三相同步、鼠笼电机实验报告

重庆邮电大学实验报告实验名称：三相同步电机参数的测定三相鼠笼异步电动机的工作特性专业：自动化班级: 0811203小组成员：徐明霞 2012212965陈柏果 2012212983谢炳辉 2012213031王骏超 2012213094陈浩 2012212756傅荟桥 2012213172三相同步电机参数的测定一、实验目的掌握三相同步发电机参数的测定方法，并进行分析比较加深理论学习。

二、实验项目1、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d 、X q 。

2、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X 2及负序电阻r 2。

3、用单相电源测同步发电机的零序电抗X 0。

三、实验方法及结果 1、实验设备序 号 型 号 名 称数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1件 2 DJ23 校正直流测功机 1件 3 DJ18 三相同步电机 1件 4 D41 三相可调电阻器 1件 5 D44 可调电阻器、电容器 1件 6 D32 交流电流表 1件 7 D33 交流电压表1件 8 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 9D51波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D44、D33、D32、D34-3、D51、D41图5-6 用转差法测同步发电机的同步电抗接线图WWUVWV 1A****同步电机励磁绕组SX Y ZA B C同步电机电枢绕组I P IP II＋－220V 励磁电源MG220V 电枢电源＋－R s t3、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d 、X q 。

1) 按图5-6接线。

同步发电机ＧＳ定子绕组用Y 形接法。

校正直流测功机ＭＧ按他励电动机方式接线，用作ＧＳ的原动机。

R f 选用D44上1800Ω电阻，并调至最小。

R st 选用D44上180Ω电阻，并调至最大。

R 选用D41上90Ω固定电阻。

开关S 合向R 端。

2) 把控制屏左侧调压器旋钮退到零位，功率表电流线圈短接。

检查控制屏下方两边的电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”的位置。

3）接通控制屏上的电源总开关，按下“开”按钮，先接通励磁电源，后接通电枢电源，启动直流电动机MG ，观察电动机转向。

4）断开电枢电源和励磁电源，使直流电机MG 停机。

再调节调压器旋钮，给三相同步电机加一电压，使其作同步电动机起动，观察同步电机转向。

5）若此时同步电机转向与直流电机转向一致。

则说明同步机定子旋转磁场与转子转向一致，若不一致，将三相电源任意两相换接，使定子旋转磁场转向改变。

6）调节调压器给同步发电机加5～15%的额定电压（电压数值不宜过高，以免磁阻转矩将电机牵入同步，同时也不能太低，以免剩磁引起较大误差）。

7）调节直流电机MG 转速，使之升速到接近GS 的额定转速1500 r/min ，直至同步发电机电枢电流表指针缓慢摆动（电流表量程选用0.25A 档），在同一瞬间读取电枢电流周期性摆动的最小值与相应电压最大值，以及电流周期性摆动最大值和相应电压最小值。

8）测此两组数据记录于表5-14中。

表5-14 序号 I max （A ） U min （V ） X q （Ω） I min （A ） U max （V ） X d （Ω） 1 0.075 27 207.85 0.05 28 311.78 20.0415216.510.0316307.93计算：4、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X 2及负序电阻r 2。

1) 将同步发电机电枢绕组任意两相对换，以改换相序使同步发电机的定子旋转磁场和转子转向相反。

2) 开关S 闭合在短接端(图示下端)，调压器旋钮退至零位，功率表处于正常测量状态(拆掉电流线圈的短接线)。

minmaxmax min 33I U X I U X d q ==3) 按实验方法3 3)启动直流电机ＭＧ，并使电机升至额定转速1500 r/min 。

4) 顺时针缓慢调节调压器旋钮，使三相交流电源逐渐升压直至同步发电机电枢电流达30～40%额定电流。

5) 读取电枢绕组电压、电流和功率值并记录于表5-15中。

表5-15 序号 I （A ） U （V ） P Ⅰ（W ） P Ⅱ（W ） P （W ） r 2（Ω） X 2（Ω） 1 0.135 14 0.18 0.15 0.33 6.036 59.58 20.15170.250.210.466.81560.07表中：计算：5、用单相电源测同步发电机的零序电抗X 0。

图5-7 用单相电源测同步发电机的零序电抗1) 按图5-7接线，将GS 的三相电枢绕组首尾依次串联，接至单相交流电源U 、N 端上。

2) 调压器退至零位，同步发电机励磁绕组短接。

3) 起动直流电机MG 并使电机升至额定转速1500 r/min 。

4) 接通交流电源并调节调压器使GS 定子绕组电流上升至额定电流值。

5) 测取此时的电压、电流和功率值并记录于表5-16中。

表5-16序号 U （V ） I （A ） P （W ） X 0（Ω） 1380.47.0533.599表中X 0的计算：22222222)3()3(r Z X I P r I U Z P P P -===+=II I R fR st电枢电源 220V励磁电源 220V＋－＋－TG MGAGS XYBCZAWVUN**同步电机励磁绕组6、用静止法测超瞬变电抗X d ''、X q ''或瞬变电抗X d '、x q '。

1) 按图5-8接线，将ＧＳ三相电枢绕组联接成星形，任取二相端点接至单相交流电源U 、N 端上。

两只电流表均用D32挂件。

2) 调压器退到零位，发电机处于静止状态。

3) 接通交流电源并调节调压器逐渐升高输出电压，使同步发电机定子绕组电流接近20%I N 。

图 5-8用静止法测超瞬变电抗4) 用手慢慢转动同步发电机转子，观察两只电流表读数的变化，仔细调整同步发电机转子的位置使两只电流表读数达最大。

5) 读取这位置时的电压、电流、功率值并记录于表5-17中。

从这数据可测定X d ''。

表5-17序号 U （V ） I （A ） P （W ） X d "（Ω） 1180.151.7046.61表中X d "的计算：6) 把同步发电机转子转过45°角，在这附近仔细调整同步发电机转子的位置使二只电流表指示达最小。

7) 读取这位置时的电压U 、电流I 、功率P 值并记录于表5-18中。

从这数据可测定X q ''。

表5-18序号 U （V ） I （A ） P （W ） X q "（Ω） 1180.0750.9188.6420200200)3()3(r Z X I P r I U Z -===2"2""2"")2()2(d d d d d r Z X I P r I U Z -===AGS XYBCZAAVWUN**表中X q "的计算：四、思考题1、各电抗参数的物理意义是什么？答：各种电抗是定量分析同步电机性能的有用参数。

同步电机的参数主要有；（1）同步电抗或、（2）直轴瞬变电抗和超瞬变电抗（3）交轴瞬变电抗（4）各序电抗，、和分别表示正序、负序和零序电抗（5）电枢反应电抗或、（6）定子漏电抗等。

同步电抗或、均由各自对应的电枢反应电抗和定子漏电抗合成，同步电机在对称稳定运行时，电枢反应磁场和漏磁场对各相电路的作用。

零序电抗零序电流流过定子绕组时所对应的电抗就是零序电抗。

超瞬间电抗、。

瞬变电抗和超瞬变电抗可以通过“静止法”试验来测定。

2、各项试验方法的理论根据是什么？答：（1）利用转差率实验可以同时测出凸极式同步电机的直轴、交轴同步电抗、的不饱和值。

转差率实验的作法是：把被试同步电机的励磁绕组开路，即不加励磁；原动机拖动转子以接近同步速旋转，约有的转差率；定子绕组外施低电压约为额定电压的左右，以避免转子被拖入同步，但其相序须保证电枢旋转磁场的转向与转子转向一致。

此时定子旋转磁场便以转差率速度切割转子。

当定子磁场轴线与转子直轴重合时，电抗达最高值，电枢电流便有最小值。

当定子磁场轴线与转子的交轴重合时，电抗达最低值，而电枢电流便有最大值。

由于线路中电压降的影响，随着电枢电流的变化，定子绕组上测得的电压也有相应的、较小幅度的变动，显然电枢电流有最小值时电压为最大，电枢电流有最大值时电压为最小。

电枢电流和端电压波动的频率正比于转差率。

由于转差率很低，电流表和电压表的指针摆动位置可以被清楚地读取，即记录出各最大电流，电压和最小电流、电压值。

设读取的数据为每相值，则每相同步电抗为：)2()2(2"2""2""q q q q q r Z X I P r I U Z -===（2）定子三相电流若不对称时则存在负序电流，由于负序电流所产生的旋转磁场与转子转向相反，此反向旋转磁场以两倍同步速度切割转子绕组（包括励磁和阻尼绕组），在其中感应一个两倍频率的交变电势。

在电机正常运行时，转子所有绕组都是自成闭路的，因而产生两倍频率的电流。

这就相当于异步电机运行于转差率时的制动状态。

负序电流流过定子绕组所对应的电抗就是负序电抗，故根据以上分析可用“逆同步旋转法实验”测取负序电抗。

测定负序电抗的方法是，被试电机的励磁绕组首先短路，对定子绕组外施一适当降低的三相对称电压，被试发电机的转子由原动机拖动且以同步速旋转，但其转向应与定子磁场的旋转方向相反。

测量并记录此时电机每相的电压、电流和功率值，即可求出值，计算式为：（3）零序电流流过定子绕组时所对应的电抗就是零序电抗。

由于三相零序电流在时间上各相同相位、振幅又相等，将三相绕组依次按末端、首端连接的次序串联后接到电源，此时绕组通过的便是零序电流。

当零序电流流过三相绕组时，各相所建立的磁势在时间上也应同相位、振幅相等。

因三相绕组在空间相隔电角度，因此在空气隙中三相基波磁势为零，零序电流不能在气隙中建立基波磁势。

在测定零序电抗时，把定子绕组串联联接，励磁绕组被短路。

然后对定子绕组外施一额定频率的适当电压，使流入的零序电流数值等于额定电流。

电机的转子由原动机拖动以同步速转动。

测出串联后的电压、电流和功率值，可计算出零序电抗，其计算式为：三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的1、掌握三相异步电动机的空载和负载试验的方法。

2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。

3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

二、实验方法及结果 1、实验设备序 号 型 号 名 称数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1件 2 DJ23 校正过的直流电机 1件 3 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1件 4 D33 交流电压表 1件 5 D32 交流电流表1件 6 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 7 D31 直流电压、毫安、安培表 1件 8 D42 三相可调电阻器 1件 9D51波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D33、D32、D34-3、D31、D42、D513、用万用表测量定子各相绕组的冷态直流电阻，记录各相绕组阻值的大小。