三相同步发电机的并网运行

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1、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

2、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1、实验设备序号型号名称数量1MET01电源控制屏1台2DD03不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件3DJ23校正直流测功机1台4DJ18三相同步电机1台5D34-2智能型功率、功率因数表1件6D52旋转灯、并网开关、同步机励磁电源1件7D53整步表及开关选配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f广匕；(2) 发电机和电网电压大小、相位要相同，即E0i=Ui；(

3、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。Rst选用R2上180Q电阻，Rf1选用R1上180OQ阻值，盹选用R3上900Q与 900Q并联加R4上90Q与90Q并联共495Q阻值,R选用R6上90Q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，

4、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。i_D 52|曜琪歪； 族徒灯；R步电机I 1 + i2-a v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Rst，并调至最大 位置。励磁调节电阻Rf1调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电 源)，起动MG并使MG电机转速达到同步转速500r/min。将开关S2合到同步发电机的24V 励磁电源端(图示右端)，调节R以改变GS的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220 伏，可通过V2表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位

5、置。(4) 观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组 相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机 (先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停止”按钮)， 并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改 变相序后，按前述方法重新起动MG。(5) 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。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，此时接通D53整 步表上琴键开关，观察D53上V表和HZ表上指针在中间位置，S表

6、指针缓慢旋转。待A相 灯熄灭时合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行(为选准并网时机，可让其循 环几次再并网)。(6) 停机时应先断开D53整步表上琴键开关，然后按下D52上红色按钮，即断开电网 开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。5、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。(1) 在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端(图示右端)，D53 整步表上琴键开关打在“断开”位置。(2) 按他励电动机的起动步骤起动MG，并使MG升速到接近同步转速(14851515 r/min 之间。(3) 调节同步电机励磁电源调压旋钮或R

7、f2,以调节If使发电机电压约等于电网电压220 伏。(4) 将开关S2闭合到R端。R用90Q固定阻值(约为三相同步发电机励磁绕组电阻的10 倍)。(5) 合上并网开关S1，再把开关S2闭合到励磁端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速 被牵入同步，再接通D53上整步表开关。6、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节(1) 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。(2) 并网以后，调节校正直流测功机MG的励磁电阻Rf1和发电机的励磁电流If使同步 发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励磁电流If=If0。(3) 保持这一励磁电流If0不变，调节直流电机的励磁调节电阻R

8、f1，使其阻值增加，这时 同步发电机输出功率P2增大。(4) 在同步机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因 数共取数据67组记录于表5-8中。7、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。1) 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。2) 保持同步发电机的输出功率P2m0。3) 先调节R&使同步发电机励磁电流If上升(调节应先调节900Q并联900Q部分，调 至零位后用导线短接，再调节90Q并联90Q部分)，使同步发电机定子电流上升到额定电流， 并调节Rst保持P2湖。记录此点同步发电机励磁电流I

9、f、定子电流I。4) 减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。5) 继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增大。6) 在这过励和欠励情况下读取数据9-10组记录于表5-9中。序号输出电流I（A）输出功率P（W）功率因数IAIbIcIPTPTTP2cosp10.4470.4570.4370.44782.5-3.778.80.46320.3950.4030.3820.39369.7-5.7640.42730.3490.3570.3390.34861.5-7.154.60.41240.30.3030.2870.29748.1-11.737.80.33450.2690.274

10、0.2580.26739.3-16.1230.226表 5-8 U= 220 V (Y) ；If=If0 = 0.257 A表中:序号三相电流I （A）励磁电流If （A）IaIbkIIf10.4420.441C0.4580.4471.62420.4000.4020.4170.4061.52430.3540.3580.3740.3621.42240.2960.2980.3130.3021.27850.2430.2460.2600.2501.15760.1950.2000.2130.2031.05770.14850.1530.1670.1560.96180.02130.0330.0210.025

11、0.64790.1010.1020.1010.1010.484100.2060.2050.1920.2010.288110.3030.3020.2900.2980.109120.3420.3410.3300.3380.046表 5-9 n= 1499r/min；U= 220 V； P 湖W表中： I = （I +1 +1 ）/3（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。I = (IA + IB + IC)/3,P广 P + P, cos中=P / 总UI1）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。2）保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。3）

12、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，记录此点同 步发电机励磁电流If，定子电流I。4）减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。5）继续减小同步电机励磁电流If，这时定子电流又将增大至额定电流。6）在这过励和欠励情况下共取数据910组并记录于表5-10中。表 5-10 n=1499 r/min； U= 220V；P项0.5PN序 号三相电流I（A）励磁电流If（A）IaIbIIf10.4410.4550.4600.4521.64320.3990.4190.4220.4131.51530.3400.3590.3600.3531.31840.2990

13、.3190.3150.3111.17850.2510.2720.2560.2600.82460.3070.3230.3030.3110.57070.3470.3560.3360.3460.47780.4030.4100.3870.4000.40190.4660.4700.4510.4620.327100.5160.5210.5010.5130.272表中：I = （I +1 +1 ）/3五、实验报告1、评述准确同步法和自同步法的优缺点。2、试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果？3、试述三相同步发电机和电网并联运行时有功功率和无功功率的调节方法。六、思考题1、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串入10 倍励磁绕组电阻值的附加电阻R组成回路的作用是什么？2、自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时先由原动机把同步发电机带动旋转 到接近同步转速（14851515 r/min之间）然后并入电网，若转速太低并网将产生什么情况？