交流同步发电机无载、短路与负载特性实验实习报告.doc

一.实习项目：交流同步发电机无载、短路与负载特性实验　 二.实习目的： (一)测定磁场绕阻电阻与电枢绕组每相电阻,做无载饱和特性及短路特性实验, 利用实验结果求同步阻抗及短路比. (二)了解同步发电机之负载特性 (三)了解同步发电机之激磁特性 三.相关知识： (一)电阻测定 常利用直流压降法测定电组或利用惠斯登电桥或凯尔文双电桥测之.因同步发电机 均利用Y形接线,故先求二线间之电组R,然后再求每相电阻 r = R/2(欧姆) (二)无载饱和曲线 因发电机每相之感应电动势可用下式表示: Eo = 4.44fNfψKpKd (V) 式中 f : 频率 (Hz) Kp : 节距因数 (pitch factor ) Kd : 分布因数 (distribution factor) Nf : 每相串联匝数 ψ : 每极磁通量 (Wb) 　　 而4.44 ,f , Kp , Kd ,N 均为定数 故Eo = KψN (V) ,即Eo正比于If及N 如转速维持一定 , ψ=NfIf/R (R:磁阻)故EoαIf/R ,而磁阻R为气隙与铁 磁阻之和 ,气隙之磁阻是固定不变的 ,而铁磁路之磁阻系随着激磁电流If 所生之磁通密度增加而增加 ,饱和后 ,则磁阻R与If不再成正比关系 ,故Eo与 If之特性曲线如图1-1所示之关系 ,此Eo-If曲线称为无载饱和曲线 . (三)短路实验 同步发电机之三个线端经适当的安培计短接 (各相同时短接),在额定的转速下 , 增加电流磁场If ,测定所对应之电枢短路电流Is ,则Is和If之关系曲线 ,为近乎一 直线 ,此乃因ra Xs 使Is 为略成90度之迟相电流 ,此电流产生电枢反应为去磁作用 ,使磁通减少 ,不在饱和状态 ,故短路曲线近乎一直线 . 将前述之无载饱和曲线及短路曲线绘于同一座标内如图1-2所示.当交流发电机供给负载,而有电流流过电枢绕组便产生磁通,由于枢绕组电阻,电枢反应及电枢漏抗 等三者形成所谓的同步阻抗(synchro-nousimpedance)以Zs表示即 Zs = ra +j(Xs +Xl)≒jXs 所谓同步阻抗Zs ,可由开路试验及短路试验之结果求得 ,其值为同步速率旋转时 ,同一场电流之开路电压及短路电流之比即: Zs ==(Ω) 电机以额定转速运转 ,于无载时感应额定电压Vn所须之激磁电流为Ifo’ ,在短路通过额定电流In时所须之激磁电流为Ifo , 则短路比.(shortcircuit ratio) Ks = = (四)负载特性实验 同步发电机之负载特性,乃把同步发电机以额定转速运转,调整激磁使其在某一指定之功率因数下,电压ˋ电流均为额定值,维持此激磁电流不变,表示各负载电流I与其所对应之端电压Vt之关系,将其描绘成曲线,称为负载特性曲线,又称为外部特性曲线.外部特性曲线会因功因之变动而变动.如图2-1所示曲线,C1为迟相功因时,受电枢反应之去磁作用,端电压随负载之增加而显着下降,C3为进相功因时,受电枢反应之加磁作用,端电压随负载之增加而降低,其降低程度较小. 若把同步发电机在一定功因之下,以额定转速运转,变动负载电流,调整其激磁电流,使各负载之端电压仍保持定值,则激磁电流If与负载电流I之关系曲线称为激 磁特性曲线,如图2-2所示.F1为功因滞后曲线,当负载增加时,为维持端电压一定,激磁电流需增加,以抵消电枢反应之去磁作用.F2曲线为功因等于1时,负载增加, 激磁电流亦需增加,以维持电压一定,但增加的幅度较前者为小.F3为功因越前时,负载增加,激磁电流要稍微降低（因越前功因产生加磁电枢反应）,但负载增加太大时,激磁电流反须略为增加 . 四.使用设备和仪器： (一) 直流分激电动机--交流发电机组 1 组 (二)交流仪表装置组 1.单相瓦特表 4000W 2.电流表 0~20A 3.伏特表 0~400V 4.读表选择开关 三段式 (三)直流仪表装置组 1.单相瓦特表 4000W 2.电流表 0~20A 3.伏特表 0~400V 4.读表选择开关 三段式 (四) 固定直流电源 100V 4A (五) 可调直流电源 0到110V 4A (六) 可调直流电源