三相同步电机参数的测定实验

电机及电气技术实验装置三相同步电机功能数值的测量实验
一、实验目的
掌控把握三相同步发电机功能数值的测量方法，并实行解析对比深入课程课程理论学习掌控把握。
二、预习要点
1、同步发电机功能数值X_d、X_q、X_d'、X_q'、X_d''、X_q''、X₀、X₂各代表什么物理意义？对应什么磁路和耦合关系？
2、这些功能数值的测量有哪些方法？并实行解析对比。
3、怎样判别同步电机定子旋转磁场与转子的旋转方向是同方向还是反方向？
三、实验项目
1、用转差法测量同步发电机的同步电抗X_d、X_q。
2、用反同步旋转法测量同步发电机的负序电抗X₂及负序电阻r₂。
3、用一相电源测同步发电机的零序电抗X₀。
4、用静止法测超瞬变电抗X_d''、X_q''或瞬变电抗X_d'、X_q'。
四、实验方法
1、实验设备

序 号	型 号	名 称	数 量
1	DQ03-1	电机导轨、旋转编码器及数字显露转动速度表	1件
2	DQ19	校正直线DC测功机	1件
3	DQ14	三相同步电机	1件
4	DQ26	三相可调电阻器	1件
5	DQ29	可调电阻器、电容器	1件
6	DQ44	数/模交流ACAC电流（A）表	1件
7	DQ45	数/模交流ACAC电压（V）表	1件
8	DQ25	智能型功率（W）、功率（W）因数表	1件
9	DQ31	波动线测量试验及开关板	1件

2、屏上挂式模块件排列顺序
DQ29、DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ26
DQ14同步电机作为电机使用时，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，绝缘等级E级。

图5-6 用转差法测同步发电机的同步电抗接线图
3、用转差法测量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。校正直线DC测功机ＭＧ按他励电机方法接线，用作ＧＳ的原动机。R_f选用DQ29上1800Ω电阻，并调至最小。R_st选用DQ29上180Ω电阻，并调至最大。R选用DQ26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（W）表电流（A）线圈短接。查验控制屏下方两边的电枢电源开关及励磁电源开关全部须在"关"的位置。
(3）接通控制屏上的电源总开关，按下"启动"按钮，先接通励磁电源，后接通电枢电源，启动直线DC电机MG，查看电机转向。
(4）断开电枢电源和励磁电源，使直线DC电机MG停机。再调动调压器旋钮，给三相同步电机加一电压（V），使其作同步电机起动，查看同步电机转向。
(5）若此时同步电机转向与直线DC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，将三相电源随意两相换接，使定子旋转磁场转向改变。
(6）调动调压器给同步发电机加5～15%的规格限定电压（V）（电压（V）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）调动直线DC电机MG转动速度，使之升速到接近GS的规格限定转动速度1500 r/min，直至同步发电机电枢电流（A）表指针缓慢摆动（电流（A）表测量范围选用0.3A档），在同一瞬间读取电枢电流（A）周期性摆动的最小值与相应电压（V）最大值，以及电流（A）周期性摆动最大值和相应电压（V）最小值。
(8）测此两组数值记录于表5-13中。
表5-13

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

计算：
4、用反同步旋转法测量同步发电机的负序电抗X₂及负序电阻r₂。
(1) 将同步发电机电枢绕组随意两相对换，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。
(3) 接通控制屏上的钥匙开关，按下启动按钮，先接通励磁电源后接通电枢电源。启动直线DC电机ＭＧ，并使电机升至规格限定转动速度1500 r/min。
(4) 顺时针缓慢调动调压器旋钮，使三相交流ACAC电源逐渐升压直至同步发电机电枢电流（A）达30～40%规格限定电流（A）。
(5) 读取电枢绕组电压（V）、电流（A）和功率（W）值并记录于表5-14中。
表5-14

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

表中：
计算：



5、用一相电源测同步发电机的零序电抗X₀。

图5-7 用一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，接至一相交流ACAC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) 起动直线DC电机MG并使电机升至规格限定转动速度1500 r/min。
(4) 接通交流ACAC电源并调动调压器使GS定子绕组电流（A）上升至规格限定电流（A）值。
(5) 测取此时的电压（V）、电流（A）和功率（W）值并记录于表5-15中。
表5-15

序号	U（V）	I（A）	P（W）	X0（Ω）

表中X₀的计算：

6、用静止法测超瞬变电抗X_d''、X_q''或瞬变电抗X_d'、x_q'。


图 5-8用静止法测超瞬变电抗
(1) 按图5-8接线，将ＧＳ三相电枢绕组联接成星形，任取二相端点接至一相交流ACAC电源U、N端上。两只电流（A）表均用DQ44挂式模块件。
(2) 调压器退到零位，发电机处于静止状态。
(3) 接通交流ACAC电源并调动调压器逐渐升高输出电压（V），使同步发电机定子绕组电流（A）接近20%I_N。
(4) 用手慢慢转动同步发电机转子，查看两只电流（A）表读数的改变，仔细调节同步发电机转子的位置使两只电流（A）表读数达最大。
(5) 读取这位置时的电压（V）、定子绕组电流（A）、功率（W）值并记录于表5-16中。从这数值可测量X_d''。
表5-16

序号	U（V）	I（A）	P（W）	Xd"（Ω）

表中X _d "的计算：


(6) 把同步发电机转子转过45°角，在这附近仔细调节同步发电机转子的位置使二只电流（A）表指示达最小。
(7) 读取这位置时的电压（V）U、电流（A）I、功率（W）P值并记录于表5-17中。从这数值可测量X_q''。
表5-17

序号	U（V）	I（A）	P（W）	Xq"（Ω）

表中X_q"的计算：



五、实验报告
按照试验数值计算：X_d、X_q、X₂、r₂、X₀、X_d"、X_q"。
六、思考题
1、各电抗功能数值的物理意义是什么？
2、各项试验方法的课程课程理论按照是什么？