发电机特性试验和参数测量.doc

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1、第十六章发电机特性试验和参数测量第一节发电机空载特性试验一、概述发电机的空载运行工况，是指发电机处于额定转速，在励磁绕组中通入一定的励磁电流，而定子绕组中的电流为零时的运行状态。此时，励磁绕组中电流所产生的磁通可以分为气隙主磁通和漏磁通两部分。主磁通通过空气隙与定子绕组相交链，并在定子绕组中产生感应电势E。漏磁通仅与励磁绕组相交链。在这种条件下，定子绕组的感应电势置与其端电压U相等，即U＝E。设IE表示励磁电流，W表示匝数，则IEW就代表励磁绕组中的安匝数。因为匝数W一定，则主磁通φ及其在定子绕组中的感应电势E就取决于励磁电流的大小和磁回路的饱和程度。在空载试验后，取励磁电流

2、为横坐标，取端电压为纵坐标，即可得到关系曲线U＝f(IE)。发电机在空载运行条件下其端电压和励磁电流的关系曲线U＝f(IE)，称为发电机的空载特性曲线。空载特性曲线不仅表示了感应电势Z和励磁电流．IE的关系，同时也表示了气隙主磁通φ和励磁电流IE的关系。空载特性曲线常常用标么值来表示，即选定子额定电压UN为电压基准值，选空载试验时对应于定子额定电压的励磁电流IEO为电流基准值。空载特性是发电机的最基本特性之一，由此可求出发电机的电压变化率ΔU％、同步电抗Xd；短路比及和负载特性等。在求取此特性的同时，还可以检查发电机三相电压的对称性和进行定子绕组匝间绝缘试验。二、测量方法(一

3、)试验接线发电机空载特性试验接线如图l6-l所示。367(二)试验步骤(1)按图16—1在发电机转子回路和定子回路接入各种表计，包括定子电压表、频率表、在标准分流器(O.2级)上接测量励磁电流的毫伏表、在励磁回路上接的励磁电压表，将励磁电阻调至最大值位置。(2)将电压调节器、强励装置退出运行，差动、过流、接地保护装置投入运行。(3)启动原动机至额定转速且维持不变。(4)电机在空载状态下，合上磁场开关，先慢慢调节励磁，使电压升至额定值，然后缓慢减少励磁，测下降曲线，在降压过程中可分10个点，分别记录各表计读数，直到电压降到零。再进行第二次升压，测上升曲线，也分l0个点读数，直至

4、升到1.3UN，有匝间绝缘的发电机，在1.3UN试验电压下应持续5min；随即将电压下降。(5)励磁电流降至最小值后，断开磁场开关，发电机仍应保持额定转速，然后在定子绕组出线端的电压互感器二次侧测量电压，按变比计算定子残压值。也可用绝缘棒将足够量程的高内阻电压表直接搭到发电机出线上测量残压值。(三)注意事项(1)合上磁场开关后，应慢慢升压，当电压升至额定电压的20％时，检查三相电压是否平衡，且巡视发电机等设备是否正常。(2)在测取上升和下降曲线时，励磁电流大小只能沿一个方向调节，严禁中途反向。否则由于磁滞作用，将影响试验结果。(3)调节励磁到一定数值，待表计指针稳定后进行读表

5、，并要求所有表计同时读取。(4)在发电机出线上测量定子残压时，必须做好安全措施，例如磁场开关应在断开位置，测量人员要戴绝缘手套并利用绝缘棒测量定子残压值。所使用仪表应是多量程的高内阻交流电压表。(5)试验时发现异常现象应立即停止试验，及时查明原因。(四)试验结果分析(1)将各仪表读数换算成实际值，其中定子电压应取三相电压的平均值。(2)试验过程中转速应稳定，否则所测电压应按下式换算到额定转速之电压值U=Um(16—1)式中Um——实测电压，V；nN——额定转速，r／min；nm——实测转速，r／min。(3)将整理的数据，绘制空载特性曲线。由于铁芯磁滞的影响，曲线上升支和下降

6、支不是重合的，应取平均值，该平均值绘制的曲线即为空载特性曲线。(4)根据所得空载特性曲线与出厂数据和历年的数据进行比较。如所得曲线比历年数据降低得多，即说明转子绕组可能有匝问短路缺陷。第二节发电机短路特性试验一、概述发电机短路特性是指发电机的转速n为额定转速，电枢绕组的端电压为零时电枢电流和励磁电流的关系Ik＝f(IE)。367发电机三相对称稳定短路工况；是指发电机处于额定转速下，转子绕组通入一定的励磁电流，定子绕组的电压为零时的运行状态。短路试验时，定子电压U＝0，限制短路电流的仅是发电机的内部阻抗。由于一般发电机的电枢电阻远小于同步电抗，所以短路电流可认为是纯感性的，即φ

7、90°，于是电枢磁势基本上是一个纯去磁作用的纵轴磁势，即Fa＝Fad而Faq＝0。各磁势的相量图如图16—2所示。从图16—2可见，各磁势相量都在一条直线上，合成磁势是δ＝E十ad，其中E是转子电流产生的激磁磁势，利用空载特性即可由气隙合成磁势求得合成电势Eδ。由于U＝0，所以δ＝+ra+jXδjXδ(16—2)式中ra——发电机的定子电阻，Ω;Xδ——发电机漏抗，Ω。可见，发电机短路时的合成电势只等于漏抗压降，所以对应的气隙合成磁通很小，其磁路处于不饱和状态。因此励磁电流变化时，合成电势和对应的短路电