三相同步發電機的並網運行實驗

三相同步發電機的並（bìng）網運行實驗-實驗目的：
    1、掌握（wò）三相同步發電機投入電網並聯運行（háng）的條件與操作方（fāng）法。
    2、掌握三相同步發電機並聯運行時有功（gōng）功率與無（wú）功功率的調節。
二、三（sān）相同步發電機的並（bìng）網運行實驗預習要點：
    1、三相同步發（fā）電機投入電網並聯運行有哪些條件？不（bú）滿足這些條件（jiàn）將（jiāng）產（chǎn）生什麽後果？如（rú）何滿足這（zhè）些條件？
    2、三相同步發電機投入電網並（bìng）聯（lián）運行時怎樣調節有功功率和（hé）無功功率？調節過程又是怎樣的？
三、實驗項目：
    1、用準確同步法將三相（xiàng）同步發電機投入電網並聯運行。
    2、用自同步法將三相（xiàng）同步發電機投入（rù）電網並聯運行。
    3、三相同（tóng）步發電機與電網並聯運（yùn）行時有功功率的調節。
    4、三相同步發電機與電網並聯運行（háng）時無功（gōng）功率調（diào）節。
    (1) 測取當輸（shū）出功（gōng）率等於零時三相同步發電機的V形曲線。
    (2) 測取當輸出功率等於0.5倍額定（dìng）功率時（shí）三相同步發電機的（de）V形曲線。
四、實驗方法：
    1、實驗設備

序 號（hào）	型 號	名             稱	數 量
1	DQ03-1	導軌、測速（sù）係統及轉速表	1件
2	DQ19	校正（zhèng）直流測功機	1件
3	DQ14	三（sān）相（xiàng）同（tóng）步電機	1件
4	DQ44	數/模交（jiāo）流電（diàn）流表	1件
5	DQ45	數/模交流電壓表	1件（jiàn）
6	DQ25	智能型功率、功率（lǜ）因數表	1件
7	DQ22	直（zhí）流數字電壓、毫安、安培表	1件
8	DQ26	三相可調電阻器	1件
9	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
10	DQ32	旋轉燈、並網開關、同步機勵磁電源	1件
11	DQ33	整步表及開關	1件（jiàn）

  2、屏上掛件排（pái）列順序
     DQ29、DQ32、DQ33、DQ45、DQ44、DQ25、DQ22、DQ26                               
   3、用準同（tóng）步法（fǎ）將三（sān）相同步發電機投入電（diàn）網並聯運行
    三相同步發電機（jī）與電網並聯運行必須滿足下列條件：
    (1) 發（fā）電機的頻率和電網頻（pín）率要相同，即（jí）f_Ⅱ=f_Ⅰ；
    (2) 發電機和電網電壓大小（xiǎo）、相位要相（xiàng）同，即E_0Ⅱ=U_Ⅰ；
    (3) 發電機和（hé）電網的相序要相同。
為了檢（jiǎn）查這些條（tiáo）件是否（fǒu）滿足，可用電壓（yā）表檢查電壓，用燈光旋轉法或整步表法檢查相序和頻率。
4、旋轉燈光法
(1) 按圖（tú）1-1接線。P_N(W)=170W，U_N(V)=220（Y），I_N(A)= 0.45A， n_N(r/min)= 1500，U_fN（V）=14V，I_fN（A）=1.2A，絕緣等級E級。ＧＳ的原（yuán）動機采用DQ19校正直流（liú）測功機MG。R_st選（xuǎn）用DQ29上180Ω電阻，R_f1選用DQ29上1800Ω阻值，R_f2選用DQ26上90Ω與90Ω串聯加上90Ω與90Ω並（bìng）聯共225Ω阻值,R選用DQ26上90Ω固定電阻。開關S₁選用DQ32掛箱，S₂選用DQ33掛箱。並把開關S₁打在“關斷”位置，開關S₂合向固定電阻端（圖示左端）。
(2)三相調壓器旋鈕退至零位，在電樞電源及勵磁電源開關都在“關斷”位置的條件（jiàn）下，合（hé）上電源總開關，按下“啟動（dòng）”按鈕，調節調壓器（qì）使電壓升至（zhì）額定電壓220伏（fú），可通過V₁表觀測。
 
                           圖1-1   三相同步發電機的並網運行
(3) 按他（tā）勵電動機（jī）的起動步驟(校正直流測功機ＭＧ電樞串聯起動電阻R_st，並調至最大位置。勵磁調節電阻（zǔ）R_f1調至最小，先（xiān）接通控製屏上的勵磁電源，後（hòu）接通控製屏上的電樞電源)，起動ＭＧ並使ＭＧ電機轉速達到同步轉速1500 r/min。將開關S₂合到同步發電機的勵磁電源端（duān）（調到14V左右）(圖示（shì）右端)，調（diào）節R_f2以改變ＧＳ的勵磁電流I_f，使同步發電機發出額（é）定電壓220伏，可通過V₂表觀測，DQ33整步表上（shàng）開關S1打在“斷開”位置。
    (4) 觀察三組相燈，若依次明滅形成旋轉（zhuǎn）燈光，則表示發電機和電網相序相（xiàng）同（tóng），若三組相燈同時發亮、同時（shí）熄滅則表示（shì）發電機和電網相序不同。當（dāng）發電機（jī）和電網相序不同則應停機(先將R_st回到最大位置，斷開（kāi）控製屏上的電樞電源開（kāi）關（guān），再按下（xià）交流電源的（de）“停止”按鈕)，並把三相調壓器旋至零位。在確保斷電的情況下，調換發電機或（huò）三相電源（yuán）任意二根端線以改變相序後，按前（qián）述方（fāng）法重新（xīn）起動MG。
    (5) 當發電機和電網（wǎng）相序相同時，調節同步發電機勵磁使同步發電機電壓和電網（wǎng）(電源（yuán）)電壓相同。再進一（yī）步細調原動機轉速。使各相燈（dēng）光緩慢（màn）地輪流旋轉發亮（liàng），此時接通DQ33整步（bù）表上S1開關，觀察DQ33上V表和H_Z表上指針在中間位置，S表指針（zhēn）緩慢（màn）旋轉。待A相燈熄滅時合上並網（wǎng）開關（guān）S₁，把（bǎ）同步發電機投（tóu）入電網並聯（lián）運行（為選準並網時（shí）機，可讓其循環幾次再並網）。
    (6）停（tíng）機時應先斷開DQ33整步表上S1開關，然後（hòu）按下（xià）DQ32上紅色按鈕，即斷開電網開（kāi）關S₁，將R_st調至最大，斷開電樞電源，再斷開勵磁電源，把三相調壓器旋至（zhì）零位。
    5、用自同步（bù）法（fǎ）將三相同步發電機投（tóu）入（rù）電網並聯運行。
    (1) 在並網開關S₁斷（duàn）開且相序相（xiàng）同的條件下，把開關S₂閉合到勵磁端( 圖示右端)，DQ33整步表上S1開關打在“斷（duàn）開”位置（zhì）。
    (2) 按他勵電動（dòng）機的起動步驟起動MG，並使MG升速到接近同（tóng）步轉速(1485～1515 r/min之間。
    (3) 調節同步電機勵磁電源調壓旋鈕或R_f2，以調節I_f使發電機電壓約（yuē）等於電（diàn）網電壓220伏。
    (4) 將開（kāi）關S₂閉合到R端。R用90Ω固定（dìng）阻值(約為三相同步發電機勵磁繞組（zǔ）電阻的10倍)。
    (5) 合上並網開關S₁，再把開關S₂閉合到勵磁端，這時電機利用“自整（zhěng）步作（zuò）用”使它迅速被牽入（rù）同步，再接通DQ33上整（zhěng）步表開關。
    6、三相同步發電機與電網並聯運行時有功功率的調節
    (1) 按上述1、2任意一種方法把同步發電機（jī）投入電網並聯運（yùn）行。
    (2) 並網以後，調節校正直（zhí）流測功機MG的勵磁電（diàn）阻R_f1和發電機的（de）勵磁電流I_f使（shǐ）同步發電機定子電流接近於零，這時相應的同步發電機勵磁電（diàn）流I_f=I_f0。
    (3) 保持這一勵磁電流I_f0不變,調節（jiē）直（zhí）流電機的勵磁（cí）調節電（diàn）阻R_f1，使其阻值增加，這時同步發電機輸出功率P₂增大。
    (4) 在同步機定（dìng）子電流接近於零到額定電流的（de）範圍（wéi）內讀（dú）取三（sān）相電流、三（sān）相功率、功率因數共取數據6～7組記錄於表1-1中。
表1-1      U=      V（Y） ；     I_f=I_f0 =     A

序號	輸出電流I（A）				輸出功率P2（W）			功率因數
	IA	IB	IC	I	PⅠ	PⅡ	P2	cosφ

表中：
    7、三相同（tóng）步發電（diàn）機與電網並聯運（yùn）行（háng）時無功功率的調節
    (1) 測取當輸出功率等於零時（shí）三（sān）相同步發電機的V形曲線。
    1) 按上述1、2任意一種方法把同步發電機投入電網並聯運行。
    2) 保持同步發電機的輸出功（gōng）率P₂≈0。
    3) 先調節R_f2使同步發電機勵磁電流I_f上升 (調節應先調節90Ω串聯90Ω部分，調至零位後（hòu）用導線短接，再（zài）調節90Ω並聯90Ω部分（fèn）)，使同步發電機（jī）定子電流上升到額定電流，並調節R_st保持P₂≈0。記錄（lù）此點同步發（fā）電機勵磁電流I_f、定子（zǐ）電流I。
    4) 減小同步電機勵磁電流I_f使定子電流I減小到最小值記錄（lù）此點數據。
    5) 繼續減小同步電機勵磁電流， 這時定子電流又將增（zēng）大。
    6) 在這過勵（lì）和欠勵情況下讀取數（shù）據9-10組記（jì）錄於表5-9中。
表1-2      n=       r/min；   U=      V；    P₂≈0W

序（xù） 號	三相電流I（A）				勵磁電流If（A）
	IA	IB	IC	I	If

  表中：
   (2) 測取當輸（shū）出功率等於0.5倍額定功率時（shí）三相同步發電機的V形曲線。
    1) 按上述1、2任意一種方法（fǎ）把同步發電機投入電網並聯運行。
    2) 保持同步發（fā）電機的輸出功率P₂等於0.5倍額定功（gōng）率。
    3) 增加同步發電（diàn）機勵磁電流（liú）I_f，使（shǐ）同步發電機定子電流上升到額定電（diàn）流（liú），記錄此點同（tóng）步發電機勵磁電流I_f，定子電流I。
    4) 減小同步電機（jī）勵磁電（diàn）流I_f使定子電流I減小到最小值（zhí）記錄此點數據。
    5) 繼（jì）續減小同步電機勵磁（cí）電流I_f， 這時定子電流又將增大至（zhì）額定電流。
6) 在（zài）這過勵和（hé）欠勵情況下共取數（shù）據9~10組並記錄於表1-3中。
 表（biǎo）5-10  n=      r/min；   U=      V；    P₂≈0.5P_N

序 號	三相電流I（A）				勵磁電流If（A）
	IA	IB	IC	I	If

表中：
五、實驗報告：
    1、評（píng）述準確同步法和自同步法的優缺點。
    2、試述並（bìng）聯運行條件不滿足時並網將引起什麽後果？
    3、試述三相同步發電機和電網並聯運行（háng）時有功功（gōng）率和無（wú）功功率的（de）調節方法。
    4、畫出P₂≈0和P₂≈0.5倍額定功（gōng）率時同步發電機的V形曲線，並（bìng）加以說明。
六、思考題：
    1、自（zì）同（tóng）步法將三相（xiàng）同步發電機投入（rù）電網並（bìng）聯運行時先把同步（bù）發電機的勵磁繞組串（chuàn）入10倍勵磁繞組（zǔ）電阻值的附加電阻R組成回路的作用是什麽?
    2、自（zì）同步法將三相同步發電機投入（rù）電（diàn）網並聯運行（háng）時先由原動機把同（tóng）步發電機帶動旋轉到接近同步轉速(1485～1515 r/min之間)然後並入電網（wǎng），若轉速太低並網將產生什麽情況？