实验十一 三相同步发电机的并联运行
一、实验目的
1．掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件和操作方法。 2．掌握三相同步发电机与电网并联运行时有功和无功率的调节。
二、预习要点
1．三相同步发电机投入电网并联运行时，必须满足哪些条件？如何满足这些条件？不满足这些条件将产生什么后果？
2．三相同步发电机投入电网并联运行时，如何调节有功功率和无功功率？并说明其物理过程。
三、实验设备与仪表
1．三相同步发电机 1台 2．直流电动机 1台 3．交直流电压表 4台 4．交直流电流表 5台 5、功率因素表 1台 6、可调电阻器 3台 7、电阻器 1台 8、三相同步指示灯 1组 9、转速测试表 1台
四、实验项目
1．用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2．用自同步法将三相同步发电机抽入电网并联运行。 3．三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。
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4．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。 (1)测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。
(2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。
五、实验说明
1、三相同步发电机与电网并联运行应满足的条件是，发电机电压的相序与电网一致，发电机端电压的大小和相位与电网相同，发电机电压的频率与电网相同。除第一点必须满足外，实验中庆调节发电机电压和频率与电网尽可能接近时再投入并联运行。
2、用作三相同步指示灯的额定电压应按二倍发电机额定电压选取。 3、进行无功功率调节的操作过程中，发电机励磁电流不可欠励太多，以防止发电机失步。
六、实验线路及操作步骤
实验接线如图11-1所示。
1．用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行 三相同步发电机与电网并联运行时必须满足的条件如下： (1)
羰电压与电网电压大小和相位相同，即EoⅡ=U1； (2)
的频率与电网频率相同，即fⅡ=f1； (3)
与电网的相序相同。
本实验灯光旋转法接线，即指示灯按图11-1接线。图中电压表与指示灯（两只指示灯串联）应按2倍电网额定电压选择，苦味电压表分别测量发电机电压和电网电压时，则电压表的量程只按电网额定电压选择。
合上开关KM2，启动原动机（并励直流电动机），使同步发电机的转速接近额定值；调节同步发电机的励磁电流，使同步发电机的羰电压等于电网电压；按灯光旋转法接线时，若三相相灯集资明灭形成旋转灯光，则表示发电机与电网的相
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发电机
发电机
发电机
序相同。如发现三相的相灯同时发亮，同时熄灭，这说明发电机与电网的相序不一致，应将开关KM1打开，然后将发电机（或电网）任意两相互换，使相序一致；当发电机转速接近同步转速，发电机羰电压与电网电压相等或接近，各相灯光依次明灭而旋转的速度达到最慢，待直接相连的一相（即A相）灯光熄灭时，立即合上S1，把同步发电机投入电网并联运行。
图11-1准同步法同步发电机与电网并联实验接线图
2．三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节 实验接线同图11-1。
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在同步发电机并入电网后，同时调节同步发电机的励磁电流和直流电动机的励磁电流，使同步发电机电枢电流接近零，这时相应的同步发电机的励磁电流
Ⅰf=Ⅰf0。保持Ⅰf=Ⅰf0不变，调节直流电动机的励磁电流，使同步发电机的输出功率P2增加，在同步发电机的电枢电流从接近于零增大到额定电流范围内，测取发电机的三相电流、三相功率和功率因数共5～6组数据，记录于表11-1中。
表11-1 n=nN=1500r/min，U=UN=380V,If0= A
序号 1 2 3 4 5 6 7
输出电流 Iu（A） 0.6 1.0 1.6 2.0 2.5 3.2 3.8 Iv（A） 0.6 1.0 1.6 2.0 2.5 3.2 3.8 Iw（A） 0.6 1.0 1.6 2.0 2.5 3.2 3.8 I（A） 0.6 1.0 1.6 2.0 2.5 3.2 3.8 输出功率 P(W) 0 400 880 1200 1520 1960 2240 功率因数 cosφ 0 0.608 0.836 0.912 0.924 0.931 0.896 表中，Ⅰ=（Ⅰu+Ⅰv+Ⅰw）/3；P2=3P1。
4.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节
（1）测取当输出功率等于零（P2≈0）时三相同步发电机V形曲线 实验接线图11-1。
在同步发电机并入电网后，调节直流电动机的励磁电流，使同步发电机的输出功率P2≈0。
在保持P2=0条件下，增加同步发电机的励磁电流Ⅰf，使同步发电机的电枢电流增加到6.7A额定值，记录此点的励磁电流、电枢电流，然后减少同步发电机的励磁电流Ⅰf，使发电机的电枢电流减小到最小值，并记录此点数据，继续减小发电机的励磁电流，则电枢电流又将增大，直到接近额定值，在这个过励和欠励的范围内测取5～6组数据，记录于表11-2中。
注意：在实验的过程中，电流应单方向调节。
表11-2 n=nN=1500r/min，U=UN=380V, P2≈0, PI≈ A
序号 1 2 3 三相电流 Iu（A） 0.7 3.5 6.8 Iv（A） 0.7 3.5 6.8 Iw（A） 0.7 3.5 6.8 第 34 页 共 42 页
励磁功率 I（A） 0.7 3.5 6.8 If（A） 2.5 4.5 6.5 4 5 1.6 3.7 1.6 3.7 1.6 3.7 1.6 3.7 1.8 0.6
表中，Ⅰ=（Ⅰu+Ⅰv+Ⅰw）/3。
（2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线 调节直流电动机的励磁电流，使同步发电机的输出功率P2=0.5倍额定功率。在保持P2=0.5PN条件下，增加同步发电机的励磁电流，使同步发电机电枢电流增加至接近额定值，记录此点的励磁电流，电枢电流和功率因数；然后减小发电机的励磁电流，使发电机的电枢电流减小到最小值，并记录此点数据，继续减小同步发电机的励磁电流，则电枢电流又将增大，直至接近额定值，但不可欠励过多，以防同步发电机失步，若出现失步，应立即增加发电机励磁电流，以便牵入同步，同时注意电枢电流不应超过额定值。在这个过励和欠励的范围内测取5～6组数据，记录于表11-3中。
注意：在实验的过程中，电流应单方向调节。
表11-3 n=nN=1500r/min，U=UN=380V, P2≈0.5PN(PI≈0.17PN)
序号 1 2 3 4 5 三相电流 Iu（A） 2.3 3.9 6.9 4.2 5.5 Iv（A） 2.3 3.9 6.9 4.2 5.5 Iw（A） 2.3 3.9 6.9 4.2 5.5 I（A） 2.3 3.9 6.9 4.2 5.5 励磁电流 If（A） 3.1 4.7 6.7 1.3 0.6 功率因数 cosφ 0.991 0.584 0.330 0.543 0.414 表中，Ⅰ=（Ⅰu+Ⅰv+Ⅰw）/3；P2=3P1。
七、实验报告
1、试叙述三相同步发电机投入电网时，若不满足投入电网并联运行条件将引起什么后果？
答：当发电机的电压和电网不相等，频率不相等或相位不一致时，将会在发电机中产生很大的电流，可能导致电机烧毁。
2、试说明三相同步发电机投入电网并联运行时，有功功率和无功功率的调节方法。
答：有功功率调节调节的方法是保持If=If0不变，调节直流电动机的励磁
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