实验四 三相突然短路法测定同步发电机参数
一．实验目的
1. 学习并掌握同步发电机d轴稳态、暂态、次暂态参数的测量方法。 2. 掌握电压、电流波形的录取方法。
3. 通过实验报告整理，使之在波形处理、数据整理方面得到训练。
二．实验接线与原理
利用三相突然短路法测定同步发电机参数实验接线如图4-1 所示。
图4-1三相突然短路实验接线图
由暂态分析可知，无载下同步发电机三相突然短路时，定子电流可近似表达为
?UU??t/T'd?UU??t/T\d??U???'?ei(t)=???'??e??xdxdx\dxdxd??????2cos (ωt+θ0)+
2Ux\dcosθ0e
?t/Ta
式中 U —短路前发电机无载电压有效值
θ
0
—短路时初相角
Td’—定子短路时转子回路暂态时间常数 Td”— 定子短路时转子回路次暂态时间常数 Ta—定子回路时间常数
同步发电机无载三相突然短路实验，是测定发电机同步电抗Xd、暂态电抗Xd’、次暂态电抗Xd’、定子绕组短路时励磁绕组时间常数Td’、定子绕组短路时阻尼绕组时间常数Td”、定子绕组时间常数Ta的较好的方法。在一般情况下，只需测定发电机的不饱和值。可在额定电压的25%下进行三相短路实验。若需测定发电机的饱和值，可在额定电压的1.05倍下进行三相短路实验。三相突然短路法是测定同步发电机直轴参数的重要方法，一次实验可测得全部直轴参数。但由于对发电机的冲击较大，一般采用较少。在制造厂进行定型实验或验收需要
26 对发电机的强度进行校验时，可采用此法。
三．实验项目与方法
1. 按图接线。励磁为直流电压，可采用电阻分压的方法。直流电源由实验室提供。直流电流表用以监视励磁回路电流IL。
电枢回路电压表用以测量设定电压U0，电流表用以测量短路电流稳态值IK?,均为有效值。将三相电流接到波形记录仪的电流变换器上。发电机三相绕组经开关DL进行短路。开关DL应有足够的容量，且三相触头闭合应保证同时。
2. 启动发电机到额定转速，调节励磁使电压为设定值，一般为额定电压的25%，记录电压值U0。
3. 设定波形记录仪，以便能准确录取电流波形。波形记录仪使用见《附一DF1024波形记录仪使用介绍》。
4. 闭合开关DL，录取三相短路电流波形。电流稳定后，读取并记录电流表电流IK?，并断开开关DL，使电压恢复到设定值。
5. 保存录取的短路电流波形。 6. 打印所录短路电流波形图。
图4-2三相突然短路电流波形图
27 四．实验报告
1. 按下述方法把录取的短路电流波形转换为数据填入表4-1中。
三相突然短路电流波形如图4-2 所示，将录取的短路电流波形各峰值平滑地连接起来，就是短路电流的上下包络线，将短路电流包络线与时间的关系转换成数据填入表4-1。
表中短路电流的周期分量和非周期分量可按下列方法分开：
取任一时刻上下包络线的纵坐标值，两者代数和的一半就是该时刻的非周期分量，两者代数差的一半就是该时刻的周期分量。再求出三相周期分量的平均值。
短路电流的暂态分量和次暂态分量之和ΔI k’ (t) +ΔI k” (t)，可从短路电流周期分量平均值减去稳态短路电流(峰值)求得。以上数据填入三相短路实验数据表中。
表4-1三相突然短路实验数据表 U0= IK?= 时间 (毫秒) A相包络线 B相包络线 C相包络线 非周期分量 周期分量 周期分量平均值 ΔI k(t) +ΔI k(t)
’ ” 上 下 上 下 上 下 A相 B相 C相 A相 B相 C相 2. 按下述方法及公式求取发电机的参数 Xd、 Xd’、 Xd”、Td’ 、 Td”、Ta。
三相突然短路电流中暂态分量和次暂态分量均是按指数随时间衰减的，因此衰减时间与暂态电流和次暂态电流应是对数关系。半对数坐标纸的纵坐标是按对数制作的，横坐标是按等份制作的，所以一般采用半对数坐标纸绘制该曲线来求取时间常数。作图时只要把ΔI k’ (t) +ΔI k” (t)的数值和对应时间直接绘在半对数坐标纸上就可以了。
把ΔI k’ (t) +ΔI k” (t) 绘制在半对数坐标纸上。此曲线大部分为一条直线，如图4-3所示。 将直线部分延伸到与纵坐标轴相交，交点即为短路电流的暂态分量初始值ΔI k’(0)，该曲线即为暂态分量曲线ΔI k’ (t)。暂态分量ΔI k’ (t)衰减到初始值的0.368倍所需时间即为暂态
28 时间常数Td。
短路电流次暂态分量ΔI k(t)由半对数坐标纸上的曲线ΔI k(t) +ΔI k(t)与暂态分量曲线ΔI k’ (t)之差求得。将短路电流次暂态分量绘制在半对数坐标纸上，如图4-3所示。曲线与纵 坐标轴的交点即为次暂态分量的初始值ΔIK”(0)，次暂态分量ΔI k” (t)衰减到初始值的 0.368倍所需时间即为次暂态时间常数Td”。
将各相短路电流的非周期分量绘制在半对数坐标纸上，并将这些曲线各自延伸到纵坐标轴上，与纵坐标的交点即为短路电流非周期分量的初始值，各自衰减到初始值的0.368倍所需时间的平均值即为定子绕组时间常数Ta。
利用求得的暂态和次暂态电流初始值，可求出发电机的电抗值
Xd=Xd=Xd=
式中 U0 —短路前发电机无载运行时线电压有效值
IK? —稳态短路电流有效值
ΔI k’(0) —短路电流暂态分量初始有效值 ΔIK”(0) —短路电流次暂态分量初始有效值
”
'
”
’
”
’
UO3IK? UO3(IK??ΔΙ'K(0))
UO3(IK??ΔΙ'K(0)?ΔΙ\K(0))五．预习要求
1. 掌握同步发电机参数的物理意义。
2. 掌握同步发电机无载时机端三相突然短路，电流过渡过程的特征。 3. 了解录波器的原理和使用方法。
29 实验五 电压恢复法测定同步发电机参数
一．实验目的
1. 学习并掌握同步发电机d轴暂态、次暂态参数的测量方法。 2. 掌握电压、电流波形的录取方法。
3. 通过实验报告整理，使之在波形处理、数据整理方面得到训练。
二．实验接线
利用电压恢复法测定同步发电机参数实验接线如图5-1 所示。
图5-1电压恢复法实验接线图
三．实验项目与方法
1. 按图接线。励磁可采用电阻分压的方法，由实验室直流电源提供。直流电流表用以监视励磁回路电流IL。
电枢回路电压表用以测量设定电压U，电流表用以测量短路电流IK，均为有效值。将线电压引到录波器电压传感器。发电机三相绕组经开关DL进行短路，开关DL应有足够的容量。
2. 启动发电机到额定转速，调节励磁使电压为设定值（一般为0.7Un），记录电压值 U及对应的励磁电流IL。
3. 设定波形记录仪，以便能准确录取电压波形。波形记录仪使用见《附一 DF1024波形记录仪使用介绍》。
4. 将励磁电流退到零后再将开关DL短路。调节励磁到记录的IL。记录短路电流有效值IK。
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