电机学实验报告

三相同步发电机的运行特性实验报告

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第2页，共12页 一、实验目的

1. 掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因数负载特性的实验求取法。

2.学会用实验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳太参数。

二、实验内容：

1.空载实验：在n=nN ，I=0的条件下，测取同步发电机的空载特性曲线Uo=f(If)。

2.三相短路实验：在n=n N ，U=0的条件下，测取同步发电机的三相短路特性曲线I k =f(I f ).

3..求取零功率因数负载特性曲线上的一点，在n=nN ；U=UN ；cos Ø≈0的条件下，测取当I=IN

时的If 值。

三、实验仪器及其接线

1.实验仪器如下图所示：

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第3页，共12页 2.实验室实际接线图如下图所示：

图1 实验室实际接线图

四、实验线路及操作步骤：

1. 空载实验

实验接线图如图2所示

图2 实验接线图

实验时启动原动机（直流电动机），将发电机拖到额定转速，电枢绕组开路，调节励磁电流

使电枢空载电压达到120%U N 值左右，读取三相线电压和励磁电流，作为空载特性的第一点。

然后单方向逐渐减小励磁电流，较均匀地测取8到9组数据，最后读取励磁电流为零时的剩

磁电压，将测量数据记录于表1中。

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表1 空载实验数据记录 n=no=1500转/分 I=0

数据说明： （1）表1中

U 0=3

AC

BC AB U U U ++ U 0*=N

U U 0 I f =I´f +ΔI f0 I I fo f

I f =

*

I f0为U 0= U N 时的I f 值，在本实验室中取U N =400V,I N =3.6A 。

（2）若空载特性剩磁较高，则空载特性应予以修正，即将特曲线的的直线部分延长与横轴相交，交点的横坐标绝对植ΔI f0即为修正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上ΔI f0，即得通过坐标原点之空载校正曲线。如图3所示。

图3 空载特性曲线校正

2.短路实验

实验线路图如图2所示。在直流电动机不停机状态下，并且，发电机励磁电流等于零的情况下，这时合上短路开关K 2，将电枢三相绕组短路，将机组转速调到额定值并保持不变，逐步增加发电机的励磁电流I f ，使电枢电流达到（1.1-1.2）倍额定值，同时量取电枢电流和励磁电流，然后逐步减小励磁电流直到降为0为止。其间共同读取5-6组数据，记于表2中。

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表2短路实验数据记录

在表17—2中I K =3

C

B A I I I ++ I K *=N

K I I I

I fo

f I f =*

式中：I N ---发电机额定电流

I f0---空载电压为额定电压时的励磁电流。

五、数据处理

（1）利用空载特性曲线原始数据绘图求ΔI f o

利用原始数据绘出的空载特性曲线如下图所示：

图4修正前的空载特性曲线

由图可以看出：修正前，短路特性曲线与横轴交于（-0.12，0）ΔIfo ≈0.12A 则利用公式I f =I'f +ΔI f o ，则修正后的I f 如下表所示

表3修正前后If 数据对比

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（2）修正后的空载特性曲线

由表3数据可绘出修正后的空载特性曲线如下图所示

图5修正后的空载特性曲线 实验室用的额定电压为UN=400V ，从图5可以读出当UN=400V 时，If=Ifo=1.2A

（3）利用短路特性曲线原始数据绘图求ΔI f

o

图4修正前的短路特性曲线 由图可以看出：修正前，短路特性曲线与横轴交于（-0.08，0），故可求得ΔI f o ≈0.08A ，则利

用公式I f =I'f +ΔI f o ，则修正后的I f 如下表所示

表4 修正前后If 数据对比

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（4）修正后的短路特性曲线

由表4数据可绘出修正后的空载特性曲线如下图所示

图5 修正后的短路特性曲线

（5）分别求U 0

，I K ，I f 的标幺值

标幺值的求取公式如下：

U 0*=N

U

U

0，I K *=

N

K I

I ，I I fo f I f =*

其中U N =400V ，I N =3.6A ，Ifo=1.2A

处理后的数据如下表所示：

表5 空载实验数据标幺值

表6 空载实验数据标幺值

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（5）利用空载特性曲线和短路特性曲线求同步电抗xd 的不饱和值的标幺值

利用表5和表6数据绘制空载和短路特性曲线如下：

图6 空载和短路特性曲线

如图6，通过添加趋势线方程，我们可以看出气隙线的斜率K1=1.1019，短路特性直线的斜

率K2=1.148又由于*

'*0

'0*k N N k b d d I E U I I E Z x x ===

ϕϕ 而在实验作图过程中，我们不难发现

2k 1k **0f *0f '*0*'*

0==k k I I I E I E （具体分析过程见后面问题讨论第二题），所以可以推导得2

k 1

k *'*0*==k d I E x

代入数据解得xd*=0.959

（6）同步电抗xd 的不饱和值的有名值 已知U N =400V ，I N =3.6A ，由公式N

N

N I U Z =

求得，N Z =111.11欧姆 xd =N Z .xd*=111.11 X 0.959=106.55欧姆

六、误差分析

（1）对于本实验，没有像之前采用钳形谐波小功率表进行测量，而是采用电压表与电流表测量，读数过程不可 …… 此处隐藏：1829字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……