實驗二、同步發電機綜合實驗三相同步發電機并網運行一、 實驗目的1、 學習三相同步發電機投入并網運行的方法2、 測試三相同步發電機并網運行條件不滿足時的沖擊電流3、 研究三相同步發電機并網運行時的靜態穩定性4、 測試三相同步發電機突然短路時的短路電流二、 實驗原理1、 同步發電機并網運行a、 雙方應有相同的相序b、 雙方應有相同的電壓c、 雙方應有相同的或接近的頻率d、 雙方應有相同的電壓初相位所以，在并網之前用電壓表來測得匯流排的電壓和正待并列的發電機的端電壓的差值，其值大小反應了兩端的電壓差。調節發電機的勵磁電流，使雙方的電壓相等。 其次，調節原動機的輸入的機械功率的大小，就可使發電機的頻率和電網的頻率達到一致。 相序的統一，一號發電機可以用調整電網的相角來完成，二號的相序通過調節發電機原動機的機械功率來一致。2、 同步電機的靜態穩定性所謂同步發電機的靜態穩定性指發電機在某個運行下，突然受到小干擾，能恢復原來的運行狀態。發電機能否保持同步運行的能力（靜態穩定性），決定于發電機離開同步速度時，功角的變化所引起的電磁功率增量對轉子的作用。當功角增大時，電磁功率增量大于零，功角減小時，電磁功率增量小于零。這樣，就可以保持其以同步轉速運行。3、 同步電機突然短路短路前電路處于穩態，當在某點發生三相短路，整個電路將分成兩個獨立的回路，與電源連接的回路會達到新的穩態值，另一部分電流將會逐步衰減到零。即為突然短路。4、 短路沖擊電流短路電流最大可能的瞬時值稱為沖擊電流，主要用來校驗電氣設備的電動力穩定度。三、 實驗線路四、 實驗結果及分析1、在短路器斷開的情況下，測出電網和發電機的電壓波形并找到并網條件滿足的點，確定并網的時間，進行并網實驗，測試并網時的沖擊電流原動機的輸入參數并網時的波形及沖擊電流的波形分析：由實驗結果可以得到，滿足并聯條件的點為（0，0.083 ）（0,0.93）；并網的時間為t=5.14s;并網試驗后的最大沖擊電流約為6000A.平穩后的電流僅為650A左右。1、調整發電機的運行條件，分別在初相位不同時和電壓幅值不同時，進行并網實驗，測試并網時的沖擊電流。實驗參數（1）幅值相同，相位不同時并網參數結果分析：t=3.895s時沖擊電流最大值大于150000A，平穩時也在正負3000左右，由于相位差和幅值差導致壓差，當相位差為180度時沖擊電流達到最大。（2）相位相同但幅值不同時并網結果分析：t=0.22s時，幅值不同。沖擊電流達到3000A以上，品穩時也在2000A左右，此時的壓差只由幅值差引起，故沖擊電流小于實驗（1）的。在實驗時，在并網點找出初相位不同時，電壓幅值不同時的相應時間，再把此時間設置為并網時間，并得到相應的沖擊電流圖像，讀出相應的沖擊電流值。3、對并網運行的發電機進行有功功率和無功功率的調整，測試功角隨之變化的過程。 實驗參數及實驗結果(1)改變有功功率時, 無功功率不變分析：其中藍色線段表示功角；紅色線段表示有功輸出；黃色線段表示有功輸入；紫色線段表示勵磁電流；綠色線段表示無功輸出。實驗中，改變有功功率時，即改變原動機的輸入機械功率，因沒有相應的改變勵磁電流，仍為time(s)0,Amplitude0.93，所以其無功功率也相應的改變，將原動機輸入設置為time(s)0 6 8 10 12 14， Amplitude0.083 0.2 0.5 0.7 0.8 1.0 得到了如圖中所示的各曲線，可以容易的看出勵磁線不變，因沒有改變勵磁電流，其功角隨著有功功率的增大而逐漸增大，輸入與輸出都相應的增大，不過因為損耗，輸出曲線有波動而且一直都低于輸入曲線，然而無功相應減小。(2)有功功率不變，改變無功功率時分析：其中藍色線段表示功角；紅色線段表示有功輸出；黃色線段表示有功輸入；紫色線段表示勵磁電流；綠色線段表示無功輸出。改變無功功率時，即僅改變勵磁電流的輸入，根據的輸入數據設置（time：0 6 8 10 12 14 Amplitude：0.1 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0），且原動機輸入仍為time0,Amplitude0.083得到如上圖所示。從圖中可以看出功角隨著勵磁電流的增加減小，有功輸入與輸出，無功輸出都相應的增加。總結：功角隨著原動機的輸入機械功率增加而增加，隨著勵磁的增大而減小。即隨著有功功率的增加，功角增大；隨著無功功率的增大，功角減小。四、測出發電機失步后的各物理量變化過程實驗參數和實驗結果結果分析：發電機失步，即是使電流標幺值的跨度增大。由上面圖一可知，發電機失步后，對各個參數都會有影響，但是最明顯的是對功角的影響，可以由圖看出，當電流標幺值增長的跨度增大時，功角明顯增大；在圖二中，因其實勵磁電流標幺值增大的跨度增大，由實驗三可知，功角下降得很明顯。所以，當發電機失