三相同步发电机不对称运行实验

一、实验目的：
 1、掌握不对称运行的相序方程式和等值电路。
   2、熟悉负序和零序参数及其测定。
   3、熟悉几种不对称稳态短路的分析。
二、预习要点：
1、 对称分量分析方法及使用条件
2、 负序阻抗以及零序阻抗的含义
3、 不对称稳态短路的分析
三、实验项目：
1、零序阻抗及负序阻抗的测定
2、单相短路不对称运行实验
3、相间短路不对称运行实验
四、实验方法：
1、实验设备

序号	型号	名称	数量
1	DQ03-1	导轨、测速系统及转速表	1
2	DQ14	三相同步电机	1
3	DQ19	校正直流测功机	1
4	DQ22	直流电压、毫安、电流表	1
5	DQ44	数/模交流电流表	1
6	DQ45	数/模交流电压表	1
7	DQ25	智能型功率、功率因数表	1
8	DQ29	可调电阻器	1
9	DQ32	旋转灯、并网开关及励磁电源	1
10	DQ31	波形测试及开关板	1

2、控制屏上的挂件顺序
  DQ22、DQ29、DQ44、DQ45、DQ32、DQ29、DQ31
3、零序电抗及负序电抗的测定
（1）、零序电抗的测定
 
图1  测定零序电抗接线图
 1）、按照图1接线，其中电阻R₁选用DQ27上的900Ω并联900Ω共450Ω，电阻R_f1选用DQ27上的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。将电阻R₁调至最大位置，电阻R_f1调至最小位置。并将电枢电源输出电压调至220V，为启动电机做好准备。
 2）、首先接通校正直流测功机的励磁电源，然后接通电枢电源使电机旋转，减小电阻R₁至最小位置使电动机全压运转，然后调节电阻R_f1使机组达到1500r/min。将同步发电机的定子绕组串联连接，在端点上施加额定频率的交流电压，使电流数值（零序电流）等于0.25I_N。将此时所得到的数据记录于表1中。
表1

测量数据	U0（V）	I0（A）	P0(W)
数值

（2）、负序电抗的测定
 
图2负序电抗测定接线图
   1）、按照图2接线，其中电阻R₁选用DQ27上900Ω并联900Ω共450Ω阻值，R_f1选用DQ27上900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。将电阻R₁调至最大位置，电阻R_f1调至最小位置为起动电机做好准备。
   2）、按下控制屏上的启动按钮，调节控制屏左侧调压器使电压升高，使电机运转起来，如果同步电机为正转则应调换相序使电机运转方向为反转，然后先接通校正直流测功机的励磁电源，再接通电枢电源，使机组符合正转旋转方向，减小电阻R₁使校正直流测功机全压运转，调节励磁电阻R_f1使机组转速达到1500r/min,定子加三相对称的电压，使此时的电流等于0.25I_N，将此时的电压U_-、电流I_-及功率P_-记录于表2中。
表2

测量数据	U1(V)		U2(V)	U3(V)	U-(V)	I1(A)	I2(A)	I3(A)	I-(A)	P-(W)
数值

其中：
4、单相短路不对称运行实验
 
图3三相同步发电机不对称运行实验接线图
（1）、按照图3接线，图中电阻选用DQ27挂件上对应阻值的电阻,开关S₁、S₂­、S₃选用挂件DQ31上不同的开关。开关S₁、S₂、S₃均处于关断状态。
(2)、按照上述起动方法起动校正直流测功机，并使转速达到1500r/min。然后调节同步发电机的励磁电阻R_f2,使同步发电机输出电压达到额定值220V。此时三相同步发电机处于空载运行状态。将U₁、U₂、U₃、I₁、I₂、I₃、I_a、I_f2数值记录于表3中。
表3

运 行 状 态	U1(V)	U2(V)	U3(V)	I1(A)	I2(A)	I3(A)	Ia(A)	If2(A)
空 载 运 行
单相短路运行
相间短路运行
三相短路运行

（3）、保持同步发电机输出电压U=220V,然后将开关S₁闭合、开关S₂、S₃断开，此时三相同步发电机处于单相短路运行状态。将所得到的数据记录于表3中。
（4）、保持同步发电机输出电压220V不变，然后将开关S₂闭合、开关S₁、S₃断开，三相同步发电机处于相间短路运行。将测得的数据记录于表3中。  
（5）、保持同步发电机输出电压220V不变，然后将开关S₁断开、开关S₂、S₃闭合，三相同步发电机处于三相稳态短路运行。将测得的数据记录于表3中。  
五、实验报告
1、根据实验数据计算同步电机的零序电抗和负序电抗。
三相同步发电机的零序阻抗由下式求得：
 
2、当同步发电机的励磁电流相同时，单相短路稳态电流I_K1、相间短路稳态电流I_K2以及三相稳态短路电流I_K之间的关系近似为
3、分析三相同步发电机不对称运行时的危害。