三相同步发电机并网运行

实验报告

课程名称：电机学指导老师：陈敏祥老师成绩：_____________________ 实验名称：三相鼠笼式异步电动机实验类型：同步电机实验同组学生姓名：

第四次实验三相同步发电机并网运行

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与电网并联运行时有功功率与无功功率的调节。

二、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无功功率的调节。

（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。

三、实验线路及操作步骤

实验线路图如下：

1. 用准确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=f1；

（2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即E OⅡ=U1；

（3）发电机和电网的相序要相同。

量程选择：交流电流表的量程选择为0.5A，功率因数表的量程选择为2A、250V，功率表量程选择为2A、250V，直流电流表量程选择为5A，交流电压表量程根据所测电压的不同选择合适的量程。

安装并励直流电动机D17使它和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝，安装凸极式三相同步电机D16使和并励直流电动机D17同轴联接，旋紧固定螺丝。按图4－2接线，其中可变电阻器R1用DT21的两只串联和两只并联再相互串联，调节时应按电流的大小，选择串联或并联电阻的调节。

调节可变电阻器R1到阻值最大的位置，DT01测功机加载退至零，按下控制屏与试验台DT01的启动按钮使接上电源，调节控制屏的电源调压器升压至额定电压220伏，起动直流电机并使电机转速达额定转速1500转/分，启动DT03直流励磁电源，调节可变电阻器R1使同步发电机发出额定电压，观察DT24相灯，若三相相灯依次明灭形成旋转灯光则表示发电机和电网相序相同，若三相相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不相同，若发电机和电网相序不相同则停机，改变相序后按前述方法重新起动，当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网(电源)电压相同，且同时调节原动机转速使三相相灯依次明灭旋转的速度降至最慢，待A相相灯熄灭，B、C相灯亮度相同时按下并车开关，这时交流接触器吸合把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的调节

（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线

按上述1、2任意一种方法把同步电机投入电网并联运行，保持同步发电机的输出功率P2≈0，先增加同步发电机励磁电流I f，使同步发电机定子电流上升到额定电流，记录此点励磁电流、电枢电流、功率因数，减小同步发电机励磁电流I f使电枢电流减小到最小值，记录此点数据，继续减小同步发电机励磁电流，这时电枢电流又将增大直至额定电流，在过励和欠励情况下读取5～6组数据，并记录于表1中。

（2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时在相同步发电机的V形曲线

按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行，调节DT04励磁调节电阻使同步发电机的输出功率P2=0.5倍额定功率。在保持P2=0.5PN的条件下，增加同步发电机励磁电流If，使同步发电机定子电流上升到额定电流，记录此点励磁电流、电枢电流、功率因数，减小同步发电机励磁电流If使电枢电流减小到最小值，记录此点数据，继续减小同步发电机励磁电流，这时电枢电流又将增大直至额定电流。在过励和欠励情况下读取5～6组数据，并记录于表2中。

四、实验数据和结果

1.输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线数据

表一

2. 当输出功率等于0.5倍额定功率时在相同步发电机的V形曲线数据

表二

3. 功率等于零和输出功率等于0.5倍额定功率时的V形曲线图

五、实验报告

1、试分析三相同步发电机用准同步法和自同步法投入电网并联运行的优缺点。

答：（1）准确同步法的优点是投入瞬间，电网和发电机没有冲击电流，缺点是整步过程复杂费时，尤其当电网发生故障而要求把备用同步发电机迅速投入并网运行时，由于电网电压与频率不稳，用准确同步法更难并网。（2）自同步法的优点是简便迅速，不许增加额外装置，很容易就将发电机并入电网，缺点是投入瞬间存在冲击电流。

2、试叙述三相同步发电机投入电网时，若不满足投入电网并联运行条件将引起什么后果？

答：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。

3、试说明三相同步发电机投入电网并联运行时，有功功率和无功功率的调节方法。

答：有功功率和频率有关，无功功率和电压有关。根据同步电机V形曲线可以看出，增加励磁电流可以增发无功，而有功功率和电机本身无关，与负荷大小有关。当有功负荷增加时，电机转速就会下降。通过调节原动机出力或者增加发电机组来增发有功功率

4、绘出上面指定两种输出功率时同步发电机的V形曲线

答：图请见第四节。说明：下方曲线是P=0时的V形曲线，上方曲线是P=0.5P N时的V形曲线。随着励磁电流的减小，电枢电流均先减小后增大，形成V形。而且当输出有功时，电枢电流要比不输出有功（零功率因数）时的电枢电流大。

六、思考题

1. 试说明用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时，先把同步发电机的励磁绕组与10倍励磁绕组电阻组成闭合回路的作用；附加电阻值太大或太小有什么缺点？

答：（1）励磁绕组串入10倍励磁绕组电阻值的附加电阻是为了防止励磁绕组产生过电流和产生巨大的机械冲击力。（2）附加电阻值太小，不能起到限流作用；附加电阻值太大，则励磁电流过小，不能提供足够的磁通支持发电机运行。

2. 三相同步发电机与电网并联运行调节无功功率时，除了调节同步发电机的励磁电流外，为何还要同时调节直流电动机的励磁电流？

答：调节直流电动机的励磁电流是为了保证发电机输出的有功功率不变，这样才能作出正确的V形曲线。

3. 自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时，先把发电机带动到接近同步转速，若发电机实际转速与同步转速相差太多，将产生什么后果？

答：当发电机实际转速与同步转速相差太多时，冲击电流大，严重时不能将发电机拖入同步。