析实例(仿真) 范例:同步电机突然短路模型如图所示—使用简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine),使用三相并联RLC负载并通过三相电路短路故障发生器元件实现同步电机的三相短路。 图1 同步电机突然短路电路模型

1、从电机元件库选择简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)元件,设置参数如下 2、从测量元件库中选择三相电压—电流测量元件,进行参数设置。电压测 量选项中选择测量相电压(phase-to-ground)用来测量同步发电机突然短路后三相电压的变化。 3.从线路元件库中选择三相短路故障发生器(3-phase-Fault),双击将三 相故障同时选中并设置转换时间。 4.从线路元件库中选择三相并联RLC负载元件,参数设置如下:

同步电机检测实验报告

三相同步发电机的运行特性

一、实验目的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳态参数 二、实验参数 实验在电力系统监控实验室进行,每套实验装置以直流电动机作为原动机,带动同步电动机转动,配置常规仪表进行实验参数进行测量,本次同步发电机运行试验,仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流 3.6A 额定功率因素0.8 接法Y 三、实验原理 工作原理 ◆主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。 ◆载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁

磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。 ◆交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值:每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率:感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ,即 ◆交变性与对称性:由于旋转磁场极性相间,使得感应电势的极性交变;由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。 同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑,由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值,这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ,故有: ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能,发电机的转速必须为某些固定值,这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min,4极电机的同步转速为1500r/min,依次类推。只有运行于同步转速,同步电机才能正常运行,这也是同步电机名称的由来。

直流他励电动机实验报告记录

直流他励电动机实验报告记录

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电机学实验报告——直流他励电动机实验 姓名:张春 学号:2100401332

实验三直流他励电动机实验 一、实验目的 1.掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。 2.掌握直流他励电动机的调速方法。 二、实验内容 1.工作特性和固有机械特性 保持和不变,时,测取工作特性、、及 固有机械特性。 2.调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持电动机不变,常数,测取。 (2)改变励磁电流调速 保持,常数,时,测取。 3.观察能耗制动过程 三、实验说明及操作步骤 1.他励直流电动机的工作特性和固有机械特性 按图3-4接线,电阻选用挂箱上的阻值为、电流为 的可调电阻,作为直流并励电动机的起动电阻,电阻选用挂箱上的阻值为的可调电阻. 并接上励磁电流表(mA)和电枢电流表(A)。

(1)打开设备开关和设置好各个按钮状态,将电动机励磁回路电阻调至阻值最 小,电枢回路起动电阻调至阻值最大。 (2)调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮,使电动机输入电压为,电动机电枢回路起动电阻调至最小值,增加电动机磁场调节电阻,使电动机转速达额定值。 (3)调出电动机的额定运行点,确定电动机的额定励磁电流。 (4)在保持,不变的条件下,逐次减小电动机的负载,在额定负载到 空载范围内,测取电动机电枢电流,转速和输出转矩,共取组数据,记录于表3-1中。 表中:电动机输入功率P1=U a I a+U f I fn,输出功率P2=0.105nT2 效率 表3-1 工作特性和固有机械特性实验数据 实 验 数 据 1.10 1.0 0.9 0.8 0.4 0.3 0. 2 16 638 169 3 171 17 34 1.18 1.08 0.9 7 0.8 6 0.4 0.2 8 0. 15 计 算 数 260 .96 238 .96 216 .96 194 .96 106 .96 84. 96 62.9 6 19818216514771.50.27.3

同步发电机准同期并列实验步骤

同步发电机准同期并列实验 一、实验目的 1.加深理解同步发电机准同期并列原理,掌握准同期并列条件; 2.掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法; 3.熟悉同步发电机准同期并列过程; 4.观察相关参数。 二、实验项目和方法 (一)机组启动与建压 1.检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置,如不在则应调到0位置; 2.合上操作电源开关,检查实验台上各开关状态:各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率,调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮; 3.按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮; 4.励磁调节器选择它励、恒UF运行方式,合上励磁开关; 5.把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置; 6.合上系统电压开关和线路开关QF1,QF3,检查系统电压接近额定值380V; 7.合上原动机开关,按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮,调速器将自动启动电动机到额定转速; 8.当机组转速升到95%以上时,微机励磁调节器自动将发电机电压建压到与系统电压相等。 (二)手动准同期 将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下,要满足并列条件,需要手动调节发电机电压、频率,直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前某一合适位置时,手动操作合闸按钮进行合闸。 观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压,相应操作微机励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压,直至“压差闭锁”灯熄灭。 观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率,相应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速,直至“频差闭锁”灯熄灭。 此时表示压差、频差均满足条件,观察整步表上旋转灯位置,当旋转至0o位置前某一合适时刻时,即可合闸。观察并记录合闸时的冲击电流。 具体实验步骤如下: (1)检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置,如不在则应调到0位置; (2)合上操作电源开关,检查实验台上各开关状态:各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率,调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮; (3)按调速器上的“模拟方式”按钮按下,使“模拟方式”灯亮。合上原动机开关,按下“停机/开机”按钮,开机指示灯亮;

发电机异常及处理

发电机异常运行及事故处理 (一)、发电机的异常运行 1.发电机过负荷 现象: a.定子电流起过额定值,过负荷信号可能发出 b.转子电压,转子电流,可能超过正常值 c.发电机电压降低,周波可能下降 d.机组可能发生振动 处理: a.在事故情况下,允许发电机定子线圈按下表规定值过负荷,同时也允许转子线圈有相应的过负荷。 b.发电机在事故情况下过负荷,值班人员应首先检查功率因数和电压,注意过流时间,可以适当降低定子电压,但不允许过低。因功率因子不应超过0.95迟相,必要时可以按规定限制部分负荷。 2.发电机定子线圈和铁芯温度高于规定值处理。 a.检查发电机是否过负荷。 b.配合电工人员检查表记是否正常。 c.联系汽机检查空冷的冷却是否正常。

d.检查处理温度计升高时必须降低发电机出力,请示车间进行处理。 e.若发电机线圈,铁芯温度急剧上升,处理无效且漏风也不正常。 3.励磁系统接地 a.微机报警“发电机转子一点接地”,检查发电机后备接地保护确认接地为稳定性,并联系检修人员检查处理。 b.有刷励磁发电机转子接地范围包括转子,励磁电缆,灭磁开关,自动励磁屏内部分组件。 4.励磁回路两点接地 (1)现象: a.保护投入时,励磁电压降低,保护动作。 b.励磁电流剧增或降低。 c.定子电流表指示升高,发电机剧烈振动。 d.无功负荷降低。 处理: a.励磁保护投入时,机端开关及励磁开关应掉闸,未投入 或掉闸时应手动拉开。 b.向汽机发“注意”,“已掉闸”信号。 c.检查发电机励磁系统。 d.清除后发电机重新并列。 (2)、发电机正常运行时,必须检查发电机转子上接地电刷接触

电力系统自动装置实验报告

电力系统自动装置原理 级: 名: 号: 指导老师:

实验一 发电机自动准同期装置实验 、实验目的 1、加深理解同步发电机准同期并列原理,掌握准同期并列条件; 2、掌握微机准同期控制装置及模拟式综合整步表的基本使用方法; 3、熟悉同步发电机准同期并列过程; 4、学会观察、分析有关实验波形。 二、实验基本原理 (一)控制发电机运行的三个主要自动装置 同步发电机从静止过渡到并网发电状态,一般要经历以下几个主要阶段: (1)起动机组,使机组转速从零上升到额定转速; (2)起励建压,使机端电压从残压升到额定电压; (3)合出口断路器,将同步发电机无扰地投入电力系统并列运行; 输出功率,将有功功率和无功功率输出增加到预定值。 (4) 上述过程的控制, 至少涉及 3个自动装置, 即调速器、 励磁调节器和准同期 控制器。它们分别用于调节机组转速 /功率、控制同步发电机机端电压 /无功功率 和实现无扰动合闸并网。 (二)准同期并列的基本原理 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。 准同期并列要满足以下四个条件: 发电机电压相序与系统电压相序相同; 发电机电压与并列点系统电压相等; 发电机的频率与系统的频率基本相等; 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。 1) 2) 3) (4) 具体的准同期并列的过程如下: 先将待并发电机组先后升至额定转速和额定 电压,然后通过调整待并机组的电压和转速, 使电压幅值和频率条件满足, 再根 据“恒定越前时间原理 ”,由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时 机发出合闸命令, 使出口断路器合上的时候相位差尽可能小。 这种并列操作的合 闸冲击电流一般很小,并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。 自动准同期并列, 通常采用恒定越前时间原理工作, 这个越前时间可按断路

直流伺服电机实验报告

直流电机的特性测试 一、实验要求 在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性(空载)和动态特性,其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数,根据测试结果拟合转速—转矩特性(机械特性),并以X 轴为电流,拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性,绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线,即绘制电机综合特性曲线。然后在空载情况下测试电机的调速特性,即最低稳定转速和额定电压下的最高转速,即调速特性;最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。 二、实验原理 1、直流电机的机械特性 直流电机在稳态运行下,有下列方程式: 电枢电动势 e E C n =Φ (1-1) 电磁转矩 e m T C I =Φ (1-2) 电压平衡方程 U E I R =+ (1-3) 联立求解上述方程式,可以得到以下方程: 2e e e m U R n T C C C = -ΦΦ (1-4) 式中 R ——电枢回路总电阻 Φ——励磁磁通 e C ——电动势常数 m C ——转矩常数 U ——电枢电压 e T ——电磁转矩 n ——电机转速

在式(1-4)中,当输入电枢电压U 保持不变时,电机的转速n 随电磁转矩e T 变化而变化的规律,称为直流电机的机械特性。 2、直流电机的工作特性 因为直流电机的励磁恒定,由式(1-2)知,电枢电流正比于电磁转矩。另外,将式(1-2)代入式(1-4)后得到以下方程: e e U R n I C C = -ΦΦ (1-5) 由上式知,当输入电枢电压一定时,转速是随电枢电流的变化而线性变化的。 3、直流电机的调速特性 直流电机的调速方法有三种:调节电枢电压、调节励磁磁通和改变电枢附加 电阻。 本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。当电磁转矩一定 时,电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化,如式(1-4)中所示。 4、直流电机的动态特性 直流电机的启动存在一个过渡过程,在此过程中,电机的转速、电流及转矩 等物理量随时间变化的规律,叫做直流电机的动态特性。本实验主要测量的是转速随时间的变化规律,如下式所示: s m dn n n T dt =- (1-6) 其中,s n ——稳态转速 m T ——机械时间常数 本实验中,要求测试在不同负载和不同输入电枢电压(阶跃信号)下电机的 动态特性。 5、传感器类型 本实验中,测量电机转速使用的是角位移传感器中的光电编码器;测量电磁 转矩使用的是扭矩传感器。

三相同步发电机的运行特性完整版

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=n N、I=0的条件下,测取空载特性曲线U0=f(I f)。 3、三相短路实验:在n=n N、U=0的条件下,测取三相短路特性曲线I K=f(I f)。 4、纯电感负载特性:在n=n N、I=I N、cosφ≈0的条件下,测取纯电感负载特性曲线。 5、外特性:在n=n N、I f=常数、cosφ=1和cosφ=(滞后)的条件下,测取外特性曲线U=f(I)。 6、调节特性:在n=n N、U=U N、cosφ=1的条件下,测取调节特性曲线I f=f(I)。 四、实验方法 2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D52、D51 3、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。

图5-1 三相同步发电机实验接线图 4、空载实验 (1) 按图5-1接线,校正直流测功机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形接法(U N=220V)。R f2用R4组件上的90Ω与90Ω串联加R6上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值,R st用R2上的180Ω电阻值,R f1用R1上的1800Ω电阻值。开关S1,S2选用D51挂箱。 (2) 调节D52上的24V励磁电源串接的R f2至最大位置。调节MG的电枢串联电阻R st至最大值,MG的励磁调节电阻R f1至最小值。开关S1、S2均断开。将控制屏左侧调压器旋钮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,作好实验开机准备。 (3) 接通控制屏上的电源总开关,按下“启动”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,起动MG。MG起动运行正常后, 把R st调至最小,调节R f1使MG转速达到同步发电机的额定转速1500 r/min并保持恒定。 (4) 接通GS励磁电源,调节GS励磁电流(必须单方向调节),使I f单方向递增至GS输出电压U0≈为止。 (5) 单方向减小GS励磁电流,使I f单方向减至零值为止,读取励磁电流I f和相应的空载电压U0。 (6) 共取数据7~9组并记录于表5-2中。 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,当单方向改变励磁电流I f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二条不同曲线,如图5-2。二条曲线的出现,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U0≈,如剩磁电压较高,可延伸曲线的直线部分使与横轴相交,则交点的横座标绝对值Δi f0应作为校正量,在所有试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。 注意事项: (1)转速要保持恒定。 (2)在额定电压附近测量点相应多些。 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 5、三相短路试验 (1) 调节GS的励磁电源串接的R f2至最大值。调节电机转速为额定转速1500r/min,且保持恒定。 (2) 接通GS的24V励磁电源,调节R f2使GS输出的三相线电压(即三只电压表V的读数)最小,然后把GS输出三端点短接,即把三只电流表输出端短接。 (3) 调节GS的励磁电流I f使其定子电流I K=,读取GS的励磁电流值I f和相应的定子电流值I K。 (4) 减小GS的励磁电流使定子电流减小,直至励磁电流为零,读取励磁电流I f和相应的定子电流I K。 (5) 共取数据5~6组并记录于表5-3中。

电机学第14章同步发电机的异常运行和突然短路

第14章同步发电机的异常运行和突然短路 14.1同步发电机不对称运行对电机有哪些影响?主要是什么原因造成的? 答:(1)引起转子表面发热。这是由于负序电流所产生的反向旋转磁场以二倍同步转速截切转子, 在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面及转子的其它金属结构部件中均会感应出倍频电流,因此在励磁 绕组、阻尼绕组中将产生额外铜损耗,转子铁心中感应涡流引起附加损耗。 (2)引起发电机振动。由于负序旋转磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用,产生倍频的交变电 磁转矩,这种转矩作用在定子、转子铁心和机座上,使其产生100 Hz的振动。 可以看出,这些不良影响主要是负序磁场产生的,为了减小负序磁场的影响,常用的方法是在发电 机转子上装设阻尼绕组以削弱负序磁场的作用,从而提高发电机承受不对称负载的能力。 14.2为什么变压器中X(=X_?而同步电机中X.?X_? 答:由于变压器是静止电器,正序电流建立的正序磁场与负序电流建立的负序磁场所对应的磁路是 完全相同的,所以X:F X _。而在同步电机中,正序电流建立的正序磁场是正转旋转磁场,它与转子无 相对运动,因此正序电抗就是发电机的同步电抗,它相当于异步电机的励磁电抗;而负序磁场是反转旋 转磁场,它以二倍同步速切割转子上的所有绕组(励磁绕组、阻尼绕组等),在转子绕组中感应出二倍基 频的电动势和电流,这相当于一台异步电机运行于转差率s=2的制动状态。根据异步电动机的磁动势平 衡关系,转子主磁通对定子负序磁场起削弱作用,因此负序电抗就小于励磁电抗,所以在同步电机中 X X _。 14.3试分析发电机失磁运行时,转子励磁绕组中感应电流产生的磁场是什么性质的?它与定子旋转 磁场相互作用产生的转矩是交变的还是恒定的? 答:发电机失磁运行时,转子转速n略大于定子磁场转速n1,同步发电机转入异步发电运行状态, 其转差率S :::0 ,此时定子旋转磁场在励磁绕组中感应出频率为f2= sf1的交变电动势和交变电流,由于转子励磁绕组为单相绕组,因此励磁绕组将产生一个以f2频率交变的脉动磁场。该脉动磁场可以分解为 大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁场,其中和转子转向相反的旋转磁场与定子磁场之间无相 对运动,二者作用对转子产生恒定的制动电磁转矩,而和转子转向相同的旋转磁场与定子磁场之间有相 对运动,二者作用对转子产生交变电磁转矩,总的合成电磁转矩是制动性质,方向不变,大小脉动。 14.4简述同步发电机的阻尼绕组对抑制振荡的作用。 答:同步发电机振荡时,转子转速不再是同步转速,转子与定子磁场之间存在相对运动,阻尼绕组

昆明理工大学电气工程及其自动化 发电机同步实验报告

实验二:同步发电机综合实验 三相同步发电机并网运行 一、 实验目的 1、学习三相同步发电机投入并网运行的方法。 2、测试三相同步发电机并网运行条件不满足时的冲击电流。 3、研究三相同步发电机并网运行时的静态稳定性。 4、测试三相同步发电机突然短路时的短路电流。 二、 实验原理 1. 同步发电机的并网运行 发电机与电网是否符合下列条件: a 、双方应有相同的相序; b 、双方应有相同的电压; c 、双方应有相同或接近相同的频率; d 、双方应有相同的电压初相位。 在实际并网中,这些条件并不要求完全达到,只要在一定的 误差范围之内就可以进行并网,比如转速(频率)相差约??(2%~5%)。 总之,在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流,以防止同步电机损坏,避免电力系统受到严重的干扰。 2. 同步发电机的静态稳定性 发电机输出的电磁功率与功角的关系为: 静态稳定的条件用数学表达为0>??δM P ,我们称δ ??M P 为比整步功率,又称为整补功率系数,其大小可以说明发电机维护同步运行的能力,既说明静态稳定的程度,用P ss 表示。

δ角越小,P ss 数值越大,发电机越稳定。由δ d dP E 和P E 可知,当δ小于90°时,δ d dP E 为正值,在这个范围内发电机的运行是稳定的,但当δ愈接近90°,其值愈小,稳定的程度越低。当δ等于90°时,是稳定和不稳定的分界点,称为静态稳定极限。在所讨论的简单系统情况下,静态稳定极限所对应的功角正好与最大功率或称功率极限的功角一致。对应的o 90=δ时达到静态稳定功率极限。为了安全可靠,极限功率应该比额定功率大一定的倍数,即发电机的额定运行点都远低于稳定极限,以保持有足够的静稳定储备。P em 与P en 之比称为静过载能力K m ,即: 一般要求K m >1.7,也可以说发电机带额定有功负荷运行时静态稳定储备应该在70% 以上,因此额定功角n δ一般应该是30°左右。 三、 实验线路 四、 实验结果及分析 a 、 在短路器断开的情况下,测出电网和发电机的电压波形,找到并联条件满 足的点,确定并网的时间,进行并网实验,测试并网时的冲击电流; 实验参数: 图1:励磁电流图2:相位 实验结果: 图3:电网与发电机的电压波形图4:调整后的电网与发电机电压波形 图5:并网时间图6:冲击电流波形 b 、 调整发电机的运行条件,分别在初相位不同和电压幅值不同时,进行并网 实验,测试并网时的冲击电流 实验参数: 图7:相位不同,幅值相同图8:并网时间 实验结果:

三相同步发电机实验

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δ 3.同期表及同期电压矢量分析

一、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Z2-42,凸极机 额定功率4KW 额定电压DC220V 额定电流22A 额定转速1500r/min 额定励磁电压DC220V 额定励磁电流0.81A 同步发电机 型号STC-1.5 额定功率 1.5KW 额定电压AC400V(星接) 额定电流 2.7A 额定功率因数0.8 空载励磁电流1A 额定励磁电流2A 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、

水轮发电机组的异常运行

水轮发电机组的异常运行

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第十章水轮发电机组的异常运行 第一节水轮机的常见故障与事故处理 水轮机运行中难免会发生各种各样的异常情况,同一异常现 象可能有不同 的产生原因,因此,在分析故障现象时,要根据仪表指 示,机组运转声响,振动,温度 等现象,结合事故预兆,常规处理经验进行分析判断, 必要时采用拆卸部件解体检 查等方法和手段,从根本上消除设备故障. 一水轮机出率下降 水轮机导叶开度不变的情况下,机组出率下降 明显,造成水轮机出率下降 的常见原因有; (1)上游水位下降,渠道来水量急剧减少. (2)前池进水口栏污栅杂草严重阻塞. (3)电站尾水位抬高. (4)水轮机导叶剪断销断裂,个别导叶处于自由开度状态. (5)水轮机导水机构有杂物被卡住,冲击式机组的喷嘴堵塞. (6)冲击式机组折向器阻挡水流. 针对上述原因进行相应的检查处理 (1)若水库水位下降,有效水头减小,则水轮机效率降低,机组出力下降. 水库水位过低,应停止发电运行,积蓄水量,抬高水位 后再发电.渠道来水量急剧 减少,或上游电站已经停机,渠道发生事故断流,应停 机后检查处理. (2)要及时清理栏污栅杂草,防止杂草阻塞以致影响水轮机出力. (3)检查尾水渠道有否被堵塞,是否强降雨造成河道水位抬高. (4)详细检查水轮机导叶拐臂的转动角度是否一致,发现个别导叶角度 不一致时停机处理. (5)检查水轮机内部噪声情况,做全开,全关动作,排除杂物.必要时拆卸 水轮机尾水管或打开进人孔进入蜗壳,取出杂物. (6)检查冲击式机组折向器位置,如其阻挡水流,须调整折向器角度. 水轮机出力下降,往往会出现异常声响和振动,蜗壳压力表指 示下降或大 幅度波动等现象,要根据情况进行分析和判断处理. 二水轮机振动 水轮机运行过程中振动过大会影响机组正常 运行,轻则机组运行不稳定, 出力波动大,轴承温度高,机组运转噪声大,而其机组 并网困难;重则引起机组固定 部件(地角螺栓)损坏,尾水管金属焊接部件发生裂纹, 轴承温度过高而无法连续运 行.应针对不同情况,查清机组振动原因,采取对应措 施,恢复机组正常运转.水轮机

同步发电机运行与控制实验报告

广西大学电气工程学院 发电机运行实验报告 同步发电机运行与控制 专业班级: 姓名: 学号: 实验地点:

一、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7.5KW直流电动机与同轴的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)和计算机监视控制屏(计算机监控)。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Z2-52,凸极机 额定功率7.5kW 额定电压DC220V 额定电流41A 额定转速1500r/min 额定励磁电压DC220V 额定励磁电流0.98A(5、6、7号机组为0.5A) 同步发电机 型号T2-54-55 额定功率5kW 额定电压AC400V(星接) 额定电流9.08A 额定功率因数0.8 空载励磁电流 2.9A 额定励磁电流5A 直流电动机-同步发电机组接线如图一所示。发电机通过空气开关2QS和接触器2KM 可与系统并列,发电机机端装有电压互感器1TV和电流互感器1TA,供测量、同期用,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6SA接入同期表S (MZ-10)。 发电机励磁电源可以取自380V电网(他励方式),也可以取自机端(自励方式),通

上海交大运动控制直流无刷电机实验报告

直流无刷电机实验报告 一、硬件电路原理简述 1、总体硬件电路图 图总体硬件电路原理图 单片机通过霍尔传感器获得转子的位置,并以此为依据控制PWM波的通断。

2、霍尔元件测量值与PWM波通断的关系 图霍尔元件测量值与PWM波通断的关系 二、软件架构 1、Components与变量定义 图 Components列表 PWMMC是用来产生控制电机的PWM波的。添加PWMMC时会同时加入一个eFlexPWM。

PWM_Out对应的是GPIO B2口,这个口电位为高时,电压才会被加到电机上。 GPIO B3控制着一个继电器,用于防止启动时过大的冲击电流。程序开始后不久就应把B3置高。 Halla、Hallb、Hallc对应于3个霍尔传感器。依次为GPIOC3、C4、C6。 TimerInt是用于测速的。根据2次霍尔元件的中断间的时间间隔来计算转速。 2、电机旋转控制代码 for(;;) { Hall_Sensor = 0b00000000; Halla = Halla_GetVal(); Hallb = Hallb_GetVal(); Hallc = Hallc_GetVal(); if(Halla) Hall_Sensor |= 0b00000100; if(Hallb) Hall_Sensor |= 0b00000010; if(Hallc)

Hall_Sensor |= 0b00000001; switch(Hall_Sensor) { case 0b0000011: PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_A, PWM_SM1_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_B, PWM_SM2_ENABLE); break; case 0b0000001: PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_A, PWM_SM1_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_B, PWM_SM0_ENABLE); break; case 0b0000101: PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_A, PWM_SM2_ENABLE); PESL(eFPWM1_DEVICE, PWM_OUTPUT_B, PWM_SM0_ENABLE); break;

同步电机实验报告

三相同步发电机的运行特性 学院: 电气信息学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 2011级 姓名:

一、实验目的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳态参数 二、实验参数 实验在电力系统监控实验室进行,每套实验装置以直流电动机作为原动机,带动同步电动机转动,配置常规仪表进行实验参数进行测量,本次同步发电机运行试验,仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流 3.6A 额定功率因素0.8 接法Y 三、实验原理 工作原理 ◆主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。 ◆载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。

◆交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值:每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率:感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ,即 ◆交变性与对称性:由于旋转磁场极性相间,使得感应电势的极性交变;由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。 同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑,由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值,这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ,故有: ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能,发电机的转速必须为某些固定值,这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min,4极电机的同步转速为1500r/min,依次类推。只有运行于同步转速,同步电机才能正常运行,这也是同步电机名称的由来。运行方式 ◆同步电机的主要运行方式有三种,即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式,作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来,小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还

电动机实验报告doc

电动机实验报告 篇一:电机实验报告 黑龙江科技大学 综合性、设计性实验报告 实验项目名称电机维修与测试 所属课程名称电机学 实验日期 XX年5.6—5.13 班级电气11-13班 学号 姓名 成绩 电气与信息工程学院实验室 篇二:电机实验报告 实验报告本 课程名称:电机拖动基础班级:电气11-2 姓名田昊石泰旭孙思伟 指导老师:_史成平 实验一单相变压器实验 实验名称:单相变压器实验 实验目的:1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。

2.通过负载实验测取变压器的运行特性。 实验项目:1. 空载实验测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2. 短路实验测取短路特性Uk=f(Ik), Pk=f(I)。 3. 负载实验保持U1=U1N,cos?2?1的条件下,测取U2=f(I2)。 (一)填写实验设备表 (二)空载实验 1.填写空载实验数据表格 2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗PFe、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、电压比k (三)短路实验 1. 填写短路实验数据表格 O (四)负载实验 1. 填写负载实验数据表格 表3 cos?2=1 (五)问题讨论 1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么? 根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压,单 相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。 2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到

起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关? 防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过 流而损坏。 3. 实验的体会和建议 1.电压和电流的区别:空载试验在低压侧施加额定电压,高压侧开路;短路 试验在高压侧进行,将低压侧短路,在高压侧施加可调的低电压。2.测量范围的不同:空载试验主要测量的是铁芯损耗和空载电流, 而短路试 验主测量的是短路损耗和短路电阻。3.测量目的不同:空载试验主要测量数据反映铁芯情况,短路试验反映的是线圈方面的问题。 4.试验时,要注意电压线圈和电流线圈的同名端,要避免接错线。选择的导 线应该是高压导线,要不漏线头要有绝缘外皮保护。5.通过负载试验可以知道变压器的阻抗越小越好。阻抗起着限制变压器的电 流的作用,在设计时我们要考虑这些。 篇三:直流电动机实验报告 电机 实验报告 课程名称:______电机实验_________指导老师:___

发电机的异常运行及处理

发电机的异常运行及处理 发电机的异常运行及处 理 李伟清 教授级高级工程师

2013-5 、发电机的正常运行方式 1-1 发电机的铭牌出力和运行范围图 1-2 发电机运行监视和维护 二、发电机的异常运行分析和事故处理 2-1 发电机进相运行 1. 进相运行对吸收电网无功功率和调压的作用 2. 进相运行机理、能力(深度)及限制条件 2-2 发电机失磁异步运行 1. 发电机运行中失磁的原因及特点 2. 失磁机组运行对电网的影响及处理的有关规定 2-3 发电机失步振荡和处理 发电机发生振荡失步的原因及现象发生振荡时的处理规则及措施 起发电机振荡失步处理实例 2-4 防止汽轮发电机组超速运行事故

1 .关于机组超速运行事故的事例及界定 2 防止机组超速运行事故的措施 、发电机的的正常运行方式 1-1 发电机的铭牌出力和运行范围图 发电机的正常运行方式是指按照制造厂规定的技术条件和铭牌数据运行的方式,发电机可在这种方式下,在出力图范围内长期连续运行。 发电机铭牌上标明了以下额定数据:额定功率、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定频率、额定励磁电压及电流、额定转速等。 还标明了冷却介质的温度及压力等。 额定功率是指额定功率因数时发电机端输出的视在功率(以MVA 或KVA表示),也可以是发电机端的有功功率(以MW或KW表之)。 发电机按以上条件,在各相电压及电流都对称的稳态状态下运行时,具有损耗少、效率高、转矩均匀等较好效能,故运行部门应力图保持发电机在正常状态下(按铭牌规定的技术数据)稳定运行。

发电机正常运行时各主要参量(电压、电流、频率、功率因数)的允许变化范围:发电机运行电压的变化范围在额定电压的正负5% 以内而功率因数为额定值时,其额定容量保持不变;发电机连续运行的最高允许电压不得大于额定值的110%;最低运行电压不得低于额定值的90%,此时定子电流不得超过额定值的105%,以保持定子绕 组温升不超过规定值;发电机应能在额定功率因数,频率变化不超过正负0.5Hz 时,按额定容量运行;发电机应在迟相功率因数不大于0.95,进相功率因数不小于0.95 范围内,按额定容量运行。图1-1、系发电机的出力图,即运行范围图。

同步发电机励磁控制实验

课程名称:电力系统分析综合实验指导老师:成绩:__________________ 实验名称:同步发电机励磁控制实验实验类型:________________同组学生姓名:__________ 一、实验目的 1.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; 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点; 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形;观察触发脉冲及其相位移动; 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式; 5.掌握励磁调节器的基本使用方法; 6.了解电力系统稳定器的作用;观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成,它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统,称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是:稳定电压,合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图如图l所示。可供选择的励磁方式有两种:自并励和它励。当三相全控

桥的交流励磁电源取自发电机机端时,构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时,构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的,触发脉冲为双脉冲,具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种:恒U F(保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中,恒α方式是一种开环控制方式,只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前,励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮,可以升高或降低发电机电压;当发电机并网运行时,操作励磁调节器的增减磁按钮,可以增加或减少发电机的无功输出,其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时,三相全控桥处于整流状态,控制角α小于90?;当正常停机或事故停机时,调节器使控制角α大于90?,实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)合上操作电源开关,检查实验台上各开关状态:各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄; (2)励磁系统选择它励励磁方式:操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式,调节器 面板“它励”指示灯亮; (3)励磁调节器选择恒α运行方式:操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式,面 板上的“恒α”指示灯亮; (4)合上励磁开关,合上原动机开关; (5)在不启动机组的状态下,松开微机励磁调节器的灭磁按钮,操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α,从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意:微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效,过了5秒后如还需

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