电力系统自动装置试验指导书

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1、电力系统自动装置试验指导书实验一 三相同步发电机的运行特性一实验目的1用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。2由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。二预习要点1同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？2这些基本特性各在什么情况下测得？ 3怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？三实验项目1测定电枢绕组实际冷态直流电阻。2. 空载试验：在门=门、1=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f (If)。3. 三相短路实验：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线IK=f(If)。4. 纯电感负载特性：在n=nn、I=IN、cos俨0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。5. 外特

2、性：在n=nN、If=常数、cos9=1和cos=0.8 (滞后)的条件下，测取外特性曲 线 U=f(I)。6调节特性：在门=门、U=UN、cos9=1的条件下，测取调节特性曲线If=f (I)。四实验设备及仪器1 .电机导轨及转速测量。2. 交流电压表、电流表、功率、功率因数表3. 同步电机励磁电源(NMEL-19)。4. 直流电机仪表、电源(NMEL-18)5. 三相可调电阻器900Q (NMEL-03)。6. 三相可调电阻器90Q (NMEL-04)。7. 旋转指示灯及开关板(NMEL-05)。8. 三相可调电抗(N MEL-08A)。9三相同步电机M08。10.直流并励电动机M03。五

3、实验方法及步骤1 测定电枢绕组实际冷态直流电阻。被试电机采用三相凸极式同步电机M08。测量与计算方法参见实验3-1。记录室温，测量数据记录于表4-1 中。表4-1室温 oC绕组1绕组II绕组IIII (mA)U(V)R (Q)2空载试验按图4-1接线，直流电动机M按他励方式联接，拖动三相同步发电机G旋转，发电机! rl2 !S !XA三刀双掷开关图4-1三相同步发电机实验接线图（MCL-II、MEL-IIB）的定子绕组为Y形接法（Un=22OV）。Rf用NMEL-09中的3000Q磁场调节电阻。R +采用NMEL-03中90Q与90Q电阻相串联，共180Q电阻。stRl采用NMEL-03中三相

4、可调电阻。XL采用NMEL-08中三相可变电抗。SS2采用NMEL-05中的三刀双掷开关。同步电机励磁电源（NMEL-19）为02.5A可调的恒流源，按装在主控制屏的右下部。须注意，切不可将恒流源输出短路。V、mA、A1为直流电压、毫安、安倍表，按装在主控制屏（NMCL-001 ）的下部。交流电压表、交流电流表、功率表按装在主控制屏上，不同型号的实验台，其仪表数量 不同，接法可参见异步电机的接线。实验步骤：（1）未上电源前，同步电机励磁电源调节旋钮逆时针到底，直流电机磁场调节电阻Rf 调至最小，电枢调节电阻Rst调至最大开关S、S2扳向“2位置（断开位置）。（2）按下绿色“闭合”按钮开关，合上

5、直流电机励磁电源和电枢电源船形开关，启动直 流电机M03。调节Rst至最小，并调节可调直流稳压电源（电枢电压）和磁场调节电阻Rf,使M03 电机转速达到同步发电机的额定转速1500r/min并保持恒定。（3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节M08电机励磁电流f （注意必须单方向调 节），使f单方向递增至发电机输出电压U01.3Un为止。在这范围内，读取同步发电机励磁 电流f和相应的空载电压Uo,测取7-8组数据填入表4-2中。表 4-2n=n =1500r/minI=0载电压U。填入表4-3中。1 ）转速保持 n=nN=1500r/min 恒定。2）在额定电压附近读数相应多些。实验说明：在用

6、实验方法测定同步发电机的空 载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单 方向改变励磁电流f从零到某一最大值，再反过来由 此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同 曲线，如图4-2。二条曲线 的出现，反映铁磁材料中 的磁滞现象。测定参数时 使用下降曲线，其最高点 取U03Un，如剩磁电压 较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝 对值厶咕应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上 此值，即得通过原点之校正曲线，如图4-3所示。3三相短路试验。（1）同步电机励磁电流源调节旋钮逆时针到底，按空载试验方法调节电机转速为额定转速1500r/mi n,且保持恒定。（2）用短接线

7、把发电机输出三端点短接，合上同步电机励磁电源船形开关，调节M08电机的励磁电流f使其定子电流Ik=1.2In，读取M08电机的励磁电流f和相应的定子电流 值L。（3）减小发电机的励磁电流f使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流f 和相应的定子电流IK2，共取数据7-8组并记录于表4-4中。表 4-4U=0Vn=n =1500r/min实验步骤：（1）未上电源前，把同步电机磁励电源调节旋钮逆时针调到底，调节可变电抗器使其 阻抗达到最大，同时折除同步电机定子端的短接线。（2）按空载试验方法起动直流电动机M03，调节发电机的转速达1500 r/mi n,并保持 恒定。开关S2扳向1端，使电机

8、带纯电感负载运行。（3）调节同步电机励磁电源，调节旋钮顺时针增大和可变电抗器，同时调节直流电动 机的磁场调节电阻Rf ,保持转速1500 r/min,使同步发电机端电压接近1.1倍额定电压且 电流为额定电流，读取端电压值和励磁电流值。（4）每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电流值保持恒定为 额定电流。读取端电压和相应的励磁电流。测取7-8组数据并记录于表4-5中。表 4-5n=nN=1500r/minl=lN=A序号12345678UO（V）f（A）5测同步发电机在纯电阻负载时的外特性。（1）把三相可变电阻器 RL 调至最大，按空载试验的方法起动直流电动机，并调节其 转速达

9、同步发电机额定转速1500r/mi n,且转速保持恒定。（2）开关S2合向“2”端（断开感性负载），开关S1合向“T端，发电机带三相纯电阻负 载运行。（3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节发电机励磁电流lf和负载电阻Rl使同步发 电机的端电压达额定值220伏，且负载电流亦达额定值。（4）保持这时的同步发电机励磁电流f恒定不变，调节负载电阻Rl，测同步发电机端 电压和相应的平衡负载电流，直至负载电流减小到零，测出整条外特性。记录5-6组数据于 表 4-6 中。表 4-6n=nN=1500r/minf=A cos =1序号12N:134f15678U (V)I (A)6测同步发电机在纯电阻负载时

10、的调整特性。（1）发电机接入三相负载电阻Rl （S1合向“1”），断开感性负载XL（S2合向“2”），并调 节Rl至最大，按前述方法起动电动机，并调节电机转速1500r/min,且保持恒定。（2）合上同步电机励磁电源船形开关，调节同步电机励磁电流f,使发电机端电压达 额定值Un=220伏，且保持恒定。（3）调节负载电阻Rl以改变负载电流，同时保持电机端电压不变。读取相应的励磁 电流f和负载电流I,测出整条调整特性。测出67组数据记录于4-7中。表 4-7U=Un=220Vn=n N=1500r/min序号12N 1345678I (A)If (A)六实验报告1根据实验数据绘出同步发电机的空载特

11、性。 2根据实验数据绘出同步发电机短路特性。3根据实验数据绘出同步发电机的纯电感负载特性。4根据实验数据绘出同步发电机的外特性。5根据实验数据绘出同步发电机的调整特性。6 .由空载特性和短路特性求取电机定子漏抗X。和特性三角形。7由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。8利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd （不饱和值）。9利用空载特性和纯电感负载特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd （饱和值）。10. 求短路比。11. 由外特性试验数据求取电压调整率AU %。七思考题1 定子漏抗X。和保梯电抗Xp它们各代表什么参数？它们的差别是怎样产生的？2.由空载特性和特性三角形用作

12、图法求得的零功率因数的负载特性和实测特性是否有 差别？造成这差别的因素是什么？实验二 三相同步发电机的并联运行一实验目的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

13、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。四实验设备及仪器1 实验台主控制屏。2电机导轨及转速测量。3交流电压表、电流表、功率、功率因数表。4. 同步电机励磁电源（NMEL-19）。5. 直流电机仪表、电源（NMEL-18）6. 三相可调电阻器900Q （NMEL-03）。7. 三相可调电阻器90Q （NMEL-04）。&旋转指示灯及开关板（NMEL-05）。9三相同步电机M08。10.直流并励电动机M03。五实验方法及步骤1 用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行实验接线如图4-4。三相同步发电

14、机选用 M08。原动机选用直流并励电动机M03 （作他励接法）。UVW交流电源输出直流电机励磁电源张NMEL-05/可调直流稳压电源同步电机励磁电源mA、AV1选用直流电源（NMEL-18）自带毫安表、电流表、电压表（在主控制屏下 部）。Rst选用NMEL-04中的两只90Q电阻相串联（最大值为180Q）。Rf选用NMEL-03中两只900Q电阻相串联（最大值为1800Q）。R选用NMEL-04中的90Q电阻。开关 S、S2选用 NMEL-05。交流电压表的量程为300V、电流表的量程为1A、，功率表的选择同电压表、电流表。 同步电机励磁电源（NMEL-19）固定在控制屏的右下部。工作原理：三

15、相同步发电机与电网并联运行必须满足以下三个条件。（1）发电机的频率和电网频率要相同，即f|=f|；（2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即EoII=UI；（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。实验步骤：(1) 三相调压器旋钮逆时针到底，开关s2断开，S1合向“T端，确定可调直流稳压电 源”和“直流电机励磁电源”船形开关均在断开位置，合上绿色“闭合”按钮开关，调节调压器旋 钮，观察NMCL-002的指针式电压表，使交流输出电压达到同步发电机额定电压Un=220 伏。直流电动机电枢调节电阻只戏调至最大，励磁调节电阻R

16、f调至最小，先合上直流 电机励磁电源船形开关，再合上可调直流稳压电源船形开关，起动直流电动机M03,并调 节电机转速为1500r/m in。(3) 开关S1合向“2”端，接通同步电机励磁电源，调节同步电机励磁电流f使同步发 电机发出额定电压220伏。(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先停 机，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电动机。(5) 当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁电流f使同步发电机电压和电 网电压相同。再细调直流电动机转速

17、，使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮。(6) 待A相灯熄灭时合上并网开关S2,把同步发电机投入电网并联运行。(7) 停机时应先断开并网开关S2,将Rst调至最大，三相调压器逆时针旋到零位，并 先断开电枢电源后断开直流电机励磁电源。2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S2断开且相序相同的条件下，把开关S1合向“2”端接至同步电机励磁 电源。(2) 按前述方法起动直流电动机，并使直流电动机升速到接近同步转速(14751525 转/分之间)。(3) 启动同步电机励磁电流源，并调节励磁电流f使发电机电压约等于电网电压220 伏。(4) 将开关S闭合到“1”端，接入电阻R (R为90

18、Q电阻，约为三相同发电机励磁绕 组电阻的10倍)。(5) 合上并网开关S2，再把开关SJ闭合到“2”端，这时电机利用“自整步作用”使它迅 速被牵入同步。3三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，调节直流电动机的励磁电阻Rf和同步电机的励磁电流f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lf=lf。(3) 保持这一励磁电流f不变，调节直流电动机的励磁调节电阻Rf,使其阻值增加， 这时同步发电机输出功率P2增加。(3)在同步电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

19、，共取数据67组记录于表4-9中。表中：1= -BCP2=PI+PII4三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。a. 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。b. 保持同步发电机的输出功率P20oc. 先调节同步发电机励磁电流f使f上升，发电机定子电流随着f的增加上升到额定 电流，并调节Rst保持P20o记录此点同步发电机励磁电流f、定子电流I。d. 减小同步电机励磁电流f使定子电流I减小到最小值，记录此点数据。e. 继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额定电流。f. 分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-1

20、0组记录表4-10中。表 4-10n=1500r/min U=220V P 0W(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。a. 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。b. 保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。c. 先调节同步发电机励磁电流f使f上升，发电机定子电流随着f的增加上升到额定 电流。记录此点同步发电机励磁电流f、定子电流I。fod. 减小同步电机励磁电流f使定子电流I减小到最小值，记录此点数据。e. 继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额定电流。f. 分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-10组记录表4-11中。表

21、 4-11n=1500r/minU=220VP 0.5PM3六实验报告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。4. 画出P20和P20.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线，并加以说明。七思考题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（14751525转/分之间）然后并入电网，若转速太低并车将产生什么情况？