Анализ и обработка результатов измерений

Испытания трехфазного синхронного генератора

Подготовка к работе

Трехфазные синхронные генераторы в настоящее время являются основным источником электрической энергии в мире. Мощность одного генератора может варьироваться от десятков ватт до сотен киловатт у генераторов, установленных на крупных электрических подстанциях.

Синхронная машина в обычном исполнении состоит из статора, на котором размещена трехфазная обмотка, и ротора, где расположена обмотка возбуждения (или постоянные магниты). Ротор выполняется явнополюсным (с выступающими полюсами) или неявнополюсным (с равномерно распределенной обмоткой возбуждения). Быстроходные неявнополюсные генераторы называют турбогенераторами, поскольку они приводятся во вращение газовой или паровой турбиной, тихоходные явнополюсные генераторы называют гидрогенераторами и имеют приводом гидротурбину.

Целью работы является исследование характеристик трехфазного синхронного генератора в режимах холостого хода, нагрузки и короткого замыкания.

Программа работы

I. Экспериментальная часть

1. Снять характеристику холостого хода E ₁₀= f (I ₂) при I ₁=0, n =const.

2. Снять индукционную нагрузочную характеристику U ₁= f (I ₂) при I ₁=const, cosφ=0, n =const.

3. Снять внешние характеристики U ₁= f (I ₁) при I ₂=const, cosφ=const, n =const при увеличении нагрузки для:
- чисто активной нагрузки (cosφ=1);
- чисто индуктивной нагрузки (cosφ=0);
- активно-индуктивной нагрузке (cosφ=0,8).

4. Снять регулировочные характеристики I ₂= f (I ₁) при U ₁=const, cosφ=const, n =const для тех же видов нагрузки, что и в п.3.

5. Снять характеристики трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания I _1к(3), I _1к(2), I _1к(1)= f (I ₂) при n =const.

Анализ и обработка результатов измерений

1. Построить на одном графике в относительных единицах опытную характеристику холостого хода и «нормальную» характеристику холостого хода для явнополюсных машин, провести их сравнение.

2. Построить на одном графике характеристику холостого хода и индукционную нагрузочную характеристику. По характеристикам построить реактивный треугольник и найти расчетное индуктивное сопротивление X _p в относительных единицах. Определить по характеристике холостого хода ток холостого хода I ₂₀, соответствующий номинальному напряжению.

3. Построить на одном графике внешние характеристики для трех видов нагрузки и определить относительное падение напряжения Δ U % при номинальном токе нагрузки. Сравнить характеристики и дать объяснения их различия.

4. Построить на одном графике регулировочные характеристики для трех видов нагрузки, определить ток возбуждения I ₂ в относительных единицах для номинального тока нагрузки I ₁= I _1н. Сравнить значения токов возбуждения для разных видов нагрузки при I ₁= I _1н и объяснить различия.

5. Построить характеристики короткого замыкания, определить токи трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания при I ₂= I ₂₀. Сравнить их и дать объяснения их различия.

6. Построить в относительных единицах векторную диаграмму неявнополюсной машины с учетом насыщения для относительного значения тока нагрузки I ^*₁=1, cosφ=0,8. Определить по диаграмме относительный ток возбуждения I ^*₂ и падение напряжения Δ U %, сравнить их со значениями, определенными из опыта.