三相同步電機參數的測定實驗

三相同步電機參數的測定-實驗目的：
    掌握三相同步發電機參數的測定方法，并進行分析比較加深理論學習。
二、預習要點：
    1、同步發電機參數X_d、X_q、X_d'、X_q'、X_d''、X_q''、X₀、X₂各代表什么物理意義？對應什么磁路和耦合關系？
    2、這些參數的測量有哪些方法？并進行分析比較。
    3、怎樣判別同步電機定子旋轉磁場與轉子的旋轉方向是同方向還是反方向？
三、三相同步電機參數的測定實驗項目：
    1、用轉差法測定同步發電機的同步電抗X_d、X_q。
    2、用反同步旋轉法測定同步發電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
    3、用單相電源測同步發電機的零序電抗X₀。
    4、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、X_q'。
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件
2	DQ19	校正直流測功機	1件
3	DQ14	三相同步電機	1件
4	DQ26	三相可調電阻器	1件
5	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
6	DQ44	數/模交流電流表	1件
7	DQ45	數/模交流電壓表	1件
8	DQ25	智能型功率、功率因數表	1件
9	DQ31	波形測試及開關板	1件

     2、屏上掛件排列順序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ26
DQ14同步電機作為電動機使用時，P_N（W）=90W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.35A， n_N(r/min)= 1500，U_fN(V）=10V，I_fN(A)=0.8A，絕緣等級E級。
 
圖1 用轉差法測同步發電機的同步電抗接線圖
    3、用轉差法測定同步發電機的同步電抗X_d、X_q。
    (1) 按圖1接線。同步發電機ＧＳ定子繞組用Y形接法。校正直流測功機ＭＧ按他勵電動機方式接線，用作ＧＳ的原動機。R_f選用DQ29上1800Ω電阻，并調至最小。R_st選用DQ29上180Ω電阻，并調至最大。R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關S合向R端。
    (2) 把控制屏左側調壓器旋鈕退到零位，功率表電流線圈短接。檢查控制屏下方兩邊的電樞電源開關及勵磁電源開關都須在“關”的位置。
    (3）接通控制屏上的電源總開關，按下“啟動”按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直流電動機MG，觀察電動機轉向。
    (4）斷開電樞電源和勵磁電源，使直流電機MG停機。再調節調壓器旋鈕，給三相同步電機加一電壓，使其作同步電動機起動，觀察同步電機轉向。
    (5）若此時同步電機轉向與直流電機轉向一致。則說明同步機定子旋轉磁場與轉子轉向一致，若不一致，將三相電源任意兩相換接，使定子旋轉磁場轉向改變。
    (6）調節調壓器給同步發電機加5～15%的額定電壓（電壓數值不宜過高，以免磁阻轉矩將電機牽入同步，同時也不能太低，以免剩磁引起較大誤差）。
    (7）調節直流電機MG轉速，使之升速到接近GS的額定轉速1500 r/min，直至同步發電機電樞電流表指針緩慢擺動（電流表量程選用0.3A檔），在同一瞬間讀取電樞電流周期性擺動的最小值與相應電壓最大值，以及電流周期性擺動最大值和相應電壓最小值。
    (8）測此兩組數據記錄于表1中。
表1

序號	Imax（A）	Umin（V）	Xq（Ω）	Imin（A）	Umax（V）	Xd（Ω）
1
2

計算：
4、用反同步旋轉法測定同步發電機的負序電抗X₂及負序電阻r₂。
    (1) 將同步發電機電樞繞組任意兩相對換，以改換相序使同步發電機的定子旋轉磁場和轉子轉向相反。
(2) 開關S閉合在短接端(圖示下端)，調壓器旋鈕退至零位。
(3) 接通控制屏上的鑰匙開關，按下啟動按鈕，先接通勵磁電源后接通電樞電源。啟動直流電機ＭＧ，并使電機升至額定轉速1500 r/min。
    (4) 順時針緩慢調節調壓器旋鈕，使三相交流電源逐漸升壓直至同步發電機電樞電流達30～40%額定電流。
    (5) 讀取電樞繞組電壓、電流和功率值并記錄于表2。
    表2

序號	I（A）	U（V）	PⅠ（W）	PⅡ（W）	P（W）	r2（Ω）	X2（Ω）

    表中：  
 計算：  
 5、用單相電源測同步發電機的零序電抗X₀。
        
圖2  用單相電源測同步發電機的零序電抗
    (1) 按圖2接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯，接至單相交流電源U、N端上。
    (2) 調壓器退至零位，同步發電機勵磁繞組短接。
    (3) 起動直流電機MG并使電機升至額定轉速1500 r/min。
    (4) 接通交流電源并調節調壓器使GS定子繞組電流上升至額定電流值。
(5) 測取此時的電壓、電流和功率值并記錄于表3中。
   表3

序號	U（V）	I（A）	P（W）	X0（Ω）

   表中X₀的計算：

6、用靜止法測超瞬變電抗X_d''、X_q''或瞬變電抗X_d'、x_q'。

圖 3用靜止法測超瞬變電抗
    (1) 按圖3接線，將ＧＳ三相電樞繞組聯接成星形，任取二相端點接至單相交流電源U、N端上。兩只電流表均用DQ44掛件。
    (2) 調壓器退到零位，發電機處于靜止狀態。
    (3) 接通交流電源并調節調壓器逐漸升高輸出電壓，使同步發電機定子繞組電流接近20%I_N。
    (4) 用手慢慢轉動同步發電機轉子，觀察兩只電流表讀數的變化，仔細調整同步發電機轉子的位置使兩只電流表讀數達最大。
    (5) 讀取這位置時的電壓、定子繞組電流、功率值并記錄于表5-17中。從這數據可測定X_d''。
       表4

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xd"（Ω）

     表中X _d "的計算：
 
(6) 把同步發電機轉子轉過45°角，在這附近仔細調整同步發電機轉子的位置使二只電流表指示達最小。
    (7) 讀取這位置時的電壓U、電流I、功率P值并記錄于表5中。從這數據可測定X_q''。
表5

序號	U（V）	I（A）	P（W）	Xq"（Ω）

  表中X_q"的計算：
五、實驗報告：
  根據試驗數據計算：X_d、X_q、X₂、r₂、X₀、X_d"、X_q"。
六、思考題：
    1、各電抗參數的物理意義是什么？
    2、各項試驗方法的理論根據是什么？