发电机测控柜说明书

1、发电机测控柜发电机测控柜说说明明书书目目 录录第一章第一章 实验的基本要求和安全操作说明实验的基本要求和安全操作说明 .1第一节 实验的基本要求.1第二节 实验安全操作说明.2第二章第二章 发电机测控柜操作实验发电机测控柜操作实验 .2第一节 直流电动机微机调速装置操作实验.3第二节 同步发电机微机励磁调节装置操作实验.3第三章第三章 发电机特性实验发电机特性实验 .5第一节 发电机运行方式实验 .5第二节 逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验 .6第三节 同步发电机强励实验 .7第四节 欠励限制实验 .7第五节 过励限制实验 .8第六节 伏赫限制实验 .8第七节 发电机空载特性实验 .9第八节 发电

2、机负载特性试验 .10第九节 发电机外特性实验 .11第十节 发电机调整特性实验 .11第十一节 发电机短路特性实验 .12第十二节 单机带负荷实验.13第四章第四章 注意事项注意事项 .14附录一附录一 直流电动机微机调速装置使用说明书直流电动机微机调速装置使用说明书 .15附录二附录二 微机励磁调节装置使用说明书微机励磁调节装置使用说明书 .18第一章第一章 实验的基本要求和安全操作说明实验的基本要求和安全操作说明第一节第一节 实验的基本要求实验的基本要求电力系统综合自动化实验平台的实验目的在于使学生掌握系统运行的原理及特性，学会通过故障运行现象及相关数据分析故障原因，并排除故障。通过实验

3、使学生能够根据实验目的、实验内容及测量数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列具体要求。一、实验前的准备一、实验前的准备实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应该预习，才能对实验目的、步骤、结论和注意事项等做到心中有数，从而提高实验质量和效率。预习应该做到：1.复习教课书有关章节内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。2.认真学习实验指导书，了解本次实验目的和内容，掌握实验原理和方法，仔细阅读实验安全操作说明，明确实验过程中应注意的事项。3.实验前应写好预习报告，其中应包括实验内容

4、，实验步骤、数据记录表等，经教师检查确认做好了实验前的准备工作，方可开始实验。认真做好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，保护人身安全、实验设备安全和提高实验质量等都是非常重要。二、实验的进行二、实验的进行在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点：1.预习报告完整，熟悉设备实验开始前，指导老师要对学生的预习报告做检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。指导老师要对实验设备做详细介绍，学生必须熟悉本次实验所用的各种设备，明确这些设备的功能与使用方法。2.建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行，每组人数可有老师

5、安排，不少于 3 人。实验进行中，机组的运行控制，数据记录等工作都应该有明确的分工，以保证实验操作协调，实验数据准确。3.试运行在正式实验开始之前，先熟悉仪表的操作，然后按一定的规范通电接通电力网络，观察所有表计是否正常。如果出现异常，应该立即切断电源，认真检查并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。4.测量数据预习时应该对所测数据的范围做到心中有数。正式实验时，根据实验步骤逐次测量数据。5.认真负责，实验有始有终实验完毕后，应请指导老师检查实验数据。经指导老师认可后，关闭所有电源，并把实验中所用的物品整理好，放至原位。三、实验总结三、实验总结这是实验的最后阶段，应对实验数据进行整理、绘制

6、波形和图表，分析实验数据并撰写实验报告。每位实验参与者要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，而应用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。实验报告是根据实测数据和在实验中观察发现的问题，经过自己分析研究或者分析讨论后写出的实验总结和心得体会，应简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。第二节第二节 实验安全操作说明实验安全操作说明为了顺利完成电力系统综合自动化实验平台的全部实验，确保实验时人身安全与设备的安全可靠运行，实验人员严格遵守如下安全说明：1.1.与监控主站的电源插头配

7、合使用的插座，一经确定后不可随意调整，原因有二：（1）该插座容量要求较高，若换用其它容量较低的插座，实验时的冲击电流会导致监控主站上的电源开关跳开。（2）该插座与监控主站插头的相序已经对应，若换用的插座与监控主站插头的相序不对应，并列实验时会对仪表和发电机组产生冲击，严重时可能导致设备损坏。2.2.上电前，应做如下工作：（1）检查实验装置、监控主站和发电机组间的电缆线是否可靠连接。 （2）实验装置的地线必须与实验室的地线相连，保证实验装置可靠接地，（3）实验装置和监控主站间的通讯线是否可靠连接。3.3.上电后，实验前，应注意：（1）观察实验装置上方的电压表或者通过“电压切换”转换开关检查各母线

8、电压是否正常。（2）上电后实验装置面板上的实验区按钮不可随意乱按，因为有的实验相间短路或者单相接地电流很大，即使做实验时，也要短时间的按，不可长时间按 “试验”按钮！（3）检查微机准同期装置、微机励磁装置和直流电动机调速装置的参数设置是否为实验要求整定值。如果不正确，请修改相关设置。4.4.实验过程中，人体不可接触带电线路。5.5.实验装置带电时，切记不可接触实验装置内部接线的任何元器件。6.6.发电机组启动后，切勿推拉发电机组。7.7.在进行发电机组与系统间的解列操作时，要使发电机组的有功功率 P 和无功功率 Q 接近于零，即：零功率解列。8.8.监控主站上的总电源应由实验指导教师来控制，其

9、他人员只能经指导教师允许后方可操作，不得自行合闸。9.9.保护装置中的有些参数为固定参数，是根据实验装置本身而设定的，不可随意更改，需要更改时，实验完毕再改回原值即可（比如保护装置中的“接线方式”控制字和一些系统参数设置） 。第二章第二章 发电机测控柜操作实验发电机测控柜操作实验发电机测控柜的屏面布置图如下：3第一节第一节 直流电动机微机调速装置操作实验直流电动机微机调速装置操作实验一、实验目的一、实验目的1. 理解直流电动机的工作原理；2. 能够熟练对直流电动机微机调速装置进行设置、操作。二、实验原理二、实验原理直流电动机微机调速装置主要用于额定电枢电压小于 300V，电枢电流小于 30A

10、的直流电动机，采用电枢电压和励磁电压独立控制输出方式，进行转速调节。其中电枢电压输出可设定大小，励磁电压则采用固定大小的直流电压输出。三、实验步骤及步骤三、实验步骤及步骤注：直流电动机调速的详细操作方法见附录注：直流电动机调速的详细操作方法见附录 1 11.检查测控柜上各开关状态：电动机控制开关 KDY 处于退出位置，空开1DK、2DK、5DK、6DK 均处于分位。2. 直流微机调速装置设置说明：直流微机调速装置开机给定电枢电压可以自行设定，以适应不同电动机的运行要求。当需要进行参数设定时，按下“显示”34 秒钟放开，则显示器会显示参数“D00” ，说明已经进入参数设置了，然后连续按下“显示”

11、键，则会显示其它的参数，所有的参数显示完毕则会自动退回到进入显示参数前的数码管显示。进入显示参数后若在 23秒内不进行任何操作也会自动退出来。设定某个参数的时候，只要通过“显示”按键切换到这个参数，然后通过“开大/关小”进行加减，每次加减 1，直到得到需要的值为止，然后再按显示键则修改成功，如果修改后无任何操作超过 23 秒从而自动跳出参数显示，修改则不成功。3. 合上交直流电源柜直流电动机交流电源开关，电动机风机启动，合1DK、1DK1、1DK3,2DK3 微机调速装置、微机励磁装置上电，设置直流电动机微机调速装置的给定电压为 200V，电机电源开关 KMC 投入，按下“运行/停止”按键 1

12、2 秒，至“运行/停止”灯亮，发电机慢慢转起来，电枢电压逐渐上升至给定电压，观察“微机励磁调节装置”上显示的转速，此时发电机组的转速约为 1300r/min，机端电压显示 6V 左右，通过调速装置的“开大”或者“关小”按键调节发电机转速。再次按住“运行/停止”按键 12 秒后， “运行/停止”灯灭，发电机转速慢慢减至零。4. 按照以上操作步骤再把微机调速装置的给定电压设定为其他值进行实验，观察微机励磁调节装置显示屏上的转速和频率的变化。第二节第二节 同步发电机微机励磁调节装置操作实验同步发电机微机励磁调节装置操作实验一、实验目的一、实验目的1. 加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基

13、本任务；2. 了解微机励磁调节器的基本控制方式；3. 了解电力系统稳定器的作用，观察强励作用及其对稳定的影响；44. 掌握微机励磁调节器的基本使用方法。二、实验原理二、实验原理同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的基本任务是：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最

14、大励磁限制及最小励磁限制。三、实验内容及方法三、实验内容及方法（一）（一） 控制方式及其相互切换控制方式及其相互切换本实验装置的微机励磁调节器“方式选择“中具有恒电压、恒励流、恒 COS、恒控制角和恒无功运行五种方式。断路器分闸后，均自动切换为恒压运行。以上五种控制方式各有特点，通过实验可以总结体会。（二）同步发电机的（二）同步发电机的“起励起励”实验实验本微机发电机保护实验装置的微机励磁调节装置为触摸屏式微机励磁调节装置触摸屏式微机励磁调节装置，操作简单明了功能强大。其具备的功能和操作方法具体参考：微机励磁的详细操作方法见附录 2（建议先熟悉附录） 。本实验装置的发电机组起励方式为设定电压起

15、励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上。1.微机励磁调节装置启动后，手动点击“主画面” ，进入主界面。将微机励磁调节器的机端电压给定值设置到 90%UN，其方法：先点击触摸屏上的“用户登录”-“密码输入”输入“1111”-“ENT”-“返回主页” ，再点击“参数设定”-“确认”-“调节参数”-“常规参数”-“起励 PT 电压”设置为“90V”(其 PT 额定值为 100V)，初始设置通常为 90%UN。2.设置直流电动机微机调速装置的给定电枢电压 200V。按下“运行/停止”按键或启动/停机按钮 12 秒，至运行灯亮，发电机慢慢转起来，电枢电压至给定

16、电压值，此时微机励磁自动调节装置上显示转速为 1300r/min 左右，机端电压显示 6V 左右，把发电机组转速调到 1400 r/min 左右，按下“起励开关”按钮，机端电压升至给定机端电压值。3.通过调速装置的增大或者减小按键调节发电机转速，通过微机励磁调节装置的增励、减励触摸按键调节励磁，观察测控柜电压电流仪表显示。（三）（三）发电机的解列与停机解列前，需要先确定发电机输出电流为零，分断发电机机端断路器，然后按下微机励磁调节装置的“灭磁”按键或者面板上的“灭磁开关”按钮对发电机灭磁，当发电机励磁消失即电压降到很低时，再按住“微机调试装置”的“运行/停止”键 2 秒左右，至运行指示灯熄灭，

17、调节发电机转速慢慢减至 0，按下停止按钮，依次断开各实验装置控制开关和电源开关。5第三章第三章 发电机特性实验发电机特性实验第一节第一节 发电机运行方式实验发电机运行方式实验一、发电机恒电压运行实验一、发电机恒电压运行实验通过调节直流电动机调速装置的“开大/关小”按键调节发电机的频率，在不并列状态下进行“恒压运行”时的实验，并按照表 2-1 将有关数据记录于下表中。表 2-1发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz二、发电机恒二、发电机恒COS运行实验运行实验1.按照上述实验方法，开机建压，并列后，向系统输送有

18、功和无功，调节功率因数为0.8，选择恒 COS 运行方式，调节转速或励磁时，功率因数会保持在 0.8 附近，观察机端电压、励磁电流以及有功、无功的变化，并作分析。 2.同样，启动发电机组，并列后，选择其他方式运行如恒励运行方式，励磁电流给定在1A，调节转速或励磁时，励磁电流会保持在 0.8 附近，观察机端电压、励磁电流以及有功、无功的变化，并作分析。3.发电机解列并停机4.上面实验完后，可以将三种运行方式进行比较、分析。6第二节第二节 逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验一、实验目的一、实验目的了解逆变灭磁和跳灭磁开关的灭磁原理。二、原理与说明二、原理与说明灭磁是励磁系统保

19、护不可或缺的部分。由于发电机转子是一个大电感，当正常或故障停机时，转子中储存的能量必须泄放，该能量泄放的过程就是灭磁过程。灭磁只能在空载下进行（发电机并列状态灭磁将会导致失去同步，造成转子异步运行，感应过电压，危及转子绝缘） 。根据实现灭磁方式的不同，分为跳灭磁开关灭磁和逆变灭磁。跳灭磁开关灭磁原理如下图 2-1 所示：图 2-1 跳灭磁开关原理示意图灭磁时，灭磁开关使 J3 常开触点断开，切断了发电机励磁绕组和电源的连接；同时时常闭点闭合，与发电机励磁绕组并联的电阻接入回路，由此电阻消耗发电机的磁场能量，完成了灭磁。逆变灭磁原理如下图 2-2 所示：图 2-2 逆变灭磁原理示意图 当触发控制

20、角大于 90时，全控桥将工作在有源逆变状态下，此时转子储存的磁场能量就以续流的形式经全控桥反送到交流电源，以使转子磁场的能量不断减少，达到灭磁目的，称为逆变灭磁。此时灭磁开关的常闭触点处于断开状态，即电阻未接入回路，灭磁开关的常开触点闭合，是与跳灭磁开关不同的。三、实验步骤三、实验步骤1.按照前述方法启动发电机组并建压，使发电机组运行在额定状态，转速达到 1500r/min,机端电压达到 380V（此时发电机未并列） 。2.发电机实验装置上可以通过手动“灭磁开关”和微机励磁调节装置上的“灭磁”按键进行灭磁，手动灭磁通过发电机实验装置面板上的“灭磁开关”按钮进行灭磁，软灭磁是微机励磁调节装置显示

21、分闸状态时，触摸屏上的“灭磁”按键，可以实现灭磁，本微机励磁调节装置回路采用三相全控整流电路，其软灭磁便是采用了逆变灭磁的原理。7第三节第三节 同步发电机强励实验同步发电机强励实验一、实验目的一、实验目的了解同步发电机强励的原理。二、原理与说明二、原理与说明强励是励磁控制系统基本功能之一，当电力系统由于某种原因出现短时低压时，励磁系统应该以足够快的速度提供足够高的励磁电流顶值，借以提高电力系统暂态稳定性和改善电力系统运行条件。在并列时，模拟单相接地和两相间短路故障可以观察强励过程。三、实验步骤三、实验步骤 (1) 按照前述微机准同期并列操作，启动发电机机组使发电机在额定状态运行，进行同步发电机

22、的准同期并列操作。(2) 调节发电机的有功输出与无功输出，在发电机有功和无功输出为一定值时（如取 40额定负载） ，进行单相接地实验（该实验应该在微机线路保护侧实验区或者在变压器实验装置实验区进行，注意实验时，相关过流保护投入，定值整定要稍大，例如 5A，另外进行单相接地故障时间不宜太长，23 秒即可，以免对电机损害较严重。 ） ，此时微机励磁调节器自动进行强励操作，观察发电机端电压和励磁电流、励磁电压的变化情况，记录于表 2-2 中。表 2-2故障类型及相应电流值单相接地短路两相间短路励磁电流最大值发电机电流最大值第四节第四节 欠励限制实验欠励限制实验一、实验目的一、实验目的了解同步发电机欠

23、励限制器的作用。二、原理与说明二、原理与说明欠励限制器的作用是用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步或因机组过度进相引起定子端部过热。欠励限制器的任务是：确保机组在并列运行时，将发电机的功率运行点（P、Q）限制在装置内部设置的欠励限制曲线上方。自并励方式励磁的同步发电机，当并列运行于容量不大而电压波动较大的电网中，在电网电压升高时（比如由于电力系统高压线路空载运行，或者是无功补偿电容在电力系统负荷低谷时未及时切除，造成系统无功过剩） ，自并励励磁系统由于电压负反馈的调节作用，会自动使发电机励磁电流大幅度降低。当发电机励磁电流小于某一定值时，其功率因数角将由滞后变为超前，发电机自动带上容性负

24、载，即所谓“进相”运行，进入“进相”的励磁状态称为“欠励”状态。8三、实验步骤三、实验步骤 (1) 按照前述微机准同期并列操作，启动发电机机组使发电机在额定状态运行，进行同步发电机的准同期并列操作。(2) 调节发电机的有功功率输出分别为 0，50%，100%的额定负载，用减小励磁电流（按“减励”按键）或升高系统电压的方法（通过调节调压器，提高系统电压）使发电机进相运行。直到欠励限制器动作（微机励磁装置上显示红字“欠励” ） ，记下此时的有功 P 和无功 Q；（3）根据实验数据做出欠励限制线 P=f（Q）,并计算出该直线的斜率和截距；如果减磁到失步时还不能使欠励限制动作时，可以用提高系统电压来实

25、现。当欠励到一定装置设定极限程度，15s 后装置自动调节恢复到正常状态。第五节第五节 过励限制实验过励限制实验一、实验目的一、实验目的了解同步发电机过励状态的意义。二、原理与说明二、原理与说明发电机励磁电流超过额定励磁电流 1.1 倍称为过励。励磁电流在 1.1 倍以下允许长期运行，微机励磁调节装置在过励时，显示红色字体“过励” 。三、实验步骤三、实验步骤 (1) 按照前述微机准同期并列操作，启动发电机机组使发电机在额定状态运行，进行同步发电机的准同期并列操作。(2) 调节励磁调节装置的“增励”按键，至励磁调节装置显示红色字体“过励” 。当过励到一定装置设定极限程度，装置自动调节恢复到正常状态

26、。第六节第六节 伏赫限制实验伏赫限制实验大型发电机解列运行时，其机端电压有可能升的较高，而其频率有可能降得较低。如果其机端电压 UF 与频率 f 的比值 B=UF/f 过高，则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载励磁电流加大，造成发电机和主变过热。因此有必要对 UF/f 加以限制。伏赫限制器工作原理就是根据装置内部整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率，计算出当前允许的最高电压UFh=Bmax*f,将其与电压给定值 Ug 比较，取二者中较小值作为计算电压偏差的基准 Ub，由此调节的结果必然是发电机电压 UFUFh。伏赫限制器在解列运行时投入，并列后退出（装置中未设置指示） 。 9第

27、七节第七节 发电机空载特性实验发电机空载特性实验一、实验目的一、实验目的 1.掌握三相同步发电机空载特性曲线测量方法。2.了解三相同步发电机空载特性的意义。二、原理说明二、原理说明空载特性：发电机的转速保持为同步额定转速，当保持电枢电流 I=0(即电枢绕组与负载断开)时，端电压 U（也即为空载电势 E0）随励磁电流 If 的变化规律，即 U=E0=f（If） 。空载特性曲线本质上就是电机的磁化曲线，用实验测定空载特性时，由于磁滞现象的影响，当励磁电流 Ie 从零改变到某一最大值，再由此值减小到零时，将得到上升和下降两条曲线，一般采用从 U01.3UN 开始直至 Ie=0 的下降曲线。所以在实验

28、过程中只能单方向调节励磁电流，中途不能来回调节励磁电流 Ie。三、实验步骤三、实验步骤1.启动发电机，使微机励磁自动调节装置上显示转速为 1300r/min 左右，机端电压显示 6V左右。按下”起励开关”按钮，机端电压升至 340V 左右。2. 通过微机调速装置的开大或者关小按键调节发电机转速到额定转速 1500r/min，通过微机励磁调节装置的增励、减励触摸按键调节励磁使机端电压并记录对应的机端电压值和励磁电流值。逐步增加发电机的励磁电流（由励磁调节装置上励磁电流显示）的大小，直到发电机的端电压(由励磁调节装置显示)约为 1.3 倍额定电压即 U01.3UN（要以实际电机空载特性决定，如果调

29、不到 1.3UN，调至发电机能够稳定运行的最大电压，这时需要往回调节，否则微机励磁会进入“过电压保护”自动灭磁，实验要重新开始做） 。3在步骤（2）的调节发电机励磁电流过程中，记录 8 组左右励磁电流对应的发电机端电压值，取得空载特性曲线的上升段曲线，记录于表 2-3 中，要注意，在额定值附近要多取几点。 4在步骤（2）的调节发电机励磁电流过程中，从发电机的端电压约为 1.3 倍额定电压时开始，按反方向调节逐步减小励磁电流，直到励磁电流为 0.2A，记录 8 组左右励磁电流对应的发电机端电压值，记录于表 2-4 中，测取空载特性曲线的下降分支。5.发电机的灭磁和停机。数据全部记录完成后，按下实

30、验装置上的灭磁试验按钮，然后按下直流微机调速装置上的“运行/停止”按键，至运行灯灭，断掉实验装置电源开关，停机操作完成。6. 根据记录的 U0 和 If 数值，可绘制出同步发电机空载特性的上升的曲线和下降的曲线，然后取平均值，即可得出发电机的空载特性曲线。10表 2-3 同步发电机空载实验数据记录表（励磁电流上升）测量参数12345678U0If表 2-4 同步发电机空载实验数据记录表（励磁电流下降）测量参数12345678U0If做发电机空载特性试验应注意以下事项：做发电机空载特性试验应注意以下事项：在试验中，当调节励磁电流时，为防止磁滞现象的影响，只能向一个方向调节，在调节过程中不得向反方

31、向操作，否则，将影响试验的准确性。四、思考四、思考关系曲线 E0=f(If)即为所求的开路特性，在同一坐标系中描绘发电机空载特性实验曲线，通过实验曲线分析上升曲线与下降曲线有什么异同，为什么？第八节第八节 发电机负载特性试验发电机负载特性试验一、实验目的一、实验目的掌握三相同步发电机负载特性的意义。二、原理说明二、原理说明当电机在保持电枢电流即负载电流不变 I=const 和负载功率因数 cos=const 时，电机端电压 U 与励磁电流 If 变化的规律:U=f(If)。三、实验步骤三、实验步骤1. 启动发电机，使微机励磁自动调节装置上显示转速为 1300r/min 左右，机端电压显示6V

32、左右，按下”起励开关”按钮，机端电压升至 340V 左右。 2. 在直流调速装置上通过调节增大或减小按键调节转速至 1500r/min，合 5DK 负载开关，调节三相负载电阻 RT,逐步减小电阻，同时增加励磁电流使发电机和电枢电流即转速约达到额定值，记录此时的三相电压和励磁电流。3. 在保持电枢电流的情况下，逐步增大电阻，同时改变励磁电流，使发电机端电压在1.1UN 至最低值之间测取几组，数据纪录于表 2-5 中。表 2-5序号机端电压励磁电流111234第九节第九节 发电机外特性实验发电机外特性实验一、实验目的一、实验目的掌握三相同步发电机外特性的意义。二、原理说明二、原理说明保持励磁电流不

33、变 If =const 和负载功率因数 cos=const 时，电机端电压 U 随负载电流I 变化的规律:U=f(I)。三、实验步骤三、实验步骤按照前述发电机负载特性试验使发电机带载后，调节励磁电流至 1A（小于 2A 任意常数）, 以下保持发电机励磁电流不变，转速不变,逐次减少电阻阻值，测取 3-6 组数据记录于表 2-6 中。表 2-6序号负载电流机端电压123456第十节第十节 发电机调整特性实验发电机调整特性实验一、实验目的一、实验目的了解三相同步发电机调整特性的意义。二、原理说明二、原理说明保持励磁电流不变 If =const 和负载功率因数 cos=const 时，电机端电压 U

34、随负载电流I 变化的规律:U=f(I)三、实验步骤三、实验步骤按照前述发电机负载特性试验使发电机带载后，保持额定转速下调节励磁，使发电机端电压达到 380V。保持额定转速和发电机机端电压不变，通过逐渐减少电阻阻值，在负载电流从最小到最大值之间，测取负载电流和励磁电流值 3-6 组，记录于表 2-7 中。12表 2-7序号负载电流励磁电流123456投入不平衡负载空气开关，记录几组三相电压电流变化数据。四、思考题四、思考题（1）同步发电机的电压变化率U 与负载性质有何关系。（2）如何利用开路短路和零功率因数特性曲线求取同步发电机的稳态参数。第十一节第十一节 发电机短路特性实验发电机短路特性实验一

35、、实验目的一、实验目的了解三相同步发电机短路特性的意义。二、原理说明二、原理说明三相发电机短路特性是在发电机转速（nnN）约额定转速时，机端电压 U=O 时，机端电流I 随励磁电流变化的曲线。稳态短路时，电机中的电枢反应为纯去磁作用，电机的磁通和感应电势较小，短路电流也不会过大。三、实验步骤三、实验步骤1.启动发电机使微机励磁自动调节装置上显示转速为 1300r/min 左右，机端电压显示 6V 左右。2. 调节微机调速装置使电机转速达到 1500r/min 左右。3.合负载开关 5DK,合短路开关 5DK4，此时发电机机端被短接。再通过面板上的“升” 、 “降”按钮，增大或减小励磁电压，从而

36、改变励磁电流的大小。4.先把发电机励磁电压调到 0 最小位置，然后通过一下一下按“升”按钮，增大励磁电压，在保持电机转速不变的情况下，调节励磁电流从 0 增加到 1.2IN（3A）为止，在 1.2IN 至最低制之间测取几组，数据纪录于表 2-8 中。并将此过程中的数据记录在下表中：序号励磁电压 Uf励磁电压 If机端电流 I123456781395.实验数据测完以后，按住“降”按钮直到励磁电压降到 0V。因为该“升” 、 “降”按钮是电动调压器的控制按钮，它本身没有自动归零的功能，所以做完实验及时通过其“降”按钮将其输出电压调到最小位置。6. 实验测完, 励磁电压降到 0V 后，断开短路开关

37、5DK4。第十二节第十二节 单机带负荷实验单机带负荷实验一、实验目的一、实验目的1. 了解和掌握单机带负荷运行方式的特点；2.了解在单机带负荷运行方式下原动机的转速和功角与单机无穷大系统运行方式下有什么不同。二、实验原理二、实验原理单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概念，单机对无穷大系统在稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，它是受大系统的频率牵制。随系统的频率变化而变化，发电机的容量只占无穷大系统容量的很小的一部分。而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机是唯一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化。三、实验步骤三、实验步骤1.单机带负荷实验1）发电机实

38、验装置单独上电，启动发电机组，建压，至额定运行状态。2）调节负载电阻至最小位置，合负载开关 5DK,使负载电阻接入发电机系统。3）通过控制开关控制负载的大小，记录在不同负载下发电机转速，端电压，有功功率功率因数及电流的变化，记录于表 2-9 中。注：档位 0 是指负载电阻不接入。表 2-9 参数负载档位Ud（端电压）I（机端电流）PCos01234562.甩负载试验按照上述实验步骤，在发电机带载后，断开 5DK，突然甩负载，观察发电机组的转速和端14电压的变化。15 第四章第四章 注意事项注意事项1.该实验装置的安装和使用管理，必须符合安全用电管理规定，大功率实验设备用电必须使用专线，严禁与照

39、明线共用，谨防因超负荷用电着火。2.实验室用电容量的确定要兼顾实验室发展的增容需要，留有一定余量。3.实验室内的用电线路和配电盘、板、箱、柜等装置及线路系统中的各种开关、插座、插头等均应经常保持完好可用状态，熔断装置所用的熔丝必须与线路允许的容量相匹配，严禁用其他导线代替。室内照明器具都要经常保持稳固可用状态。4.该实验设备要定期检修，要有可靠的防护措施。该设备本身要求接地，必须接地，定期检查线路接地点是否牢靠安全。5.实验室内的指导老师必须掌握该实验设备安装调试及投入运行的操作步骤和要求，严格按操作规程操作。6.在打开设备进行维修之前，一定要断开电源。7.操作该实验设备的地面必须铺设绝缘材料

40、。8.电力系统正常运行时，各装置控制开关严谨随意断电。9.发电机测控柜在”起励开关”运行后，严禁将直流调速装置开关直接关掉。附录一附录一 直流电动机微机调速装置使用说明书直流电动机微机调速装置使用说明书一、概述一、概述本直流电动机微机调速装置励磁调节器主要用于额定电枢电压小于 300V，电枢电流小于30A 的直流电动机，采用电枢电压和励磁电压独立控制输出的方式进行转速调节。其中电枢电压输出可设定大小，励磁电压则采用固定大小的直流电压输出。二、工作环境条件二、工作环境条件1）海拔不超过 1000 米；对超过 1000 米的，应按有关标准采取相应措施。2）适用于环境空气温度为 - 5 +40。3）

41、空气相对湿度：使用地点最湿月的月平均最高相对湿度为 90%，同时该月的月平均最低温度不高于+25。三、功能特点三、功能特点1 1、技术特点：、技术特点：全数字、智能化设计，主要功能均用软件实现，用数字设定运行值。采用在线变增益 PID 自适应控制。单片机发出两个频率为 50HZ 且间隔 180 度的脉冲信号控制可控硅整流桥模块的输出大小，且采用精密直流电压变送器模块将输出直流电压反馈给单片机，根据这个反馈值单片机对输出脉冲再进行调整，直到输出电压等于设定电压。2 2、主要功能：、主要功能：参数显示：电网频率、电压、控制角、给定电压。状态指示：“电源” ， “运行” 。开机给定电枢电压可数字设定

42、，按键控制开大，减小的步伐可设定，以适应不同电动机的运行要求。开机时电压自动给定，给定值逐渐增大直到到达设定的开机电枢电压给定值。停机时给定值逐渐减小直到 0。这样能保证开关机平稳。3 3、技术参数：、技术参数： 调压范围：0220V 调压精度：小于 0.5% 最小开大减小步伐：1V 参数显示误差：小于 1V 可控硅控制角分辨率：0.036 度 超调量小于 5%，开机时间 12 秒四、安装说明四、安装说明1）电源输入：220V 交流电、380V 交流电。220V 用于作为励磁电压的电源及整机电子电路的开关电源。380V 则作为电枢电压的电源。2）输出：电枢电压，励磁电压。173）远控信号输入：

43、开大，关小， “运行/停止” 。可外接按扭进行远距离控制。图 1 控制器背面接线端子五、使用说明五、使用说明1）调节器的检测(本调节器出厂前已经调试好)：考虑到 220V 的普遍性，作测试的时候，只要把输入交流 380V 和 220V 电源的都用交流220V 电源输入，标为电枢电压和励磁电压的端子各接一个几十瓦的额定 220V 的灯泡。接好后，按下调节器面板前面的开关，使其处在 ON 状态。这时调节器显示器数码管亮，且显示三位数字， “电源”指示灯会以一秒时间为间隔在闪烁，且接励磁电压端子的灯要亮，接电枢电压端子的电压要暗。连续按下“显示” 按键，则数码管可切换显示“电源频率” （可认为是电网

44、频率，作为并列参考用） 、 “电压” 、 “控制角” 、 “给定电压” 。 按下面板上的“运行/停止”按键 12 秒后， “运行”指示灯亮，给定电压值逐渐增大直到到达设定的给定电压值，接到电枢电压端子的灯也逐渐变亮。按下“开大”或“关小”按键，显示器显示“给定电压”值的增减。按“开大”键使“给定电压”值“电压”值,电灯应慢慢变亮。 按“关小”键使“给定电压”值“电压”值,电灯应慢慢变暗。再次按住“运行/停止”按键 12 秒后， “运行”灯灭，接到电枢电压端子的电灯应逐渐熄灭。2）参数设定本机可设定 PID 参数，开机给定电压参数及开大/关小时的步伐等参数。设定方法：按下“显示”键 34 秒钟放

45、开，则显示器会显示参数“D00” ，则说明已经进入参数设置了，然后连续按下“显示”键则会其他的参数，所有的参数显示完毕则会自动退回到进入显示参数前的数码管显示。进入显示参数后若在 23 秒内不进行任何操作则也会自动退出来。18本机共有 7 个参数：D 参数，出厂时默认为 00。此为保留参数，不要更改它。b 参数，出厂时默认为 96。此为保留参数，不要更改它。P 参数。作为 PID 控制算法的比例参数。出厂时默认为 40，主要作为我公司人员现场调试用，其他人员没有特殊需要不要随意去更改它。I 参数。作为 PID 控制算法的积分参数。出厂时默认为 2，同上。F 参数。作为 PID 控制算法的微分参

46、数。出厂时默认为 24，同上。开机给定电压设置，改变它即改变开机给定电枢电压的大小，出厂时默认为 195。一般根据现场设定为开机空载频率为 50HZ 的时候对应的电枢电压，不同电动机此值不一样。开大/关小的步伐。出厂时默认为 1。改变此值即可改变按下开大/关小的按键的时候给定电压值改变的大小。设定某个参数的时候，只要通过“显示”按键切换到这个参数，然后通过开大/关小键进行加减，每次加减 1，直到得到需要的值为止，然后再按显示键则修改成功，如果修改后无任何操作超过 23 秒从而自动跳出参数显示，修改则不成功。19附录二附录二 微机励磁调节装置使用说明书微机励磁调节装置使用说明书一、概述一、概述励

47、磁系统是同步发电机的重要组成部分，它为同步发电机提供可调励磁电流。励磁控制系统性能好坏直接影响发电机及电力系统运行的安全性、可靠性、稳定性，以及供电质量，发电能力。目前我国中小型发电机组，特别是农村中小型发电机组，多数还是采用老式的电阻型、电磁型、半导体型等模拟式励磁调节装置，它存在着技术落后、可靠性差、故障率高、在气温高时经常会出现失控、插件接触不良、停机后启动难、维护工作量大、维护费用高等问题。随着电力电子技术、计算机控制技术、通信技术的迅猛发展及大功率半导体器件的广泛应用。应用微机励磁控制技术去取代老式的励磁调节器是势在必行。微机励磁调节装置微机励磁调节装置主机采用 PLC 结构，操作终

48、端采用液晶中文显示触摸屏，其结构紧凑，可靠实用，响应速度快，动静态性能优越，人机对话功能完善。由于采用变结构与变参数的自适应控制及改进型 PID 控制算法，可使得在起励时加快起励过程，减少超调，并加快并网过程。在正常运行时与小挠动时提高电压与无功调节精度及提高静稳定极限，提高有功、无功输送能力：在大挠动时可使微分量作用在各采样周期能按偏差量均匀起作用，并减少积分作用，这在加快调节速度、提高调节品质的同时、提高控制系统稳定性、提高电力系统暂态稳定性及防止电力系统低频振荡。二、使用范围二、使用范围微机励磁调节装置适用于 100MW 及以下的自并励励磁系统或具有直流励磁机的发电机机组。微机励磁调节装

49、置为三相全控脉冲输出，需外接可控硅。三、主要技术特点三、主要技术特点微机励磁调节装置采用高性能、高速度的 DSPIC 微处理器。该芯片集成了较多的外围接口，减少了电路板上的外围芯片，使调节器的故障率大大降低。其结构采用主机+显示操作终端（触摸屏）的分体结构，便于安装维护。主要技术特点如下：1、全智能化、数字化设计。所有功能均由软件实现，调试时只需在触摸屏上操作即可。2、采用变结构与变参数的自适应控制及改进型 PID 控制算法。3、人机对话友好。采用超大屏幕触摸屏做为显示终端（1600 万色，7 寸宽屏） 。操作简单易懂。4、双重供电电源。可采用 AC 及 DC 两路电源并联供电，无切换电路，提

50、高了供电的可靠性。电源输入范围在 100-250VAC、100-250VDC，适应各种电站的特殊电源要求。5、上位机通讯接口。可通过 RS485 接口或 CAN 总线接口与上位机或监控系统连接，使其在中控室便能监控励磁系统的运行。6、远方控制接口。通过调节器自带的继电器信号输入接口，在中控室内接按钮实现起励、灭磁、增励、减励、系统电压跟踪等常规操作。7、一键开机。通过简单配置外围继电器回路，选择起励命令，便能自动实现合灭磁开关、起励、网电跟踪等开机操作，减少了开机时间，加快并网过程，为实现电站自动化提供了保障。208、 逆变灭磁。在正常停机时，按触摸屏上的“灭磁”按纽使可控硅的控制角增大到逆变

51、状态（三相半控输出时，控制角为 160 度） ，使发电机电压迅速降低，然后再跳灭磁开关。这样就避免了跳灭磁开关的时候出现火花，达到保护灭磁开关和相关灭磁器件的作用。9、实时趋势图。可用实时曲线图来表示实时采样到的“电压” 、 “电流” 、 “励磁电流” 、 “机组频率” 、 “有功功率” 、 “无功功率”等数据。10、事件记录功能。调节器内部可存储 96 条最新事件记录，包括分/合出口断路器及各种故障出现时的时间及瞬间测量数据。四、主要功能四、主要功能1、恒电压、恒励流、恒无功功率、恒功率因数调节及恒控制角调节方式。2、过励反时限限制及保护3、强励反时限限制及保护4、欠励反时限限制及保护5、V

52、/Hz 限制及保护6、过压/过流保护输出7、过速保护输出8、PT 熔丝断保护9、脉冲回读及检测10、开机可设定自动跟踪系统电压11、逆变灭磁12、实时曲线图显示测量数据13、事件记录五、主要技术指标五、主要技术指标1、移相触发范围：三相半控桥为 0160 度；三相全控桥为 0135 度；2、自动调压范围：20130 ；手动调压范围；20120。3、零起升压：超调量15%，调节时间 35 秒，振荡次数35 次。4、10%阶跃响应：超调量小于 5%，振荡次数 1 次，调节时间小于 3 秒5、调压精度：0.1%6、调差率整定范围10%内均匀无级差调整。7、电压响应时间：上升0.08 秒，下降0.15

53、 秒。8、频率特性：在频率变化1%，电压变化值小于0.05%。 9、强励顶值倍数：1.8 倍六、调节器端子接线六、调节器端子接线21图 1 微机励磁调节装置端子接线图1、说明a.电源输入可选择只接 AC 或 DC。两组电源并接只是提高供电的可靠性，以防止一路电源出现故障时不影响调节器的正常运行。b.电网 PT 信号可不接，不接时无电网电压跟踪功能。c.转子电压信号可不接，若接要配备直流变送器，将励磁电压转成 0-5V 直流信号。d.发电机 PT 接 AB 相时对应励磁变为 Y/11 接法。2、脉冲输出 半控桥输出时，脉冲输出接 G1、G3、G5、K135。全控桥输出时，脉冲输出接G1、G3、G

54、5、K135、G2、K2、G4、K4、G6、K6。可在程序中设定半控/全控输出，具体请参照参数设定说明。3、通信接口a.J4 为 RS232 接口，与操作显示终端（触摸屏）COM1 连接b.J3 为双机通讯接口（DMER-2） ，DMER-1 无此接口。c.J5 为上位机通讯接口，可选择 RS485 为 CAN 总线（标配为 RS485）3、可调电位器W1、W2、W3 出厂时均已整定好，用户不得改动。其中 W1 用来调节同步角度。4、操作显示终端（触摸屏）a.COM1 与主机 J4 相连。b.电源适配器（SP）输入为交直流通用：110V220VAC、110V220VDC，输出 24V 接至触摸

55、屏。SP 输入可并接至主机输入电源。七、调节器操作说明七、调节器操作说明1、主机指示灯主机盖板上有 12 个 LED 指示灯，分别为：a.电源指示信号：“+5V” 、 “+12V” 、 “-12V” ，用来指示主机内部开关电源各组直流电源的工作状况。b.控制器模式指示信号：“A 机” 、 “B 机” 、 “单机” ，当配备双微机时，用来显示本机控制模式，若本机做为主控机，就称本机为 A 机，此时“A 机”灯亮。若本机作为备用机，就称本机为 B 机，此时“B 机”灯亮，B 机不输出脉冲，但时时监测 A 机，若 A 机故障，则自动切换。22单机运行时亮“单机”灯c.运行状态显示：“并网” 、脉冲”

56、 、 “PT 断” 、 “CPU” 、 “故障” 。发电机出口断路器合闸时“并网”灯亮；运行过程中，若是脉冲丢失， “脉冲”灯亮；PT 断线时“PT”灯亮；调节器 CPU运行时“CPU”灯亮 1 秒，暗一秒；当调节器或发电机组发生故障时， “故障”灯亮。2、触摸屏画面说明触摸屏上电复位，显示初始画面。按主画面及使用说明将分别进入主画面及操作使用说明。主画面分为“操作菜单” 、 “运行状态” 、 “测量显示” 、 “报警条” 、 “按键操作”五个部分。a.操作菜单：操作菜单用来选择查看相应的画面。b.运行状态：显示当前的运行状态。其中”运行代码”为厂家技术人员保留数据，不做说明。时间显示的是调节

57、器内部运行的时钟，可在参数设定中修改。c.测量显示：左边为测量到的实时数据。右边为信号指示灯。 当输入的电压 PT 满足同步电路要求时，同步信号灯亮。d.报警条：是以走马灯的方式显示调节器正发生的报警，当报警解除后，就不在报警条内滚动。当一个报警发生时，将会自动弹出报警窗口，主机内的蜂鸣器报警，故障输出继电器动作。当关掉报警窗口时，将同时关掉蜂鸣器及故障输出继电器。报警窗口也可由报警条最右边的按钮手动弹出。e.按键操作：按键操作用来选择调节方式及增励、减励等常规操作。3、用户登录画面按主菜单的“用户登录”即可进入用户登录画面。用户等级分为”操作人员”及”管理人员” 。触摸屏上电初始化时默认当前

58、用户等级为“操作人员” 。若要查看及修改调节器参数需要切换至管理人员级别。查看及修改完参数后请及时注销管理人员级，以防止操作人员误操作。出厂时管理员密码默认为“1111” 。可在参数设定中修改此密码。4、使用说明画面按主菜单的“使用说明”即可进入使用说明画面。触摸屏内置使用说明，操作过程中若有23疑问，可随时查看使用说明。5、事件记录画面按主菜单的“事件记录”即可进入事件记录画面。调节器内部可存储 96 条事件记录，包括分/合出口断路器及各种故障出现时的时间及瞬间测量数据。每个画面显示 8 条记录，点击右边的“查看详细”可查看时间发生时的瞬间测量数据。若要删除记录，则需要切换用户至管理员级。

59、6、参数设定画面当用户等级为“管理员”时，按主菜单的“参数设定”即可进入参数设定画面。第一次调试机子时，需对参数进行设定，以满足发电机组的实际需求。7、参数设定参数设定分为“调节参数” 、 “测量整定” 、 “时钟设置” 、 “通讯设置” 、 “双机同步” 、 “终端设置”6 个大类。其中“调节参数”又包括“额定参数” 、 “常规参数” 、 “算法控制” 、 “保护设置” 、 “励磁方式”5 个小类。（1）额定参数显示画面参数名称单位最小值最大值缺省值发电机额定电压V38010500380发电机额定 PTV100105100发电机额定电流A2505额定励磁电流A2903额定励磁电压V20900

60、70发电机极对数对1102额定功率因数0.60.950.8额定参数发电机额定有功KW不可设定，由程序自动计算生成说明：额定参数值应填入发电机的实际参数，否者会引起调节器的运行异常。a.额定 PT 值对应发电机额定电压时的 PT 电压值。比如当发电机额定电压为 6300V，但 PT却是 6000V/100V。那此时应设为 105V。b.额定有功功率不可设定，由程序根据“发电机额定电压” 、 “发电机额定电流” 、 “额定功率因数”自动计算生成。要注意的是，实际上计算出来的有功功率与发电机铭牌上标的会有微小的差值，这是正常的。发电机铭牌上标的一般都是视在功率，要乘以功率因数后得到发电机的有功功率。