三相同步發電機不對稱運行實驗

一、實驗目的：
 1、掌握不對稱運行的相序方程式和等值電路。
   2、熟悉負序和零序參數及其測定。
   3、熟悉幾種不對稱穩態短路的分析。
二、預習要點：
1、 對稱分量分析方法及使用條件
2、 負序阻抗以及零序阻抗的含義
3、 不對稱穩態短路的分析
三、實驗項目：
1、零序阻抗及負序阻抗的測定
2、單相短路不對稱運行實驗
3、相間短路不對稱運行實驗
四、實驗方法：
1、實驗設備

序號	型號	名稱	數量
1	DQ03-1	導軌、測速系統及轉速表	1
2	DQ14	三相同步電機	1
3	DQ19	校正直流測功機	1
4	DQ22	直流電壓、毫安、電流表	1
5	DQ44	數/模交流電流表	1
6	DQ45	數/模交流電壓表	1
7	DQ25	智能型功率、功率因數表	1
8	DQ29	可調電阻器	1
9	DQ32	旋轉燈、并網開關及勵磁電源	1
10	DQ31	波形測試及開關板	1

2、控制屏上的掛件順序
  DQ22、DQ29、DQ44、DQ45、DQ32、DQ29、DQ31
3、零序電抗及負序電抗的測定
（1）、零序電抗的測定
 
圖1  測定零序電抗接線圖
 1）、按照圖1接線，其中電阻R₁選用DQ27上的900Ω并聯900Ω共450Ω，電阻R_f1選用DQ27上的900Ω串聯900Ω共1800Ω阻值。將電阻R₁調至最大位置，電阻R_f1調至最小位置。并將電樞電源輸出電壓調至220V，為啟動電機做好準備。
 2）、首先接通校正直流測功機的勵磁電源，然后接通電樞電源使電機旋轉，減小電阻R₁至最小位置使電動機全壓運轉，然后調節電阻R_f1使機組達到1500r/min。將同步發電機的定子繞組串聯連接，在端點上施加額定頻率的交流電壓，使電流數值（零序電流）等于0.25I_N。將此時所得到的數據記錄于表1中。
表1

測量數據	U0（V）	I0（A）	P0(W)
數值

（2）、負序電抗的測定
 
圖2負序電抗測定接線圖
   1）、按照圖2接線，其中電阻R₁選用DQ27上900Ω并聯900Ω共450Ω阻值，R_f1選用DQ27上900Ω串聯900Ω共1800Ω阻值。將電阻R₁調至最大位置，電阻R_f1調至最小位置為起動電機做好準備。
   2）、按下控制屏上的啟動按鈕，調節控制屏左側調壓器使電壓升高，使電機運轉起來，如果同步電機為正轉則應調換相序使電機運轉方向為反轉，然后先接通校正直流測功機的勵磁電源，再接通電樞電源，使機組符合正轉旋轉方向，減小電阻R₁使校正直流測功機全壓運轉，調節勵磁電阻R_f1使機組轉速達到1500r/min,定子加三相對稱的電壓，使此時的電流等于0.25I_N，將此時的電壓U_-、電流I_-及功率P_-記錄于表2中。
表2

測量數據	U1(V)		U2(V)	U3(V)	U-(V)	I1(A)	I2(A)	I3(A)	I-(A)	P-(W)
數值

其中：
4、單相短路不對稱運行實驗
 
圖3三相同步發電機不對稱運行實驗接線圖
（1）、按照圖3接線，圖中電阻選用DQ27掛件上對應阻值的電阻,開關S₁、S₂­、S₃選用掛件DQ31上不同的開關。開關S₁、S₂、S₃均處于關斷狀態。
(2)、按照上述起動方法起動校正直流測功機，并使轉速達到1500r/min。然后調節同步發電機的勵磁電阻R_f2,使同步發電機輸出電壓達到額定值220V。此時三相同步發電機處于空載運行狀態。將U₁、U₂、U₃、I₁、I₂、I₃、I_a、I_f2數值記錄于表3中。
表3

運 行 狀 態	U1(V)	U2(V)	U3(V)	I1(A)	I2(A)	I3(A)	Ia(A)	If2(A)
空 載 運 行
單相短路運行
相間短路運行
三相短路運行

（3）、保持同步發電機輸出電壓U=220V,然后將開關S₁閉合、開關S₂、S₃斷開，此時三相同步發電機處于單相短路運行狀態。將所得到的數據記錄于表3中。
（4）、保持同步發電機輸出電壓220V不變，然后將開關S₂閉合、開關S₁、S₃斷開，三相同步發電機處于相間短路運行。將測得的數據記錄于表3中。  
（5）、保持同步發電機輸出電壓220V不變，然后將開關S₁斷開、開關S₂、S₃閉合，三相同步發電機處于三相穩態短路運行。將測得的數據記錄于表3中。  
五、實驗報告
1、根據實驗數據計算同步電機的零序電抗和負序電抗。
三相同步發電機的零序阻抗由下式求得：
 
2、當同步發電機的勵磁電流相同時，單相短路穩態電流I_K1、相間短路穩態電流I_K2以及三相穩態短路電流I_K之間的關系近似為
3、分析三相同步發電機不對稱運行時的危害。