XXX电机机械实习报告.docx
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XXX电机机械实习报告.docx
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XXX电机机械实习报告
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(pitchfactor)
Kd:
分布因数(distributionfactor)
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< 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.(shortcircuitratio) 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100V4A (五)可调直流电源0到110V4A (六)可调直流电源0到240V4A (七)单相可调式交流电源0到260V20A (八)转速计一台 (九)三相电阻、电感、电容负载220/110V4A 五.电路图: 图1-3三相同步发电机开路及短路实验接线 图2-3三相同步发电机负载实验接线 六.实验步骤: (一)场电阻及电枢电阻测定 用直流压降法或电桥法为之,参阅预备实验 (二)无载饱和曲线 1.如图1-3接线. 2.起动直流电动机,并使交流发电机在实验中维持额定转速. 3.关上S1,可变电阻置于最大处,调节可变电阻Rfg,使场电流从零渐增(同一方 向增加),逐次纪录对应If之伏特指示值,至感应电势E0为额定值之1.25倍. 4.次把If渐减〔从E0=1.25额定电压得之If开始减,且按同一方向渐减〕.逐 次记录对应If的伏特计指示值,直至If=0. (三)短路实验 1.如图1-3接线 2.起动直流电动机,并使交流发电机在实验中维持额定转速. 3.置Rfg于最大值(S1仍open),关上S2,记录此时之Is值. 4.关上S1,调节Rfg使If渐增,逐次记录对应If的值,直至Is值 为额定值的1.5倍. (四)负载实验 1.如图2-3所示接线. 2.在无载下,起动原动机使发电机速度达到同步转速. 3.调整发电机之激磁电流,使发电机建立额定电压. 4.加上纯电阻负载箱,使负载电流Ia和端电压Vt均达到额定. 5.保持激磁电流不变,逐段减少负载,并记录每段之端电压Vt 和负载电流Ia,一直 到无载为止. 6.增加电感性负载,调整并随时保持负载功因为0.8滞后,重复步骤4,5. 7.除去电感性负载,增加电容性负载,调整并随时保持负载功因为0.8越前,重复步骤4,5. 8.根据上述资料绘制外部特性曲线. 9.重新以电阻箱为负载. 10.逐段增加负载(分10段)至满载为止,当端电压改变时,立即调整激磁电流,使 端电压随时保持额定值,每段记录激磁电流If和负载电流Ia. 11.增加电感性负载,调整并随时保持负载功因为0.8滞后,重复步骤10. 12.除去电感性负载,增加电容性负载,调整并随时保持负载功因为0.8越前,重复 步骤10. 13.根据上述资料绘制激磁特性曲线. 七.实习结果 (1)磁场电阻为_____Ω及电枢每相电阻为_____Ω,周围温度_____度 磁场电阻Rf(75℃)为_____Ω及电枢每相电阻Ra(75℃)为_____Ω (二)无载饱和特性曲线N=_____r.p.m.(三)短路实验N=_____r.p.m. 編號 If(A) Is(A) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 上升 下降 编号 If(A) Eo(V) 编号 If(A) Eo(V) 1. 11. 12. 2. 13. 3. 14. 4. 15. 5. 16. 6. 17. 7. 18. 8. 19. 9. 20. 10. 绘Eo-If曲线及Is-If曲线于同一座标上, 利用Eo-If曲线及Is-If曲线计算出电机之短路比. 短路比Ks= =. 利用Eo-If曲线及Is-If曲线计算各If下之同步阻抗Zs绘出Zs-If曲线 编号 If(A) Eo(V) Is(A) Zs=Eo/√3Is(Ω) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. (四)外部特性 段数 记录项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pf=1 Vt(V) Ia(A) Pf=0.8 滞后 Vt(V) Ia(A) Pf=0.8 越前 Vt(V) Ia(A) 绘外部特性曲线 (五)激磁特性 段数 记录项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pf=1 If(A) Ia(A) Pf=0.8 滞后 If(A) Ia(A) Pf=0.8 超前 If(A) Ia(A) 绘激磁特性曲线 八.注意事项: 1.开路电压假设三相平衡,且电压表指示为每相感应电势的√3倍. 2.原动机大部分为直流机,应注意保持转速为额定.最好有稳速装置. 3.激磁电流为直流机磁,切勿通以交流电,或使用交流电表. 4.短路电流的增加,最好配合开路试验所加的激磁电流值而增加,且因电枢反应 甚大,同步阻抗承受了压降,不用耽心短路电流太大而烧毁线圈. 5.作无载试验场电流If不可忽增忽减以免影响正确性. 九.问题研讨: (1)选择题 ()1.同步发电机之无载饱和曲线系指 (A)无载电压–负载电流(B)无载电压–磁场电流(C)满载电压–磁场电流 (D)电枢电流–磁场电流 ()2.Zs-If曲线为(A)一直线(B)平方关系(C)平方反比关系(D)非直线性 ()3.短路特性曲线为(A)曲线(B)直线(C)反曲线(D)定值 ()4.交流发电机若负载落后θ角,而θ不等于兀/2,则电枢反应包含有 (A)正交磁效应(B)去磁及交磁效应(C)增磁及交磁效应(D)以上皆非 ()5.当负载增加时,发电机之电枢电流将会如何变化? (A)增加(B)减少(C)不变(D)不一定 ()6.交流发电机于负载变动时,若欲维持其电压之稳定,在滞后功因时,负载增大 应(A)并联电容器(B)增强场激(C)减弱场激(D)提高转速 ()7.交流发电机电流越前电压时,其端电压较无载电压为 (A)高(B)低(C)相等(D)不一定 ()8.交流发电机的无载饱和曲线,在磁场没有饱和时,是一条(A)直线 (A)抛物线(C)双曲线(D)圆弧线 ()9.当而cosθ=0而电流滞后时,电枢反应所造成结果使发电机应电势 (A)不变(B)增加(C)减少(D)不一定 ()10.同步阻抗值愈小,则(A)空气隙窄(B)空气隙宽C)空气隙的宽窄不影 响同步阻抗值 ()11.于交流发电机中,低磁通密度时之同步阻抗(A)较高饱和时为大(B) 较高饱和时为小(C)与高饱和时同(D)以上皆非 ()12.三相发电机之短路比为零载时产生额定电压所需之激磁电流与(A) 额定电流(B)短路电流(C)零载电流(D)相当于额定电流之短路电流 所需之激磁电流之比值 ()13.同步发电机之短路电流曲线均为一直线原因为(A)电枢反应为增磁使磁通饱和(B)电枢反应为去磁使磁通不饱和(C)短路加入电抗器(D)以上皆非 ()14.交流发电机的定额一般采用(A)仟瓦(B)仟伏安(C)输出安培为单位 ()15.策动交流发电机的原动机其定额一般采用(A)仟瓦(B)仟伏安(C)输出力为 单位 ()16.某单相发电机之无载端电压为120V、满载端电压为105V,若不计 其电枢电阻,且在每相之同步电抗为5Ω的情形下,该发电机之最 大功率输出,应为(A)1260W(B)2520W(C)3780W(D)5040W ()17.设同步发电机之负载角为δ,则其输出与(A)sinδ(B)cosδ(C)tan δ(D)secδ成正比 ()18.当负载增加时,发电机之电枢电流将会如何? (A)增加(B)减少(C)不 变(D)不一定 ()19.同步发电机,设ZS=jx,则当负载角等于(A)0°(B)45°(C)90° (D)180°时输出功率最大 ()20.有一个12极,2.2仟伏,500仟伏安,600每分转,功率因数0.8之发电机,其负载效率为90%,则发电机之损失(A)33(B)44(C)55(D)100仟伏安 ()21.在交流发电机中,若每相的电枢电流和应电势同相时,其电枢反应 的结果,会产生(A)去磁效应(B)助磁效应(C)交磁效应(D)以上皆非 ()22.当cosθ>1且越前时,交流发电机之电枢反应所产生的效应将为(A) 交磁与助磁(B)助磁与去磁(C)交磁与去磁(D)助磁 ()23.同步发电机进相9O°电流产生之电枢反应为(A)正交磁作用(B)去磁 作用(C)增磁作用(D)激磁作用 ()24.在交流发电机中,若cosθ=0,而电流越前时,其电枢反应所造成的结 果,会使发电机的总磁通(A)被减少(B)不变(C)被增加(D)以上皆非 ()25.同步机中的电枢反应引起横轴反应时,则电路中(A)功率因数为1(B)功率因数为0,且电感性(C)功率因数为O,且呈电容性(D)功率因数为0,且电阻性 ()26.同步发电机中的电枢反应只有增磁作用发生时,则电路中(A)功率因数为1 (B)功率因数为0,且为迟相(C)功率因数为0,且为进相(D)以上皆有可能 ()27.同步发电机于欠激时,向电路供给(A)同相位之电流(B)超前相位之电流(C)落后相位之电流(D)以上皆有可能 ()28.若增大交流发电机的场激,则该发电机将(A)吸取越前的电枢电流,其电枢反应为去磁作用(B)吸取滞后的电枢电流,其电枢反应为助磁作用(C)吸取滞后的电枢电流,其电枢反应为去磁作用(D)吸取越前的电枢电流,其电枢反应为助磁作用 ()29.有台10KVA,100V,作Δ连接的三相交流发电机,其每线电流,应为 (A)173.2A(B)IOOA(C)86.6A(D)57.7A ()30.同步机中(A)电枢反应只与负载电流大小有关(B)电枢反应除与负载 电流大小有关外,尚与电流的相位有关(C)同步机中因不要整流换向 故完全没有电枢反应存在(D)电枢反应与负载大小无关 ()31.下列叙述何者为错误(A)发电机同步电抗为定值(B)功因越低电压调整率越大(C)电枢反应越大,短路电流越小(D)同步发电机短路曲线为一直线 ()32.同步发电机迟相90°电流产生之电枢反应为(A)增磁作用(B)去磁作 用(C)偏磁作用(D)以上皆非 ()33.同步机之电枢反应和电枢电流(A)大小有关(B)相位有关(C)大小及 相位有关(d)大小及相位无关 ()34.交流发电机电枢反应的结果将会(A)增加磁通(B)减少磁通(C)使通 分布变形(D)以上皆可能 ()35.在交流发电机中,当每相电枢电势滞后电流90°时,电枢反应会产 生(A)去磁效应(B)加磁效应(C)交磁效应(D)以上皆非 ()36.三相交流同步发电机的电枢反应(A)与负载无关(B)仅与负载大小有 关C)仅与负载的性质有关(D)与负载的大小及性质有关 ()37.当cosθ=1而电流和电势同相时,设磁通未饱和,电枢反应所造成的 结果,使总磁通量(A)减少(B)增加(C)不变(D)不一定 ()38.如图所示,设Vn为额定电压,In为额定电流,则交流发电机之短路比Ks 为(A)IFs/Ifo(B)IFo/Ifs(C)In/Ifs(D)In/Ifo (2) 同步发电机之激磁特性曲线与负载之功因有何关系? (3)同步发电机之外部特性曲线与负载之功因有何关系? (4)短路比与同步阻抗有何关系? (5)为何同步阻抗曲线(Zs-If曲线)为非直线? 十.实验心得: 十一.老师考评:
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- XXX 电机 机械 实习 报告