一、实验目的
5-1 三相同步发电机的运行特性
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、空载实验：在 n=nN、I=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、cosφ≈0 的条件下，测取纯电感负载特性曲 线。 5、外特性：在 n=nN、If=常数、cosφ=1 和 cosφ=0.8(滞后)的条件下，测取外特 性曲线 U=f(I)。
6、调节特性：在 n=nN、U=UN、cosφ=1 的条件下，测取调节特性曲线 If=f(I)。
四、实验方法
1、实验设备 序 号 型 号 1 DD03-4 2 D55-4 3 DJ23-1 4 DJ18 5 D32 6 D33 7 D34-3 8 D31 9 D41 10 D42 11 D43 12 D44 13 D51 14 D52 名 称 涡流测功机导轨 涡流测功机控制箱 直流电动机 三相凸极式同步电机 数/模交流电流表 数/模交流电压表 智能型功率、功率因数表 直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 三相可调电阻器 三相可调电抗器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 旋转灯、并网开关、同步机励磁电源 数 量 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件 2、屏上挂件排列顺序
D55-4、D44、D33、D32、D34-3、D52、D31、D51、D41、D42、D43
3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻 被试电机为三相凸极式同步电机，选用 DJ18。 测量与计算方法参见实验 4-1。记录室温。测量数据记录于 5-1 中。
表 5-1 室温 ℃ 绕 组 Ⅰ I（mA） U（V） R（Ω） 4、空载实验
绕 组 Ⅱ 绕 组 Ⅲ
RL
CO SФ S1 IA A * W A IB
RL *V V A C GS 3~ Z RL V If A IC S2 同步电机 A1 电枢绕组 Rf 2 x X y Y
a A MG 励磁绕组 ＋ A2
图 5-1 三相同步发电机实验接线图
(1)按图 5-1 接线，直流电动机 DJ23-1 按他励方式联接，用作电动机拖动三相 同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为 Y 形接法(UN=220V)。Rf2 用 D41 组件上的 90Ω 与 90Ω 串联加上 90Ω 与 90Ω 并联共 225Ω 阻值，Rst 用 D44 上的 180Ω 电阻值，Rf1 用 D44 上的 1800Ω 电阻值。开关 S1，S2 选用 D51 挂箱。涡流测功机不加载。 (2)调节 D52 上的 24V 励磁电源串接的 Rf2 至最大位置。调节 MG 的电枢串联电阻 Rst 至最大值，MG 的励磁调节电阻 Rf1 至最小值。开关 S1、S2 均断开。将控制屏左侧调 压器旋钮向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及 励磁电源开关都须在“关”断的位置，作好实验开机准备。 (3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮,接通励磁电源开关，看到电流表 A2 有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关,起动 MG。调节电压至 220V，
－ Z c C TG Rs t Rf1 z － 220V 励磁电b B V1 220V 电枢电源 － 24V D52 励磁电源 ＋ ＋ X Y 同步电机 励磁绕组 MG 起动运行正常后, 把 Rst 调至最小，调节 Rf1 使 MG 转速达到同步发电机的额定转速 1500 r/min 并保持恒定。 (4) 接通 GS 励磁电源，调节 GS 励磁电流(必须单方向调节)，使 If 单方向递增至 GS 输出电压 U0≈1.3UN 为止。 (5) 单方向减小 GS 励磁电流，使 If 单方向减至零值为止，读取励磁电流 If 和相应的 空载电压 U0。
(6) 共取数据 7～9 组并记录于表 5-2 中 表 5-2 n=nN=1500r/min I=0 序 号 U0（V） If（A） 在用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 If 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 5-2。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 U0≈1.3UN，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 Δif0 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 5-3 所示。
注意事项：
1) 转速要保持恒定。
2) 在额定电压附近测量点相应多些。
U0(V)
U0(V)
if 0
if 0
if 0 0 If (A) if 0 if 0 If (A) 图 5-2 上升和下降二条空载特性 图 5-3 校正过的下降空载特性 5、三相短路试验
(1) 调节ＧＳ的励磁电源串接的 Rf2 至最大值。调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。
(2) 接通 GS 的 24V 励磁电源，调节 Rf2 使 GS 输出的三相线电压(即三只电压表 V 的读数)最小，然后把 GS 输出三端点短接，即把三只电流表输出端短接。 (3) 调节 GS 的励磁电流 If 使其定子电流 IK=1.2IN，读取 GS 的励磁电流值 If 和相应 的定子电流值 IK。