上海交大电机学实验+三相同步发电机并网运行
同步电机3-同步发电机的并网运行
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2
18-1 并联条件及并联方法 一、准同步并列时应满足什么条件？
✓ 把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。 ✓ 在并联时必须避免产生冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。 ✓ 并联前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：
① 双方应有一致的相序； ②双方应有同样或者十分接近的频率和相位； ③双方应有相等的电压。 ✓ 若以上条件中的任何一个不满足则在开关 K 的两端，会出现差额电压 ，如果闭合K，在 发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。 ✓ 上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一 些小的冲击电流。
U
V
系统
W
母线
PV1 PF1 PV2 PF2
PS
F
4
(2) 灯光法
U
V W
2
1
3
U
UF
F
VF
W
V WF
系统 母线
V
WF VF UF
F
灯光明暗法
5
U
V
系统 母线
W
2
1
3
1
U
VF WF
V
UF
UF
F
F
VF
灯光旋转法
W
WF V
2
3 6
✓灯光法又称为理想整步法。由于它对并车条件逐一检查和调整，所以费时较多。
第18章 同步发电机的并网运行
概述 为什么要并列运行？
✓ 现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区 总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。同步发电机的这种 运行方式称为并列运行。 ✓ 并列运行可以提高供电的可靠性，一台电机故障或检修不会引起停电事故。 ✓ 提高了供电的经济性和灵活性。 ✓ 提高了供电质量，电网电压、频率非常稳定。 ✓ 同步发电机投入电网并列运行必须满足一定的条件，否则会造成严重后果。
电机学 实验三 三相同步发电机与大电网并联运行
实验三 三相同步发电机与大电网并联运行一、实验目的研究同步发电机投入电网并联运行的方法，有功功率及无功功率的调节，求发电机的U 行曲线。
二、 实验内容1、 用准确整步法将同步发电机投入电网并联运行。
2、 有功功率的调节：在f fo I I =＝常数下，求取12()P f P =和Q ＝2()f P 曲线。
3、 无功功率调节：求发电机的V 行曲线，分别在： （1）P2＝200W ＝常数 （2）213N P P =＝700W ＝常数的条件下求取()f I f I =曲线。
三、实验线路DC100V/4ADC220V/2A整流电源图3－1 同步发电机与电网并联运行接线原理图四、实验说明1、判断相序起动直流电动机：在合上开关1K 、2K 之前，必须将可控整流电源，斩波稳压电源DC200V/2A ，DC100V/4A 的电压调节旋钮置于电压为零的位置。
先合励磁开关2K ，将直流电动机的励磁电压调到额定值200V ；再合上电枢电源开关1K ，将电枢电源电压从零逐渐升高，直流电动机的转速逐渐上升至1500r/min 左右。
将同步发电机的励磁电压升高，使发电机的端电压等于电网电压。
采用“灯光旋转”同步指示灯接法。
如果发电机与电网的相序相同，则这样接线时，三组指示灯将轮流亮熄，形成旋转灯光。
若灯光同明同暗，则表明同步发电机与电网的相序不相同，则应将电源断开，把电网或发电机的任意两根接线对调。
合闸时刻应该是：灯光缓慢旋转（表明频率接近相等），两边电压基本相等，当跨接再同一相（直跨相）的一组灯完全熄灭（交叉跨接在另外两相的两组灯亮度相同）时合闸。
2、有功功率调节同步发电机并网以后，调节发电机的励磁电流和直流电动机的输入，使同步发电机定子电流0I ≈（20P ≈，0Q ≈），此时的f I 即为同步发电机空载运行时的励磁电流fo I （ 1.1fo I A ≈）。
在调节过程中，如果发电机输出功率2P 由正值变成负值，则表明电机由发电机运行状态变成电动机运行状态。
上海交大电机学实验+同步发电机运行特性
电机学实验报告实验四同步发电机运行特性一、实验目的1．掌握用实验方法测取三相同步发电机对称运行特性的方法；2．掌握用实验数据获取同步发电机稳态参数的方法。
二、实验内容1．测取发电机的空载特性；2．测取发电机的短路特性；3．测取额定电流条件下发电机的零功率因数负载特性。
三、实验接线图测取三相同步发电机对称运行特性的实验线路图如图4-1所示。
其中发电机G的转子与直流电动机M的转子机械连接，转子励磁绕组接励磁电源，电枢绕组为Y形连接。
图4-1 三相同步发电机运行特性接线图实验过程中，测定三相同步发电机空载特性的时候，将开关S2打开，这样同步发电机处于空载状态。
测定三相同步发电机短路特性的时候，将开关S2的右侧的三个端口短接，这样同步发电机处于短路运行状态。
测定额定电流条件下三相同步发电机零功率因数负载特性的时候，将开关S2闭合，X L 为一个三相饱和电抗器，忽略电阻，则它的功率因数为零，这样来测定零功率因数负载特性。
四、实验设备1．G同步发电机P N=2kW、U N=400V、I N=3.6A、n N=1500r/min；2．M直流电动机P N=2.2kW、U N=220V、I N=12.4A、U fN=220V、n N=1500r/min；3．变阻器R1：0/204Ω、0/17A，励磁变阻器R f1：0/500Ω、1A；4．X L三相饱和电抗器；5．直流电流表30A(电枢)；6．直流电流表4A(励磁)；7．直流电压表400V；8．交流电压表500V；9．交流电流表10A；10．功率表500V 10A。
五、实验数据1．测定发电机的空载特性：0AB AB CA2．测定发电机的短路特性：表4-2 发电机的短路特性实验数据n=nk A B C3．测定发电机的零功率因数负载特性：表4-3 发电机的零功率因数负载特性实验数据n=nAB AB CA六、特性曲线、参数计算及问题分析1．根据实验数据作出同步发电机的空载运行特性曲线U0=f(I f)，如下图4-2所示：图4-2 发电机空载运行特性曲线2．根据实验数据作出同步发电机的短路运行特性曲线I k=f(I f)，如下图4-3所示：图4-3 发电机短路运行特性曲线3．根据实验数据作出同步发电机的零功率因数负载特性曲线U=f(I f)，如下图4-4所示图4-4 发电机零功率因数负载特性曲线4．利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗X d（不饱和值）以及短路比：计算直轴同步电抗X d需要在取同一个I f值的情况下，计算空载电压U0和短路电流I k 的比值。
实验三同步发电机并网实验
实验三同步发电机并网实验实验三同步发电机并网运行及V形曲线的测定一、实验目的1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。
2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。
3. 掌握同步发电机V形曲线测定方法。
二、实验内容1．利用微机准同期控制装置和同期表，用手动方式将三相同步发电机投入电网并联运行。
2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。
3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。
三、实验步骤和方法1．起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。
2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。
3、当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，利用准同期装置及同期表选择恰当时机并网。
说明：以上详细步骤1-3请参考实验指导书4．操作原动机调速装置上的旋钮，逐渐增加原动机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。
5.操作励磁调节器上的励磁调节旋钮，逐渐增大发电机励磁电流，观察发电机输出无功功率的变化。
6.测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。
（1）发电机并网后，调节原动机输入旋钮和励磁调节旋钮，使发电机输出的有功和无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机空载时的正常励磁电流。
逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中。
（2）发电机并网后，保持发电机输出的有功功率为N P P 3/12=不变，调节励磁电流，使发电机输出的无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机带三分之一负载时的正常励磁电流。
逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和7．实验完毕，按照实验指导书中的方法进行发电机解列、灭磁、停机。
同步发电机的并网运行
实际上，系统的容量是有限的．无限大电网只是一个相对的概念 ．负载增加时，就必须增加发电量，否则，电压和频率就会下降 ，只是大容量系统中，电压和频率的变动很小而已。
3.2 同步发电机并联投入的条件和方法
并联投入方法(5) 1. 暗灯法
➢三、并联投入方法(6)
1. 暗灯法
发电机的相序和电网的相同，电压也相同，但 GS(fGfS)，
则发电机和电网这两组电压相量之间就有相对运动。故三组相灯上 的电压同时发生变化，于是三组灯将同时亮，同时灭，亮灭的快慢
决定于 G S ，调节发电机的转速，直到三组灯亮、灭变化 很慢时，就表示 GS(fGfS)，当三组灯同时熄灭， AS、 AG间
采用准整步法并车的判断方法：
1. 暗灯法
在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图3-4所示，每一组灯 泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可达两倍相电压，因此， 对于相电压为220伏的发电机，应用两个220伏的灯泡串联作为 一组相灯，如果发电机和电网电压较高，必须用电压互感器降 压后再接相灯，而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的 联结组别。
3.2 同步发电机并联投入的条件和方法
三、并联投入方法(1) 整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程 （或称并车)，整步方法：准整步和自整步。
准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入，然后投入电网 ，这种方法叫准整步。 自整步；首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定 子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转， 把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机 投入电网，并立即加上励磁，依靠定、转子间形成的电磁力 矩，把转子自动地拉入同步。
三相同步发电机的运行实验
表10-1 空载实验数据
上升
15
37.8
67.5
95.47
158.6
202.9
240.6
（2）在保持转速为 （调节 ）条件下，先增加励磁电流源输出电流，使同步发电机定子电流 ，然后减小励磁电流 直至为零，记录电流减小过程的励磁电流 和相应的定子电流 ，取 组数据，记录于表10-2中。其中额定电流点必测
表10-2 短路实验数据
0.54
0.45
0.31
0.20
0.14
0.08
0.02
0.90
2．掌握三相同步发电机对称运行时运行特性的测量方法。
二、实验内容
1．空载实验 在 ， 的条件下，测取空载特性 曲线。
2．三相稳态短路实验 在 ， 的条件下，测取三相稳态短路特性 曲线。
3．零功率因数特性 在 ， ， 的条件下，测取纯感性负载特性 曲线。
4．调节特性 在 ， ， 条件下，测取调节特性 曲线。
257.4
264
0
0.1
0.21
0.30
0.52
0.70
0.90
1.0
1.07
下降
264
260
244
220
196
174
141
111
80.2
1.07
1.01
0.85
0.72
0.61
0.53
0.40
0.30
0.2
图10-4 空载特性曲线 图10-5 空载特性曲线的校正
三相同步发电机的并网运行
三相同步发电机的并网运行一、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那些条件？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？调节过程又是怎样的？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、用自同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调节。
(1) 测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。
(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形曲线。
四、实验方法2、屏上挂件排列顺序D52、D53、D34-23、用准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E0Ⅱ=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表法检查相序和频率。
4、旋转灯光法(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校正直流测功机MG。
R st选用R2上180Ω电阻，R f1选用R1上1800Ω阻值，R f2选用R3上900Ω与900Ω并联加R4上90Ω与90Ω并联共495Ω阻值,R选用R6上90Ω固定电阻。
开关S1选用D52挂箱，S2选用D53挂箱。
并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。
(2)三相调压器旋钮退至零位，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“启动”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。
图5-4 三相同步发电机的并联运行(3) 按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机ＭＧ电枢串联起动电阻R st，并调至最大位置。
三相同步发电机的并联运行实验报告
实验报告四实验名称：三相同步发电机的并联运行实验实验目的：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。
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。
2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。
3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。
→测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。
（一）填写实验设备表（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节填写实验数据表格 表4-1U=220V （Y ）f f0I =I = 0.85 A（三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节填写实验数据表格表4-2 n=1500r/min U=220V 2P 0≈W（四）问题讨论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？答：1.发电机的频率和电网的频率相同。
2.发电机和电网的电压大小相等，相位相同。
3.发电机和电网的相序相同。
不满足这些条件将产生：1.频率不同，引起系统功率下降，进而导致系统解列。
2.电压不同，引起系统损耗加大。
相位不同不但会使有功和无功的冲击外，还会有一个电磁力矩冲击，会导致传动部分冲击。
3.相序不同.将会发生短路，造成人身伤亡和损坏设备事故。
2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？答：1.直接并网，2.有电动机带动至电网电压和频率时并网。
3.发电机先做电动机，再转向发电机状态。
3. 实验的体会和建议答：熟悉了三相同步发电机并网运行的条件与操作方法，知道了如何对三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节，明白了三相同步发电机投入电网并联条件的重要性。
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电机学实验报告
实验五
三相同步发电机并网运行
班级： 姓名： 学号： 同组成员： 实验时间： 实验地点：
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、实验内容
1．用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
2．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。
(1) 测取输出功率等于零时三相同步发电机的 V 形曲线。
(2) 测取输出功率等于 0.5 倍额定功率时三相同步发电机的 V 形曲线。
三、实验接线图
1．图 5-1 三相同步发电机与电网并联运行接线图
电 枢 电 源
S1
V
A
M ¯ A1 A2
G ~
B1
B2
A
A
B
C
. V . * * * W
. W *
A
A
A
A
B1 R f1
B2
励磁电源
并车开关
1
3 2
T
三 相 交 流 电 源
.
V
A 0
B 0
断 开 C 0
A g
B g
闭 C g 合
四、实验设备
1. T 三相感应调压器
2. G 同步发电机 P N =2kW U N =400V I N =
3.61A I fN =3.6A n N =1500r/min 3. M 直流电动机 P N =2.2kW U N =220V I N =12.4A U fN =220V n N =1500r/min
4.变阻器励磁变阻器Rf10/500Ω1A
5.并车开关
6.直流电流表30A(电枢)
7.直流电流表4A(励磁)
8.直流电压表400V
9.交流电压表500V
10.交流电流表10A
11.功率表
五、实验数据记录
1．P2≈0时无功功率调节实验数据
2．P2=0.5PN时无功功率调节实验数据
六、计算及问题分析
1.根据实验操作过程，简要说明发电机与电网并联运行时无功功率调节的方法。
在保持同步发电机的有功功率不变的情况下，调节同步发电机的励磁电流
I f，改变了功率因数角，调节电机的无功功率输出。
在励磁电流变化的过程中，在励磁电流取某一值的时候，定子电流会出现一个最小值，这时功率因数角为
0，无功功率输出为0。
以这一点为基础，增大励磁电流，功率因数角增大，无功功率也随之增大，且为感性；减小励磁电流，功率因数角减小，为负值，无功功率也随之增大，且为容性。
2．P2≈0时同步发电机的V形曲线I=f(I f)，如图：
3．P2=0.5P N时同步发电机的V形曲线I=f(I f)，如图：
七、思考题
1.如何根据灯光旋转法中灯光旋转的方向判断发电机的频率是高于还是低于电网频率？
答：当灯光顺时针熄灭时，发电机频率低于电网频率；逆时针熄灭时，发电机频率高于电网频率。
2.为什么同步发电机投入电网后，改变直流电动机的励磁电流，可以改变直流电动机和同步发电机的输出功率？
答：当直流电动机励磁电流减小，同步发电机未投入电网时，则直流电动机的转速将增大，机械功率增大；而同步发电机已投入电网时，直流电动机的转速将保持不变，而原本用于转速改变的机械功率转化为直流电动机的电功率，表现为直流电动机电枢电流的增加，同时机械功率相比励磁电流减小前也有增加，表现为机械转矩的增加；直流电动机对同步发电机输出的机械功率增加，表现为同步发电机功率角θ的变化，从而也改变了同步发电机在的输出功率。
当直流电动机励磁电流增大时，同理可分析。
八、实验感想。