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三相同步发电机实验
1．同步发电机运行实验指导书2．发电机励磁调节装置实验指导书3．静态稳定实验(提纲，供参考)4．发电机保护实验提示5．
广西大学电气工程学院
同步发电机运行实验指导书目
录一、实验目的二、实验装置及接线三、实验内容实验一
发电机组的起动和同步电抗Xd测定 实验二
发电机同期并网实验实验三
发电机的正常运行实验四
发电机的特殊运行方式实验五
发电机的起励实验四、实验报告五、参考资料六、附录1．不饱和Xd的求法2．用简化矢量图求Eq和δ3．同期表及同期电压矢量分析
一、实验目的同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本概念和基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线训练，提高学生的综合素质。二、实验装置及接线实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以4KW直流电动机与同轴的1.5KW同步发电机为被控对象，配置常规仪表测量控制屏（常规控制）和自动控制屏（微机监控）。可实现对发电机组的测量、控制、信号、保护、调节、并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。直流电动机-同步发电机组的参数如下：直流电动机：型
Z2-42，凸极机额定功率
4KW额定电压
DC220V额定电流
22A额定转速
1500r/min额定励磁电压
DC220V额定励磁电流
0.81A同步发电机型
STC-1.5额定功率
1.5KW额定电压
AC400V(星接)额定电流
2.7A额定功率因数
0.8空载励磁电流
1A额定励磁电流
2A同步发电机接线如图电-01所示。发电机通过接触器1KM、转换开关1QS、
闸刀开关1KQ接于发电机母线，屏面上有6个按线柱，可以根据实验需要直联、接三相调压器或电抗器。发电机机装有电压互感器1TV和电流互感器1~4TA，供测量、同期、保护、励磁之用，系统侧装有单相电压互感器2TV作同期用，两侧电压通过转换开关1SA接入同期表S（MZ-10），1SA有三个位置：断开、手动同期、自动同期。发电机出线盒的U、V、W引出三相电压，N1、N2、N3经差动保护用电流互感器4TA后接成中性点。直流电动机的接线如图电-02所示。电枢电源来自电网380V交流电压，经闸刀开关2KQ、转换开关2QS和接触器2KM供电给模块式晶闸管SCR-T变为直流，接到接线盒H1、C2。电枢电压通过调速按钮5SB、6SB进行调节，当调速器有问题切换到手动后，可以通过电位器1RW进行调速。直流电动机的励磁电源来自电网220V交流电压，经转换开关3QS和整流块整流后接至励磁绕组F1-F2，励磁电流是固定的。调节电枢电压就可以调速，并网后则调节有功输出。为防止无励磁时误合电枢电压引起过速，3QS与2KM有联锁，只有前者合上加励磁，后者才能合闸。电动机装有同轴的测速发电机，其输出电压为82.5V时相当于1500r/min发电机励磁系统接线如图电-03所示。励磁电源可以取自380V电网（他励方式），也可以取自机端（自励方式），通过4SA进行切换，交流电源经励磁变压器SB（由三个单相变压器组成）降压隔离后，经整流模块（共阴晶闸管模块、共阳晶闸管模块、共阳二极管模块）变为直流，根据实验需要通过5SA可以切换成三相半控或三相全控整流，励磁电流通过灭磁开关3KM供电给发电机励磁绕组FLQ（接线端子为F1、F2），励磁电流通过调压按钮7SB、8SB进行调节。Rm为灭磁电阻，通过3KM的常闭触点与励磁绕组FLQ并接。发电机组控制屏装有各种仪表、控制开关、按钮、指示灯等，具体接线可参考相关的原理接线图和屏后接线图。发电机装有微机自动励磁装置、微机自动调速装置、微机自动同期装置、微机继电保护装置、微机测控装置，并可与上位机通讯远方测控，可参考各装置的使用说期书。8台发电机接于一条母线，然后通过系统联络屏的接触器1KM和转换开关1QS与系统相连，如图电-04所示，联络屏装有测量仪表和三段式微机过流保护。当做单机对无穷大系统实验时，各发电机可以不接母线和联络屏，只要将测控屏下方的闸刀开关1KQ、2KQ在电源侧联起来，各发电机就可以单独与系统并列
三、实验内容实验一
发电机组的起动和同步电抗Xd测定（一）机组起动1）起动前，检查所有电源开关在断开状态，各熔断器都插好，屏上接线柱为直联，1RW放到最大位置（逆时针到头），如各发电机不接母线，可断开实验室总电源，将闸刀开关1KQ、2KQ在电源侧联起来再合总电源；2）将4SA扳向他励位置，合上开关1KQ、2KQ和1QS，1KM、2KM、3KM的绿灯亮，微机保护装置、励磁调节器、调速器的电源指示灯亮。再合上1QS和2QS，用电压转换开关3SA检测电网三相电压是否基本平衡；UAB =
V3）检查励磁回路：励磁调节器选择手动方式，按9SB合上灭磁开关3KM，按增减压按钮应能增减励磁电压和电流，然后将励磁电流调至接近零，跳开灭磁开关3KM；3）按调速器上的“手动/自动”调速按钮为手动位置（或自动开环位置），合上电动机励磁电源开关3QS，电动机励磁电流表应在额定值0.81A附近；4）在确认电动机励磁电流后,合上2QS后按下按钮3SB使2KM合闸，电动机调速屏面上的红灯应点亮，2KM合闸线圈回路串有3QS的一对常开触点连锁；5）手动位置时调电位器1RW或自动开环位置时按增速按钮5SB缓慢升高电枢电压，使电动机起动并逐渐升至额定转速1500r/min，起动过程要监视表计的指示是否正常，起动时如有异声或振动过大要立即跳开1KM停机（起动初期，因晶闸管导通角很小使电流波形不连续，有些尖叫声是正常的）；6）用万用表测量机端三相剩余电压，计算与额定电压的百分比；UAB =
V（二）空载试验1）将自动屏上的开关5SA扳向半控位置并相应在励磁触摸屏上也选择半控方式，励磁调节器选择手动方式，检查调节器上的控制电压UK应在6V以上（UK越大导通角越小），按下按钮9SB使3KM合闸，同时要密切注视发电机电压、励磁电流和励磁电压，如有异常立即跳开。用万用表检测励磁变压器SB两侧电压
是否正常；UAB =
V2）按增压按钮7SB缓慢升高发电机电压至额定值，观察表计的指示是否正常，三相电压是否平衡；注意：在升压过程中当机端电压低于300V时，频率表指针可能打到头，这是正常现象，待电压升至300V以上时指针会回到正常值；3）观察发电机建压后机组的转速是否有微小变化，记录空载励磁电流；
r/nin，n[o]=
r/nin，IFO =
A4）按减压按钮8SB将电压降至零后，按增压按钮单向调节励磁电流，使发电机电压单调增加直至440V，然后单调减小励磁电流直至零，记录励磁电流IF和定子端电压UG，注意试验中发电机的转速要维持恒定额定转速。
5）机组停机：按减压接钮使发电机电压减到零，再接调1RW或减速按钮将机组转速减到零，再跳开1KM；注意：必须将机组转速减到零再跳开1KM，否则下次起动电动机可能会遭受很大的冲击。6）绘制发电机空载特性曲线。 （三）三相短路试验1）机组在停机状态，将测控屏发电机侧三个接线柱接上三相短路线； 2）起动机组，调节发电机为额定转速，并在试验过程中保持恒定； 3）调节励磁电流使定子短路电流为定子额定电流，然后单调减小励磁电流直至零，记录励磁电流IF和定子电流IG
，试验完后拆除短路线。10
（四）实验报告及分析思考题1）画出发电机空载特性曲线和短路特性曲线，参考电机学实验测定不饱和Xd的方法，求取Xd值。2）发电机空载特性不是直线，而短路特性基本为直线，为什么？3）发电机转动以后，灭磁开关3KM跳开不加励磁，定子是否有电压，为什么？4）发电机定子三相绕组为什么接成星形？接成三角形有什么问题？5）发电机建压后机组的转速是否有变化，分析原因。6）发电机空载时，定子三相电压为额定电压400V，这时发电机的Eq是多少伏，为什么？7）电动-发电机组在建压后，电动机励磁回路发生断线，有什么现象？如何处理？8)电动机的励磁绕组与电枢绕组并接起来，用调节电枢电压调速，如右图所示，分析是否可行。9）电动机起动初期为什么有尖叫声？整流模快SCR-T会产生多少次的特征谐波？10）说明实验装置机组转速测量的原理。11）电动机电枢电流和发电机励磁电流采用分流器测量的原理是什么？能否采用电流互感器测量？12）发电机各相绕组存在三次谐波电势，引出的线电压是否有三次谐波成分？13）如发电机三个定子绕组的头尾搞乱了，如何判别同极性端？14）做短路实验时，发电机能否用自励方式？实验二
发电机同期并网实验（一）实验内容和步骤a) 发电机为他励方式，将发电机组起动并起励建压至额定值，调频率为
50HZ。b) 合上开关1KQ和1QS，用相序表在1KM两侧分别测量发电机和电网电压的相序是否相同并为正相序，测量时要特别小心以免发生短洛。c) 合1SA至手动位置投入同期表S，三只同期指示灯应同时亮暗，根据同期表的压差频差指示和指针旋转情况，利用调压调速按钮精细调节发电机电压和频率。在指针缓慢旋转时，用万用表交流500V档测量2KM两侧同一相的滑差电压，指示值最小时，同期表S应在零位附近，指示值最大时，同期表S应在180o附近。d) 当同期表指针顺时针(发电机频率比系统稍高)均匀缓慢旋转并距零位6°左右时，立即按下1SB使2KM合闸并网，并网时冲击电流应不大，电流表指针应很快回复至零位附近，有功和无功功率接近零，如表计指示不正常要立即解列发电机。注意：同期表S不要长期通电，不并网或并网完成后都要断开1SA。e) 按下发电机组增减速按钮，有功功率和定子电流应能变化；按下发电机组增减压按钮，励磁电流、无功功率和定子电流应能变化。f) 发电机解列：按调速接钮调有功功率表为零，再按调压接钮调定子电流表为零（无功功率为零），跳开发电机出口接触器1KM将发电机解列。g) 自动同期实验：熟悉同期装置的使用和接线后，将发电机解列，调发电机的电压和频率略低于系统参数，将1SA扳向自动同期位置，同期装置面板应有显示，按下按钮可以切换观察有关参数，同期装置会自动向励磁调节器和调速器发出调压调频指令，当符合同期系件时自动合上1KM并网。（注：试验时励磁方式为他励半控，当自励方式时，由于发电机定子电压波形畸变，励磁谐波大，同期装置测频不正常）h) 发电机解列灭磁后，将发电机定子的三根相线顺序调相(即A→B→C→A)但相序不变，再将发电机起励建压并调节至与电网的电压和频率相同，观察同期表和同期灯的情况，分析是否能够并网。试验完后恢复原来的接线。能否并网：
。i) 发电机解列灭磁后，将发电机定子的任两根相线对调使之成为反相序，再将发电机起励建压，观察同期表和同期灯的情况与正相序比较，分析是否能够并网，但不能进行并网操作。试验完后恢复原接线。发电机频率比系统略高时同期表针旋转方向：
；同期灯亮暗的同时性：
10.发电机解列灭磁停机后，在发电机外引的三根线（屏后左侧端子排下方）拆除包好，合上1QS和1KM将系统三相电压倒送电，然后合1SA至手动位置投入同期表，观察同期表指针指示和同期灯情况，判断同期回路接线是否正确。同期表针角度：
； 同期灯亮暗：
。11.发电机外引线仍然拆除，跳开1KM和断开1SA断电后，接线作以下改动后再合1KM和1SA，观察同期表指针与零位的角度，测量同期表处A-A0、C-AO的电压，画出矢量图进分析，每项实验完后应恢复正确接线。1）系统电压反向（同期表Ao、Bo接线对调，或2TV一次两端接线对调，或2TV二次两端接线对调），实验完后恢复正确接线；2）发电机同期电压相别错误（同期表A、C接线对调）； 3）同期表A、B、C三根接线顺序改接(即A→B→C→A)；4）电压缺相：将电压互感器1TV二次侧保险4FU、5FU依次拔下。
（二）实验报告及分析思考题1．发电机同期方式有几种？本实验采用的是什么同期方式？同期条件是什么？2．手动同期时，在同期表指针提前一定角度时发出合闸命令，为什么？ 3．发电机正常解列时，为什么要调有功功率和无功功率均为零？这时的定子电流是多少?4．将发电机定子的三根相线顺序调相(即A→B→C→A)但相序不变，分析是否能够并网。13
5．将发电机定子的任两根相线对调使之成为反相序，当同期表旋转指到零位时，用矢量图分析发电机侧与系统侧线电压UABg和UABs的相位差是多少，分析是否能够并网。6．第9项中如同期回路接线正确，同期表指针应指在什么位置，为什么？7．第10项中，对接线作改动后的三种情况，画出矢量图进分析。8.发电机电压反向（将1TV三只单相互感器二次测接线头尾对调，即三个“a”端接中性点，由三个“x”引出），分析同期表指针与零位的角度，画出矢量图计算UA-AO、UC-AO的数值（两侧线电压均为100V）。9.发电机在停机状态，其机端三相引线未拆除，合上1KM接通系统电压，分析产生什么后果。实验三
发电机的正常运行以下实验如不说明，均在以下工况下做实验：1．将发电机失磁保护退出；2．发电机为他励方式；3．发电机为并网运行。（一）发电机工作状态与励磁调节的关系1)按上面的起动并网步骤，将发电机并网运行。2）发电机输出有功功率为1KW左右，调节励磁电流从1.2倍额定值下降，定子电流也随之下降，当Q=0时定子电流最小，以后再减小励磁电流，定子电流也随之上升，当减励磁电流至发电机接近失步时，要迅速增加励磁电流维持同步，当拖不回同步时要立即跳1KM解列并降低转速。记录Q、I、COSφ数值于表4，注意要记录纯有功的状态。3）画出Q、I、Eq、COSφ、δ随励磁电流IF的变化曲线（δ和Eq可根据简化矢量图推导出计算公式求取），分析迟相、进相、纯有功运行状态的特点。
4)使发电机输出的有功功率分别等于0、0.4、0.6、0.8、1.0额定功率时，调节励磁电流从最小(维持稳定运行)到额定值，记录对应的定子电流值于表5，注意要记录纯有功(Q=0)的状态。5）画出不同有功功率时的V形曲线并分析，指出迟相运行、进相运行的区域。（二）发电机工作状态与有功调节的关系1)发电机励磁电流为额定值，调节有功从零到额定值，记录P、Q、I、COSφ数值于表6。2)画出Q、I、Eq、P（以上为标么值）、COSφ随δ（由矢量图求取）的变化曲线并分析，15
（三）系统电压变化与发电机工作状态的关系1）解列停机后，拆除屏上接线柱直联线，接入三相调压器（输入端接系统），发电机建压并网。1）调节有功、励磁电流、系统电压（调压器输出）为额定值，记录Q、I、COSφ，然后将系统电压升高和降低5%和10%，记录Q
、I、COSφ的变化于表7。2）画出Q、I、COSφ、δ随电压的变化曲线，分析电压变化对发电机工作状态的影响。（四）分析思考题1）有功为定值而改变励磁电流时，分析什么状态时定子电流最小。2）V形曲线中，P=0，Eq=1.0是什么运行状态？3）若发电机P=-0.2，在V形曲线上如何画出？4）原动机不调节而调节励磁电流改变无功功率时，分析有功功率是否变化。5）励磁电流不调节而调节有功功率时，分析无功功率是否变化。6）发电机在并网运行时，直流电动机励磁回路发生断线，有什么现象？电动机的有功功率表和电枢电流表指示是多少？如何处理？7）发电机在并网运行时，直流电动机电枢回路晶闸管因产生故障完全截止，有什么现象？发电机是什么这行方式？如何处理？8）发电机励磁绕组通过3KM常闭触点并接电阻Rm，它的作用是什么？实验四
发电机的特殊运行方式（一）发电机的进相运行1）发电机有功P=1KW为定值，调节励磁电流从迟相、纯有功到进相运行，记录各运行方式的P、Q、I、COSφ、UG于表8。2）继续降低励磁电流，进相无功继续增大，定子电流也随之增大，直降励磁电流至使发电机定子电流达到额定值为止。16
（二）发电机的失磁运行1)失磁运行实验：发电机并入系统后，调有功和无功为零,然后跳开灭磁开关3KM使发电机失磁，励磁电流应为零，观察发电机是否稳定。然后微调增加发电机有功直至失步，失步时要立即合上3KM恢复励磁将发电机拖回同步，如果仍然失步要跳开1KM将发电机解列，并将机组转速降至额定值以下，实验过程要记录各表计的指示，并记录凸极机附加功率的最大值。说明凸极机失磁的特点。实验过程中调压按钮不要动，使其保持空载励磁电流位置。
2)失磁再同步实验：跳开3KM后将发电机有功调至附加功率最大值略过一点，在发电机开始失步时，立即合上3KM恢复励磁进行再同步，如果再同步不成功，要将发电机解列。3）发电机不并网而带孤立负荷（临时接上三只星形接法的200W的白炽灯）运行失磁，记录发电机各运行参数于表10，观察发电机的运行情况并分析。（三）发电机的调相运行17
1)发电机并网后将有功和无功功率调到额定值，记录各表计数值。 2) 降低电动机电枢电压，将发电机有功功率逐渐减少直至零，记录各表计数值。3）继续降低电动机电枢电压，将发电机有功功率逐渐减少至负值，（相当于导水叶或主汽门全关），记录各表计数值。
4）发电机为电动机运行状态下，调节励磁电流，观察无功功率从迟相、零到进相，记录各表计数值，分析发电机调相运行状态的持点。试验完后机组解列停机。
（四）发电机甩负荷1)发电机并网后将有功和无功功率调到0.5KW，记录各表计数值。 2）将发电机出口开关2KM突然跳闸，观察和记录各表计的变化（注意发电机的转速和电压要很快调下来）。（六）分析思考题18
1）发电机进相运行的作用是什么？随着进相运行深度的增加，机端电压为什么下降？2）发电机失磁而有功较小时，为什么能保持同步而不失步？3）发电机失磁并失步后，发电机频率表和转速表的指示变化吗？为什么？4）分析发电机带孤立负荷运行时失磁的特点。5)说明发电机调相运行的作用和特点。6)运行中发电机出口断路器有一相触头烧坏断路，是什么运行状态？7）分析发电机甩负荷后运行参数变化的特点。8）做实验过程中，发电机并网带额定有功和无功正常运行，电网突然停电，分析机组的运行情况。实验五
发电机起励实验1)将4SA扳向自励，使发电机变为自并励励磁方式，调节器置于手动，注意UK要调到较大数值；2)机组起动并调到额定转速后，用万用表测量机端三相剩余电压，然后按增压按钮，观察发电机定子电压表，看发电机能否残压起励；如果不能起励要将励磁控制电压UK调高。3) 如残压起励不成功，可进行助励起励，按下起励按纽9SB短时接通助磁直流电源，观察发电机定子电压表，如果起励后定子电压过高又不回落,要跳3KM查明原因。4) 起励成功后，可手动并网并调节有功、无功负荷。5) 发电机起励还有多种方式，学生可以提出方案并进行试验。四、实验报告每位学生都要写出实验报告，主要内容为列出各项实验数据和观察到的现象，并结合实验分析论证发电机各种运行方式的工作原理、运行特点及其对电力系统的影响，每一实验后的分析思考题，多是工程实践中可能出现的问题，对培养学生应用所学知识分析解决工程实际问题的能力很有帮助，要认真分析并写于实验报告上。由于实验为首次进行，希望写出实验的体会、问题和建议。五、参考资料19
1、 2、 3、 电机学(教材)王辑祥编，大型同步发电机运行技术（教材），2005年 杨德先，电力系统综合实验原理与指导，2004年
发电机电压矢量图
3.同期表及同期电压矢量分析同期接线中采用三相组合式同期表，由电压差表、频率差表和同步表三部分组成。同步表有两组交叉的固定绕组和一个单相激磁绕组，交叉绕组接通待并发电机的三相电压时，产生旋转磁场，可动单相激磁绕组接系统线电压，产生脉动磁场，当两侧电压的频率不同时，单相绕组会带动指针旋转，当发电机频率高于系统频率时，指针顺时针方向旋转，当两侧频率完全相同时（如并网后），指针固定不动 。MZ-10同期表接线如图5所示。发电机三相电压通过电压互感器分别接同期表A、B、C端，系统A、B电压通过电压互感器分别接同期表A0、B0端，由于同期不分粗细调，A0和A0'、B0和B0'连起来。同期接线中，
B相是公共端，故B、B0和B0'连起来。可以认为发电机Uabg电压矢量固定在同期表的零位上，系统Uabs电压矢量固定在同期表的指针上，两者的夹角就是两个电压的相位差。
同期表接线图??实验二第9、10项将同期表两侧通过互感器接于同一系统，可以检查同期接线的正确性。1）正确接线。
同期表正确接线时的电压三角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点正确接线时的矢量图如图6所示。图6(a)表示发电机三相电压三角形△AgBgCg，三相电压分别接入同期表的A、B、C端，如括号所示。图3-62(b)表示系统三相电压三角形△AsBsCs，As、Bs分别接入同期表的A0、B0端，如括号所示。由于同期表两侧通过互感器接于同一系统而同期表的B和B0端是连在一起的，两个电压三角形重合，如图3-62(C）所示。因此，A-A0间的电压为零，C-A0间的电压为线电压100V（设主回路加上额定电压，下同），因为电压相位差为零且频率相同，同期表指针固定指在零位上。2）错误接线（1）发电机侧电压线Ag、Cg对调如图7（d）所示，接在同期表A、C端的电压线对调了，则图7（a）括号内A、C对调，如图7（a）所示，加于同期表为反相序电压。系统电压三角形没有变化，如图7（b）所示。而B和B0端仍连在一起，两个电压三角形通过公共点放在一起就得到图7（C）。可见，A-A0间的电压为100V（正确接线为零），C-A0间的电压为零（正确接线为100V），并且同期表两侧对应电压矢量U??AB和UA0B0相位差为60°，同期表的指针停在超前60°的位置上。从同期表端钮间电压的测值可以认定接线错误，并根据矢量分析可以找出错误所在。
Ag、Cg对调时的电压三角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点；（d）同期表接线 说明：从图上看同期表指针应为落后60°，但由于相序反了，变为超前60°，同时，由于三相同期表内部接线的关系，在反相序时同期表的指针位置是不准确的。（2）系统侧电压A、B对调由于同期表系统侧的两根接线A、B对调，系统电压互感器二次侧A相就和发电机电压互感器二次侧B相连在一起作公共点。如图8（d）所示。发电机和系统电压三角形如图8（a）、（b）所示，两个三角形以B-B0公共点放在一起就得到图8（c）。可见，A-A0间的电压为200V（正确接线为零），C-A0间的电压为100V（正确接线为100V），并且同期表两侧对应电压矢量U位差为180°，同期表的指针停在180°的位置上。
?AB?和UA0B0相图8
As、Bs对调时的电压三角形（a）发电机侧；（b）系统侧；（c）B-B0为公共点；（d）同期表接线 需要指出，同期回路的错误接线是多种多样的，以上只是分析了几个典型例子，目的是使读者掌握分析的方法，提高分析解决工程实际问题的能力，这样对具体的错误接线就能进行正确的分析。23
同步发电机励磁调节装置实验指导书(供参考)一、微机励磁调节装置简介1.系统概述微机励磁调节装置，是广西大学电气工程学院研制的高科技产品，它可适应强电磁干扰环境的高可靠性的可编程序控制器为核心，配以大规模集成电路而构成的新型励磁调节器。它不仅具有早期的微机型励磁调节器的全部调节、控制、限制、保护和容错等功能，而且在运算速度、硬件集成度、抗电磁干扰以及可靠性等方面有了极大的进步。该系统中，调节算法、励磁控制和限制保护等功能由嵌入式、模块化软件实现，使产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标、对电力系统故障大扰动的快速稳定响应和装置的维护检修等方面都达到了一个新的水平，性能指标大大高于以单片机为核心组成的微机励磁调节器。该系统可广泛应用于发电机组自并励系统的可控硅励磁控制，也可应用于带直流励磁机或交流励磁机的开关式励磁控制，是一种通用性极强的励磁调节装置。2．主要技术参数(以说明书为准)（1） 模数转换器输入参数AD 采样通道： 6 路信号输入量参数：机端电压UF 额定值150 伏定子电流IF 额定值5A转子电流IL 75mv(由分流器来)（2）开关量输入输出容量24
16 路晶体管输入16 路晶体管输出（3） 输出参数：输出脉冲：可供三相全控整流桥用的六相双脉冲触发功率：每相脉冲可触发3000A以下的可控硅，满足各种额定励磁电流的要求。（4）电源参数交、直流并联供电。交流输入220V±15%，直流输入220V±20%。两套的电源完全独立。（5）指标参数● 控制计算调节速度：&20 毫秒● 调压范围：5%～130%● 调压精度：&0.5%● 移相范围：0-180 度。上下限值可程序设置● 调差：软件无功调差、正负大小任选级差为±0.01%● 频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大小额定值的±0.25% ● 自并激励磁系统：上升&0.08S● 下降&0.15S● 工作方式：按手动、自动方式工作，手动通道自动跟踪自动通道，自动通道故障时自动切换至手动通道，无波动。二、实验内容1．了解微机励磁系统的结构（1） 模拟量采集测量：定子电压、定子电流、无功功率、励磁电流的测量和A/D转换模块；（2） 模拟量输出：D/A转换模块；（3） 开关量输入/输出：I/O模块；（4） 中央处理器：PLC模块；（5） 移相触发单元：脉冲形成、放大、隔离；（6） 通信接口和人机接口；25
（7） 电源：开关电源、交直流电源切换； （8） 参数修改整定和升降压调节：（9） 整流电路：三相不可控、三相半控、三相全控；（10） 外部接线：定子电压、定子电流、励磁电流、脉冲输出、电源等。实验励磁系统接线如图电-03所示，调节器端子接线如图电-10所示。2．三相半控整流电路的实验（1）将测控屏上4SA放到他励位置，自动屏上的切换开关5SA切至半控位置，形成三相半控整流电路，6SA在正常位置，整流板上续流二极管开关投入；（2）在调节器触模屏上将整流方式放到半控；（3）合上开关1KQ和1QS，将交流电压送到励磁变压器，然后合上励磁开关3KM（不开机，励磁绕组作为电感负载）；（4）在整流板上用示波器观察三相触发脉冲波形是否正常；（5）示波器接整流电压±UL（可接发电机接线盒的F1、F2或其它地方），按增励和减励接钮，观察波形和整流电压是否正常变化；（6）调控制角α使整流电压UL到额定励磁电压，同时观察电流表指示，使电流不要超过额定值，记录U~；（7）逐渐增大控制角，测量并记录整流电压UL，观察和记录UL波形并在示波图上测定控制角大小，与计算值比较；表1
半控桥整流电压随控制角的变化
（9）在控制角约为120o时，操作6SA使三相脉冲中的一相、两相和三相消失，观察UL的数值及波形；表2
正常及脉冲消失时的整流电压（V）26
（10）6SA扳回正常位置，保持上面控制角不变，将续流二极管断开，观察UL波形；然后将6SA扳向“失三相”使三相脉冲突然消失，观察UL波形及其大小，按下增、减压按钮观察UL波形及其大小有无变化，分析晶闸管的失控现象，计算失控时的电压相当手工常过行时；表2
正常及脉冲消失时的整流电压（V）
注：有时失一相或两相脉冲也有失控现象，同学们自己分析原因。（11）计算失控时的电压相当于正常运行时控制角只多少的电压，并做实验验证；（12）将续流二极管投入，在下列故障情况下观察UL波形及数值的变化： ①电源缺相：将12~14FU拔下一个或两个；②共阴侧快熔熔断一相或两相；将15~17FU拔下一个或两个； ③共阳侧快熔熔断一相或两相；将18~20FU拔下一个或两个；表3
各故障情况下的整流电压及波形
3．三相全控整流电路的实验（1）将测控屏上4SA放到他励位置，自动屏上的切换开关5SA切至全控位置，形成三相全控整流电路，6SA在正常位置；（2）在调节器触模屏上将整流方式放到全控；（3）合上开关1KQ和1QS，将交流电压送到励磁变压器，然后合上励磁开关3KM；
（4）在整流板上用示波器观察各相触发脉冲波形，与三相半控桥的触发脉冲波形比较；三相半控脉冲波形：
三相全控脉冲波形：
（5）按增励和减励接钮，观察波形和整流电压是否正常变化；（6）控制角从最小逐渐增大，测量并记录整流电压UL，观察和记录UL波形，注意观察几个典型波形的特点；表4
全控桥整流电压随控制角的变化（7）在下列故障情况下观察UL波形及数值的变化：28
①电源缺相：将12~14FU拔下一个或两个；②共阴侧快熔熔断一相或两相；将15~17FU拔下一个或两个；③共阳侧快熔熔断一相或两相；将18~20FU拔下一个或两个；
各故障情况下的整流电压及波形
（8）逆变灭磁实验将控制角调到60o左右，然后快速按动减磁按钮，使控制角迅速增加大于120o，注意观察励磁电压UL的大小及波形的变化。注意：逆变灭磁就是励磁绕组所储存的磁场能量反馈到电网，这个过程是短暂的，特别是实验的小机组时间常数小，过程更短，要注意现察，灭磁完后励磁电压UL为零。（开机后的励磁控制实验放到电力系统稳定性实验去做）
静态稳定实验(提纲，供参考)1．不同Eq（不同励磁电流）对静稳定的影响1）他励方式，调节器放手动，调速器放自动开环或手动，失磁保护退出，接线柱直联；2）并网后调有功P=1KW，Q=1Kvr，记录励磁电流，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；注意：临界失步时要迅速减少有功拉入同步，如失败要立即解列并调转速和电压小于额定值。3）调有功P=1KW，Q=0，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；4）调有功P=1KW，Q= -0.5Kvr，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；5) 分析。2．系统电压变化对静稳定的影响1）接线柱接三相调压器，输出端接发电机侧；2）调调压器输出电压约为380V，开机并网后，调有功P=1KW，励磁电流与上面2）项相同，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；3）调调压器输出电压约为360V，开机并网后，调有功P=1KW，励磁电流与上面2）项相同，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；4）分析。3．联络阻抗变化对静稳定的影响1）接线柱每相接部分（一只线圈）电抗器，开机并网后，调有功P=1KW，励磁电流与上面2）项相同，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；2）接线柱每相接全部（两只线圈）电抗器，开机并网后，调有功P=1KW，励
磁电流与上面2）项相同，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；3）分析
4．自动调节励磁对静稳定的影响1）他励方式，调节器放自动，调速器放自动开环，接线柱直联；2）并网后调有功P=1KW，Q=1Kvr，不手动调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；3）分析*5．串联电容补偿对静稳定的影响1）接线柱每相接电容器（未提供）；2）开机并网后，调有功P=1KW，励磁电流与上面2）项相同，不调励磁，缓慢增有功至失步，记录静稳定极限功率；3）分析
发电机保护实验提示实验前老师要阅读和掌握有关资料1．差动和过流保护1）励磁为他励方式和手动，接线柱在发电机侧短路，整定计算后调整保护定值；2）起动机组并升至额定转速；3）缓慢调节励磁使定子电流升高；4）做差动保护及复合电压过流实验（注：差动保护实验内容可参考王辑祥编《电气工程实践训练》P109第三节）。2．过电压保护开机建压后逐渐升高电压，观察保护动作3．失磁保护31
并网后调有功P=1KW，Q=1Kvr，缓慢增有功至失步，观察保护动作。
（保护整定ZA=0，ZB=50Ω，不合适可调整）
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