電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置三相同步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1、掌握三相同步電動(dòng)機(jī)的異步起動(dòng)方法。
2、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線。
3、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)的工作特性。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、三相同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)的原理及操作步驟。
2、三相同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線是怎樣的？怎樣作為無(wú)功發(fā)電機(jī)(調(diào)相機(jī))使用？
3、三相同步電動(dòng)機(jī)的工作特性怎樣？怎樣測(cè)��？
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、三相同步電動(dòng)機(jī)的異步起動(dòng)。
2、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2≈0時(shí)的V形曲線。
3、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2=0.5倍額定功率時(shí)的V形曲線。
4、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)的工作特性。
四、實(shí)驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
| 序 號(hào) | 型 號(hào) | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ03-1 | 電機(jī)導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測(cè)功機(jī) | 1件 |
| 3 | DQ14 | 三相同步電機(jī) | 1件 |
| 4 | DQ44 | 數(shù)/模交流電流表 | 1件 |
| 5 | DQ45 | 數(shù)/模交流電壓表 | 1件 |
| 6 | DQ25 | 智能型功率、功率因數(shù)表 | 1件 |
| 7 | DQ22 | 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表 | 2件 |
| 8 | DQ26 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 9 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 10 | DQ32 | 旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源 | 1件 |
| 11 | DQ31 | 波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板 | 1件 |
DQ22、DQ27、DQ45、DQ44、DQ25、DQ26、DQ32、DQ31、DQ22
DQ14同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN(V）=10V，IfN(A)=0.8A，絕緣等級(jí)E級(jí)。
3、三相同步電動(dòng)機(jī)的異步起動(dòng)
圖5-5 三相同步電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖
(1) 按圖5-5接線。其中R的阻值為同步電動(dòng)機(jī)ＭＳ勵(lì)磁繞組電阻的10倍(約90Ω)，選用DQ26上90Ω固定電阻。Rf選用DQ26上90Ω串聯(lián)90Ω加上90Ω并聯(lián)90Ω共225Ω阻值。Rf1選用DQ27上900Ω串聯(lián)900Ω共1800Ω阻值并調(diào)至最小。R2選用DQ27上900Ω串聯(lián)900Ω加上900Ω并聯(lián)900Ω共2250Ω阻值并調(diào)至最大。MS為DQ14(Y接法，額定電壓UN=220V)。
(2) 開(kāi)關(guān)S閉合于勵(lì)磁電源一側(cè)(圖5-5中為上端)。
(3) 將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至零位。接通電源總開(kāi)關(guān)，并按下“啟動(dòng)”按鈕。調(diào)節(jié)DQ32同步電機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)壓旋鈕及Rf阻值，使同步電機(jī)勵(lì)磁電流If約0.8A左右。
(4) 把開(kāi)關(guān)S閉合于R電阻一側(cè)(圖5-5中為下端)，向順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使升壓至同步電動(dòng)機(jī)額定電壓220伏，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，若不符合則應(yīng)調(diào)整相序使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合要求。
(5) 當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí)，把開(kāi)關(guān)S迅速?gòu)南露饲袚Q到上端讓同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組加直流勵(lì)磁而強(qiáng)制拉入同步運(yùn)行，異步起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)的整個(gè)起動(dòng)過(guò)程完畢。
4、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2≈0時(shí)的V形曲線
(1) 同步電動(dòng)機(jī)空載(軸端不聯(lián)接校正直流電機(jī)DQ19，直接與導(dǎo)軌相連)按上述方法起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)。
(2) 調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If并使If增加，這時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的定子三相電流I亦隨之增加直至達(dá)額定值，記錄定子三相電流I和相應(yīng)的勵(lì)磁電流If、輸入功率P1。
(3) 調(diào)節(jié)If使If逐漸減小，這時(shí)I亦隨之減小直至最小值，記錄這時(shí)MS的定子三相電流I、勵(lì)磁電流If及輸入功率P1。
(4) 繼續(xù)減小同步電動(dòng)機(jī)的磁勵(lì)電流If，直到同步電動(dòng)機(jī)的定子三相電流反而增大達(dá)到額定值。
(5) 在這過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)范圍內(nèi)讀取數(shù)據(jù)9～11組，并記錄于表5-10中。
表5-10 n= r/min； U= V； P2≈0
|
序 號(hào) |
定 子 三 相 電 流 I（A） |
勵(lì) 磁 電 流 If（A） |
輸 入 功 率 P1（W） |
|||||
| IA | IB | IC | I | If | PⅠ | PⅡ | P1 | |
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 4 | ||||||||
| 5 | ||||||||
| 6 | ||||||||
| 7 | ||||||||
| 8 | ||||||||
| 9 | ||||||||
| 10 | ||||||||
5、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2≈0.5倍額定功率時(shí)的V形曲線。
(1) 同軸聯(lián)接校正直流電機(jī)MG（按他勵(lì)發(fā)電機(jī)接線）作MS的負(fù)載。
(2) 按1方法起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，保持直流電機(jī)的勵(lì)磁電流為規(guī)定值( 50mA或100mA)，改變直流電機(jī)負(fù)載電阻R2的大小,使同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2改變。直至同步電動(dòng)機(jī)輸出功率接近于0.5倍額定功率且保持不變。
輸出功率按下式計(jì)算：
式中 P2=0.105nT2
n——電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
T2——由直流電機(jī)負(fù)載電流IF查對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩，N·m
(3) 調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If使If增加，這時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的定子三相電流I亦隨之增加，直到同步電動(dòng)機(jī)達(dá)額定電流，記錄定子三相電流I和相應(yīng)的勵(lì)磁電流If、輸入功率P1。
(4) 調(diào)節(jié)If使If逐漸減小，這時(shí)I亦隨之減小直至最小值，記錄這時(shí)的定子三相電流I、勵(lì)磁電流If、輸入功率P1。
(5) 繼續(xù)調(diào)小If，這時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的定子電流I反而增大直到額定值 。
(6) 在過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)范圍內(nèi)讀取數(shù)據(jù)9～11組并記錄于表5-11中。
表5-11 n= r/min； U= V； P2≈0.5PN
|
序 號(hào) |
定 子 三 相 電 流 I（A） |
勵(lì) 磁 電 流 If（A） |
輸 入 功 率 P1（W） |
|||||
| IA | IB | IC | I | If | PⅠ | PⅡ | P1 | |
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 4 | ||||||||
| 5 | ||||||||
| 6 | ||||||||
| 7 | ||||||||
| 8 | ||||||||
| 9 | ||||||||
| 10 | ||||||||
4、測(cè)取三相同步電動(dòng)機(jī)的工作特性
(1) 按1方法起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)。
(2) 調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流為規(guī)定值并保持不變。
(3) 調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流IF，同時(shí)調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If使同步電動(dòng)機(jī)輸出功率P2達(dá)額定值及功率因數(shù)為1。
(4) 保持此時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If及校正直流測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁電流恒定不變，逐漸減小直流電機(jī)的負(fù)載電流，使同步電動(dòng)機(jī)輸出功率逐漸減小直至為零，讀取定子電流I、輸入功率P1、輸出轉(zhuǎn)矩T2、轉(zhuǎn)速n。共取數(shù)據(jù)6～7組并記錄于表5-12中。
表5-12 U=UN= V； If= A； n= r/min
| 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 輸 入 | 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 輸 出 | ||||||||||
|
IA (A) |
IB (A) |
IC (A) |
I (A) |
PⅠ (W) |
PⅡ (W) |
P1 (W) |
cosφ |
IF (A) |
T2 (N·m) |
P2 (W) |
η (%) |
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、作P2≈0時(shí)同步電動(dòng)機(jī)V形曲線I=f(If)，并說(shuō)明定子電流的性質(zhì)。
2、作P2≈0.5倍額定功率時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線I=f(If)，并說(shuō)明定子電流的性質(zhì)。
3、作同步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線：I、P、cosφ、T2、η=f(P2)
六、思考題
1、同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)先把同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組經(jīng)一可調(diào)電阻R 構(gòu)成回路，這可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)在同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組電阻值的10倍，這電阻在起動(dòng)過(guò)程中的作用是什么？若這電阻為零時(shí)又將怎樣？
2、在保持恒功率輸出測(cè)取V形曲線時(shí)輸入功率將有什么變化？為什么？
3、對(duì)這臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的工作特性作一評(píng)價(jià)。