电流，可以改变同步发电机的有功功率输出；无功功率的调节方法是调节同步发电机的励磁电流，可以改变同步发电机的无功功率输出。
3、绘出P2≈0和P2≈0.5PN时同步发电机的V形曲线并加以说明。
八、思考题
1．试说明用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时，先把同步发电机的励磁绕组与10倍励磁绕组电阻组成闭合回路的作用；附加电阻值太大或太小有什么缺点？
答：串联电阻太小，则会产生很大的电流烧毁绕组，且电机的起动转矩小；串联电阻太大则迁入转矩小，也不能起动电机。
2．三相同步发电机与电网并联运行调节无功功率时，除了调节同步发电机的励磁电流外，为何还要同时调节直流电动机的励磁电流？
答，调节直流电机的励磁电流的目的是为了保持发电机的转速不变，即电压频率恒定。
3．自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时，先把发电机带动到接近同步转速，若发电机实际转速与同步转速相差太多，将产生什么后果？
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答：当发电机实际转速与同步转速相差太多时，绕组中会感应出很高的单相电动势。
实验十二 三相同步电动机
一、实验目的
（1）熟悉三相同步电动机的异步起动方法。
（2）掌握三相同步电动机V形曲线及工作特性曲线的测取方法。
二、实验内容
（1）三相同步电动机的异步起动。
（2）测取三相同步电动机V形曲线I1=f（If）。
（3）测取三相同步电动机工作特性曲线I1、T2、cosφ、η=f(P2)。
三、实验设备与仪表
（1）三相调压器 1台 （2）功率表 2块 （3）凸极式三相同步电动机 1台 （4）功率因数表 1块 （5）交流电流表 3块 （6）交流电压表 1块 （7）直流电压表 2块 （8）转速表或测速仪 1台 （9）直流电流表 2块 （10）可调电阻器 3台 （11）涡流测功机 1台 或电机及电气技术实验装置 1台
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四、实验预习内容
（1）了解三相同步电动机异步起动的原理。
（2）了解三相同步电动机异步起动和测取V形曲线的实验线路。 （3）预习三相同步电动机的V形特性曲线及测取的条件。 （4）预习三相同步电动机的工作特性及测取的条件。
五、实验说明
（1）三相同步电动机的负载用直流发电机带灯箱作为负载。
（2）三相同步电动机的定子绕组为△联结，测量电动机三相功率可以用“二表法”或“三表法”，用一个电压表通过电压转换开关测量电动机三相电压。
（3）起动前应注意电动机转向是否符合规定的方向，同时将电流表、功率表和功率因数表的电流圈短接，以免起动时冲击电流损坏仪表。
（4）起动时电动机转子励磁回路不允许开路，应在转子励磁回路患联一个限流电阻R，其阻值约为转子绕组电阻的8-10倍。
六、实验操作方法
三相同步电动机的实验线路如图12-1所示，同步电动机MS的转子与直流发电机转子机械连接。
1、三相同步发电机的异步起动
（1）断开涡流测功机电源开关Q4，将同步电动机转子励磁回路双向开关Q2投向电阻R侧位置，使三相同步电动机的转子经串联电阻R成为闭合回路，闭合电动机转子励磁电源开关Q3。
（2）将调压器T输出电压置于零值位置，闭合电源开关Q1起动同步电动机，调节调压器逐步增加电动机端电压直至U=UN为止。
（3）待电动机转速上升至额定转速附近时，迅速将双向开关Q2投向接通转子励磁电流的位置，使电动机牵入同步。同时调节励磁回路电阻Rf1，使电动机电枢电流I达最小值，完成起动过程。
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图12-1 三相同步电动机的实验线路
2、测取三相同步电动机的V形曲线 （1）输出功率P2≈0时的V曲线
1）在按上述步骤起动同步电动机后，保持电动机端电压U=UN、频率f=fN和输出功率P2≈0（空载）不变。
2）调节同步电动机励磁回路电阻Rf1使励磁电流If增加，此时电动机电枢电流也随之增加，直至电枢电流达到I1=IN为止，电动机处于过励状态。
3）调节同步电动机励磁电流If使之逐步减小，此时电动机电枢电流以也随之减小，直至电枢电流达到最小值I1=Imin。记录该点的励磁电流If及电枢电流I1数据，该点是V形曲线中的最低点。
4）继续减小同步电动机的励磁电流If，此时电动机电枢电流反而增加，直至电枢电流达到I1=IN为止，电动机处于欠励状态。
5）在以上三相同步电动机处于过励和欠励的状态过程中，读取励磁电流If、电枢电流I1和输入功率P1的数据，共各读取5-6组，将所读数据记入表12-1。
（2）输出功率P2≈0.5PN时的V形曲线
1）按前述方法起动同步电动机。给直流发电机加上负载，使同步电动机加
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载，在电动机端电压U=UN和频率f=fN的条件下，并保持同步电动机输出功率P2≈0.5PN不变。
2）重复上述实验步骤，读取同步电动机励磁电流If、电枢电流I1及输入功率P1的数据，对过励和欠励状态各读取5-6组，将所读数据记入表12-2。
表12-1 P2≈0时的V形曲线实验数据 U=UN，n= 1500r/min 序号 1 2 3 4 5 I/A IA 6.7 3.6 1 2.5 5 IB 6.7 3.6 1 2.5 5 IC 6.7 3.6 1 2.5 5 I1 6.7 3.6 1 2.5 5 If/A If 6.3 4.5 2.3 1.2 0.6 注：表中，I1=（IA+IB+IC）/3为电枢电流平均值，P1= PI + PⅡ为三相输入功率。
表12-2 P2≈0.5PN时的V形曲线实验数据 U=UN，n= 1500r/min 序号 1 2 3 4 5 I/A IA 6.7 4 2.9 3.9 5 IB 6.7 4 2.9 3.9 5 IC 6.7 4 2.9 3.9 5 I1 6.7 4 2.9 3.9 5 If/A If 5.85 4 2.5 1.5 1 注：表中，I1=（IA+IB+IC）/3为电枢电流平均值，P1= PI + PⅡ为三相输入功率。
七、实验报告与要求
（1）绘出三相同步电动机异步起动、测取V形曲线和工作特性曲线实验的实际接线图，列出被试同步电动机的主要额定数据。
答：实验接线图如图12—1
（2）根据实验数据绘出P2=0和P2≈0.5PN时的同步电动机V形曲线I1=f（If）。
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八、实验思考
1）三相同步电动机异步起动时，为什么转子励磁回路不允许开路或直接短接？
答：因为三相同步电动机异步起动时，将会在转子的励磁回路中感应出电动势，开路的时候将可能导致绝缘击穿，直接短路将会产生很大的短路电流烧坏励磁绕组。
2）三相同步电动机的V形曲线是在什么条件下测出的？为什么同步电动机功率因数可以人为进行调节？
答：V形曲线是在保持有功输出不变的条件下，改变转子励磁电流时测出的电枢电流I的曲线；当调节励磁电流时，由于有功输出没变而定子电流发生了变化，这样功率因数就发生了改变。
3）在保持电动机恒功率输出条件下测取V形曲线时，三相同步电动机的输入功率有什么变化？
答：输入的有功功率几乎没有什么变化，因为发电机的有功输出没有发生变化。
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