电机与电气控制技术 课件 项目5 同步电机调试与维护

项目5同步电机调试与维护任务5.1

同步电机的基本工作原理与结构任务5.2

同步电动机调相运行及同步调相机任务5.3同步电动机的运行维护与故障检修任务5.4

技能训练项目5.1同步电机的基本工作原理与结构1.永磁同步电机的基本工作原理永磁同步电机主要作为发电机。永磁同步发电机的构造原理图如图5-1所示，它由定子和转子两部分组成。永磁同步发电机的定子和异步电机的定子相似，即在定子铁心内圆均匀分布的槽中嵌放A-X、B-Y、C-Z三相对称绕组。转子主要由磁极铁心与励磁绕组组成，当励磁绕组通以直流电流后，转子即建立恒定磁场。当原动机拖动电机转子旋转时，其电机定子三相绕组依次切割转子磁场而产生交流感应电动势，该电动势的频率为

（5-1）式中p——电机的磁极对数；n——转子每分钟转数，r/min。如果永磁同步发电机机端接上负载，在电动势作用下，将有三相电流流过。这说明永磁同步发电机把机械能转换成了电能。如果永磁同步电机作为电动机运行，当在定子绕组上施以三相交流电压时，电机内部产生一个定子旋转磁场，其旋转速度为永磁同步转速n1，转子磁极将在定子旋转磁场的带动下，驱动负载沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速为

（5-2）此时，永磁同步电动机将电能转换为机械能。图5-1永磁同步发电机的构造原理图项目5.1同步电机的基本工作原理与结构汽轮发电机由于转速高，转子各部分受到的离心力很大，机械强度要求高，故一般采用隐极式；水轮发电机转速低、极数多，故都采用结构和制造上比较简单的凸极式；永磁同步电动机、柴油发电机和调相机，一般也做成凸极式。（a）凸极式

（b）隐极式图5-2旋转磁极式同步电机项目5.1同步电机的基本工作原理与结构1.定子永磁同步发电机的定子结构与异步发电机相同，由定子铁心、电枢绕组、机座和端盖等部件组成。（1）定子铁心定子铁心是磁路的一部分，又起固定电枢绕组的作用，它由0．35～0．5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。由于永磁同步发电机的尺寸较大，通常先将定子铁心冲成带有开口槽的扇形片，然后再把它们按圆周拼合叠装成定子铁心。定子铁心沿轴向长度每隔30～60mm，留有6～10mm的径向通风沟，以增加定子铁心的散热面积。整个铁心通过端部压板及定位筋牢固地连成一体。（2）电枢绕组汽轮发电机的电枢绕组一般为双层叠绕组，它由扁铜线绕制成型后，包以绝缘而成。为了冷却需要，绕组除了采用实心导线外，大型永磁同步发电机还通常采用空心与实心导线组合的形式，空心导线可实现定子绕组水内冷。绕组的直线部分嵌于定子铁心槽内，是产生感应电动势的有效部分，端接部分只起连接作用。嵌入铁心槽中的导线，用绝缘材料制成的槽楔作径向固定，端部用绑扎或压板固定。大型永磁同步发电机的定子绕组电压较高，对绕组的绝缘材料提出了较高的要求。项目5.1同步电机的基本工作原理与结构（3）

机座和端盖

机座和端盖构成电机的壳体，主要用来支持和固定定子铁心并构成冷却风道，由钢板焊接而成。机座和定子铁心外圆之间留有空间，加上隔板形成风道。机座、端盖和隔板构成的空间，加上风道、冷却器及风扇等，构成密闭的通风冷却系统。定子部分除上述主要部件外，还有轴承、轴承座及电刷等部件。2.转子转子由转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组、护环和中心环、滑环、风扇等组成。（1）转子铁心转子铁心是磁路的一部分，又起固定励磁绕组和阻尼绕组的作用。汽轮发电机转速很高，转子所受离心力很大，所以转子铁心由高机械强度和导磁性能好的整块合金钢锻造而成。转子圆周上有三分之一部分没有槽，称作大齿，作为发电机的主磁极。转子表面其余部分铣有辐射形或平行的开口槽以安放励磁绕组。（2）励磁绕组励磁绕组是由扁铜线绕成的同心式绕组。励磁绕组的槽内部分靠槽楔压紧。由于发电机转速高，离心力大，因此槽楔用不导磁且强度很高的硬铝或铝青铜做成。励磁绕组的端接部分用非导磁性的合金钢护环和中心环固定，护环套紧励磁绕组的端接部分，以防止其发生径向位移，中心环用来阻止端部发生轴向位移。（3）滑环（集电环）直流励磁电流通过电刷和滑环引入转子励磁绕组，滑环套于隔有云母绝缘的转轴上。项目5.1同步电机的基本工作原理与结构项目5.2同步电动机调相运行及同步调相机通常所说的发电机和电动机，仅指有功功率而言，当电机向电网输出有功功率时便为发电机运行，当电机从电网吸收有功功率时便为电动机运行。永磁同步电机也可以专门供给无功功率，特别是感性无功功率，这种专供无功功率的永磁同步电机称为永磁同步调相机或永磁同步补偿机。永磁同步调相机实际上就是一台在空载运行情况下的永磁同步电动机。它从电网吸收的有功功率仅供给电机本身的损耗，因此永磁同步调相机总是在接近于零的电磁功率和零功率因数的情况下运行。忽略调相机的全部损耗，则电枢电流全是无功分量，其电动势方程式为

（5-3）项目5.2同步电动机调相运行及同步调相机根据式（5-3）可画出过励和欠励时永磁同步调相机的相量图，如图5-3所示。从图5-3可见，过励时，电流超前，而欠励时，电流滞后调节励磁电流，就能灵活地调节它的无功功率的性质和大小。由于电力系统大多数情况下带感性无功功率，故调相机通常都是在过励状态下运行，即向电网提供无功功率，提高功率因数。。所以，只要图5-3永磁同步调相机的相量图项目5.2同步电动机调相运行及同步调相机永磁同步调相机的额定容量是指它在过励时的视在功率，通常按过励状态时所允许的容量而定，这时的励磁电流称为额定励磁电流。考虑到稳定等因素，欠励时的容量为过励时额定容量的50%～65%。永磁同步调相机一般采用凸极式结构，由于转轴上不带机械负载，故在机械结构上要求较低，转轴较细。静态过载倍数也可以小些，相应地可以减小气隙和励磁绕组的用铜量。为节省材料，永磁同步调相机的转速较高。永磁同步调相机的转子上装有笼型绕组，作异步起动之用。起动时常采用电抗器降压法，以限制起动电流和起动时对电网的影响。【例5-1】某工厂电源电压为6000V，厂中使用了多台异步电动机，设其总输出功率为1500kW，平均效率为70%，功率因数为0．7（滞后），由于生产需要又增添一台永磁同步电动机。设当该永磁同步电动机的功率因数为0．8（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1，求此永磁同步电动机承担多少视在功率（kVA）和有功功率（kW）。解：这些异步电动机总的视在功率S为项目5.2同步电动机调相运行及同步调相机由于=0．7，=0．713，故这些异步电动机总的无功功率Q为Q=因同步电动机运行后，=1，故全厂的感性无功全由该同步电动机提供，即有Q'=Q=2185kvar=3060×0．713=2185（kvar）=0．8，=0．6，故永磁同步电动机的视在功率为项目5.2同步电动机调相运行及同步调相机有功功率为=3640×0．8=2910（kW）项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修1.小修项目（1）外部清扫。清除电动机定子、转子绕组的积灰油垢、脏物；（2）检查各引出线及绝缘包扎的情况；（3）检查轴承的油质、油量，必要时清洗油环，加注润滑油；（4）检查调整和更换电刷；（5）检查电动机外壳和接地线，检查紧固各连接螺丝和地脚螺丝；（6）测量定、转子绕组及电缆线路的绝缘电阻；（7）检查清扫电动机的一、二次回路和附属设备。2.中修项目（1）完成小修项目；（2）电动机解体、抽出转子或移出定子；（3）检查定子铁心、线圈、绑线、槽楔固定有无松动、损伤、局部发热等现象，并进行必要的修理；项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修（4）检查转子磁极线圈有无松动、断裂、开焊等现象，并进行必要和处理；（5）检查处理起动绕组铜条焊接及搭接铜排紧固情况；（6）检查处理转子两半连接螺丝、风扇固定螺丝及磁极固定螺丝；（7）检查处理滑环表面、转子绕组至滑环的连接线；（8）检查处理电刷架及其横杆，绝缘衬管和绝缘垫；（9）测定定子与转子间的间隙；（10）电动机干燥或喷漆；（11）电动机组装、试运。3.大修项目（1）完成中修项目；（2）更换全部或部分定子、转子绕组；（3）更换电动机轴或滑环；（4）组装电机、进行规定项目的试验。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修1.解体与检查（1）拆卸时必须注意将拆下的螺丝、销子、电刷、刷握、表计、电缆头以及垫片（包括绝缘垫片）按相应位置的配备情况做好它们标记的记录，以便装备时都能安装复原它们。（2）抽装转子时，所用钢丝绳不应碰到转子、轴承、风扇、滑环的线圈；（3）检查与处理1）定、转子的铁心、线圈、外壳及底座的内外应清洁，无洁土、油垢、杂物，可用干燥、不含油、0．2～0．3MPa压缩空气吹扫各处；2）检查线圈表面，线圈绝缘漆大量脱落时应重新喷绝缘漆，少量脱落时可在局部涂绝缘漆。3）检查端部绑扎线垫块，如有松动应处理，端部线圈与固定环应牢4）检查定子铁心有无短路、过热及松动现象，如发现短路现象应用绝缘片隔开，并涂以绝缘漆；5）铁心通风孔及风道应清洁、无尘垢及杂物阻塞；6）起动绕组铜条和端环的焊接应良好，无脱焊松动，无裂纹。转子上的平衡铁块应紧固，如为螺丝固定，应锁住。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修2.检修与测试（1）定子修理1）定子局部发热，常因硅钢片上有毛刺或卷边，用细锉锉去毛刺，修平卷边，把钢片表面刷净，干燥后涂绝缘漆；2）检查线圈、槽口部分有无松动或变色，端部线圈如有松动，均应重新加固和包扎；3）槽底垫条和层间垫条应牢固无松动，更换老化和松动的垫条；4）定子更换线圈。（2）转子修理1）烫开并拆除转子引线，烫开磁极线圈联接头；2）磁极铁心和线圈编号；3）拆磁极线圈、清扫、处理破损的绝缘、喷刷绝缘漆、干燥；4）磁极铁心和线圈进行对号装配；5）按号组装磁时，进行绝缘测定，不合格者重新处理；6）焊接并固定转子引线。（3）滑环、刷握和电刷的修理1）滑环表面不平整度在0．2mm以内进行磨光，在0．5mm时需车光；2）有深度铸孔或裂纹的滑环必须更换，否则在运行时会破裂和严重的损坏；3）滑环间的绝缘管和绝缘垫圈如被电弧烧焦，或失去绝缘性能，其绝缘电阻小于1MΩ时应更换；项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修4）对刷握、刷架的要求刷握与滑环的距离应为2．5±0．5mm，刷握上的弹簧，弹性下降应另配弹簧，电刷应在滑环表面内工作，不得靠近滑环的边缘；5）同一电动机滑环上不应有不同牌号的电刷，电刷的压力调到不冒火花的最低压力，电刷与铜编带的联接，铜编带与刷架的联接应保证接触良好，并应牢固。（4）轴承的拆卸、清洗和更换1）滚动轴承的拆卸，用专用工具拉下轴承，当内套与轴颈配合较紧时，在拆卸的同时，用90℃左右左右的热机油浇于轴承内套；2）轴承清洗：一般用清洗剂或洗油清洗干净后，晾干；3）轴承工作表面磨损，间隙量超过最大允许值、轴承滚道或滚珠金属脱落、轴承零件变色、轴承保持架损坏时轴承必须更换；4）滚动轴承的装配：当更换电机轴承时，一般以原轴承型号为准；往轴上装配轴承时，应先洗干净再放在油槽内加热。加热时，温度上升不要过快。在半小时上升约60～70℃后，保持半小时再继续加热，不能超过90℃；应将有钢印的一面朝外，应用特制的钢管或铜棒顶信内套轻轻打5）润滑脂：必须保持润滑脂清洁，保存于带密封盖的专用油桶内。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修（5）组装1）电动机装配一般都按拆卸的相反顺序进行；2）装配时必须注意：定子内不得遗留任何工具和杂物，装入转子时要注意不要碰伤定转子的线圈和铁心。（6）电动机干燥1）当判定电动机绝缘受潮或更换线圈者均应进行干燥；2）电动机干燥时，温度应缓慢上升，严重受潮时，一般每小时允许升温5～8℃；当绝缘电阻升高后，如持续6～8小时不变，即可结束干燥。3.质量标准（1）电机定子1）基础螺丝定位销无裂纹无弯曲，安装紧固。2）线圈绝缘漆完好无裂纹干净无油污无油垢，绑扎线垫片无断裂、槽楔应压紧线圈无松动；3）所有焊接处要求焊透、焊牢、外观无尖端或毛刺；4）定子线圈各项试验，应符合试验标准；（2）电机转子1）转子清洁无油污，紧固无松动，通风孔无堵塞；2）各连接螺丝紧固无松动；3）起动铜环无开焊裂纹，起动绕组连接紧固；4）转子绝缘电阻用500V兆欧表测定，应在0．5MΩ以上。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修1.试运时间（1）电动机空载运行一般为2小时。（2）电动机负载运行，按最大可能负荷进行8小时试运行。2.试运行中的检查基本上与标准（1）电动机试运行前应进行检查，符合以下要求时方可启起：1）起动前的一切准备工作必须具备安全技术条件，按大修试车方案逐项检查实施；2）旋转方向应符合要求；3）线圈的绝缘电阻值，不比前次测定值有明显下降；4）电机的引出线与电缆的连接应牢固正确；5）电机的外壳的接地线应牢固可靠；6）电机所有机械部分的固定情况良好，所有螺丝紧固；7）盘动电机转子，转动灵活机内无碰击现象；8）电刷与滑环的接触应良好，滑动表面光滑，电刷压力符合要求项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修（2）电机在试运行中应检查的项目1）运行中应无杂音；2）电动机振动不超过规定；3）注意观察第一次起动投入励磁瞬间的工作状况，应无异常；4）电动机各部分允许最高温度及最大温升；5）滑环及电刷的工作情况应正常；6）电机连续起动，一般不超过下列规定：冷态时电机允许连续起动2～3次，在热态时电机只允许起动一次。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修1.定期检查周期每天二次。2.定期检查项目与标准（1）永磁同步电机运行的一般要求1）每台电机应按规定的顺序编号；2）电动机及附属设备上应有额定铭牌；3）测量定子电流的交流电流表，测量转子电压、电流的电压电流表，必须在电动机额定值处划一红线，作为经常监视电压、电流的依据；4）永磁同步电机励磁装置的电源必须与主电机电流在同系统上；5）滑环的表面应平滑，电刷接触面应与滑环有弧度相吻合，在滑环上应用同一牌号电刷；6）电刷应在滑环表面内工作，加在电刷上的压力应符合要求；7）凡有可能与导电部分接触的金属部分应按规程装接地线。项目5.3同步电动机的运行维护与故障检修（2）永磁同步电动机运行中的监视及维护1）电动机运行时，各种技术参数不行超过规定值；2）运行中的电动机各部分的最高温度和允许温升，不得超过规定值；3）电动机在额定电压+10％～-5％范围内变动时其额定出力不变；4）电动机在额定容量运行时，各项电流的不平衡程度不得超过额定电流的10％；5）永磁同步电动机在不超过定子额定电流的前提下，应超前运行，以改善功率因素；6）永磁同步电动机应经常保持清洁，不允许有水滴、油污或灰尘落入电动机内部，必须进行定期清扫；7）经常检查轴承以热、漏油等情况，润滑脂的容量不宜超过规定；8）应经常检查电刷与滑环的接触情况和电刷的磨损情况，电刷磨损程度已达到原电刷的2/3长度时应更换电刷。项目5.4技能训练1.目的（1）用实验方法测量永磁同步发电机在对称负载下的运行特性。（2）由实验数据计算永磁同步发电机在对称运行时的稳态参数。2.设备（1）MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。（2）电机导轨及测功机，转矩转速测量（NMEL-13、MEL-14）。（3）功率、功率因数表（或在主控制屏，或采用单独的组件NMEL-20）。（4）永磁同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）。（5）三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）。（6）三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）。（7）旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）。（8）三相可调电抗（NMEL-08A，含在主控制屏右下方）（9）三相永磁同步电机M08。（10）直流并励电动机M03。项目5.4技能训练3.内容（1）测定电枢绕组实际冷态直流电阻。被试电机采用三相凸极式永磁同步电机M08。记录室温，测量数据记录于表5-1中。表5-1室温_________℃

绕组Ⅰ绕组Ⅱ绕组ⅢI（mA）

U（V）

R（Ω）

项目5.4技能训练图5-4三相永磁同步发电机实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）项目5.4技能训练按图5-4接线，直流电动机M按他励方式联接，拖动三相永磁同步发电机G旋转，发电机的定子绕组为Y形接法（UN=220V）。Rf用NMEL-09中的3000Ω磁场调节电阻。Rst采用NMEL-03中90Ω与90Ω电阻相串联，共180Ω电阻。RL采用NMEL-03中三相可调电阻。XL采用NMEL-08中三相可变电抗。S1、S2采用NMEL-05中的三刀双掷开关。永磁同步电机励磁电源为0～2．5A可调的恒流源，安装在主控制屏的右下部。须注意，切不可将恒流源输出短路。V1、mA、A1为直流电压、毫安、安培表，安装在主控制屏的右下部。交流电压表、交流电流表、功率表安装在主控制屏上，不同型号的实验台，其仪表数量不同，接法可参见异步电机的接线。实验步骤：1）未上电源前，永磁同步电机励磁电源调节旋钮逆时针到底，直流电机磁场调节电阻Rf调至最小，电枢调节电阻Rst调至最大开关S1、S2板向“2”位置（断开位置）。2）按下绿色“闭合”按钮开关，合上直流电机励磁电源和电枢电源船形开关，起动直流电机M03。项目5.4技能训练调节Rst至最小，并调节可调直流稳压电源（电枢电压）和磁场调节电阻Rf，使M03电机转速达到永磁同步发电机的额定转速1500r/min并保持恒定。3）合上永磁同步电机励磁电源船形开关，调节M08电机励磁电流If（注意必须单方向调节），使If单方向递增至发电机输出电压U0≈1．3UN为止。在这范围内，读取永磁同步发电机励磁电流If和相应的空载电压Uo，测取7-8组数据填入表5-2中。表5-2n=nN=1500r/minI=0序号12345678UO（V）

If（A）

项目5.4技能训练4）减小M08电机励磁电流，使If单方向减至零值为止。读取励磁电流If和相应的空载电压U0。填入表5-3中。表5-3n=nN=1500r/minI=0序号12345678UO（V）

If（A）

项目5.4技能训练实验注意事项：转速保持n=nN=1500r/min恒定；在额定电压附近读数相应多些。实验说明：在用实验方法测定永磁同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单方向改变励磁电流If从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同曲线，如图5-5。二条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取U0≈1．3UN，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横坐标绝对值△If0应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图5-6所示。图5-5上升和下降两条空载特性项目5.4技能训练图5-6校正过的下降空载特性项目5.4技能训练（2）

三相短路试验1）永磁同步电机励磁电流源调节旋钮逆时针到底，按空载试验方法调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。2）用短接线把发电机输出三端点短接，合上永磁同步电机励磁电源船形开关，调节M08电机的励磁电流If，使其定子电流IK=1．2IN，读取M08电机的励磁电流If和相应的定子电流值IK。3）减小发电机的励磁电流If使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流If和相应的定子电流IK2，共取数据7-8组并记录于表5-4中。表5-4U=0Vn=nN=1500r/min序号12345678IK（A）

If（A）

项目5.4技能训练（3）

纯电感负载特性实验步骤：1）未上电源前，把永磁同步电机励磁电源调节旋钮逆时针调到底，调节可变电抗器使其阻抗达到最大，同时拆除永磁同步电机定子端的短接线。2）按空载试验方法起动直流电动机M03，调节发电机的转速达1500r/min，并保持恒定。开关S2扳向“1”端，使电机带纯电感负载运行。3）调节永磁同步电机励磁电源，调节旋钮顺时针增大和可变电抗器，同时调节直流电动机的磁场调节电阻Rf，保持转速1500r/min，使永磁同步发电机端电压接近1．1倍额定电压且电流为额定电流，读取端电压值和励磁电流值。4）每次调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电流值保持恒定为额定电流。读取端电压和相应的励磁电流。测取7-8组数据并记录于表5-5中。表5-5n=nN=1500r/minI=IN=A序号12345678uo（v）

If（A）

项目5.4技能训练（4）

测永磁同步发电机在纯电阻负载时的外特性。1）把三相可变电阻器RL调至最大，按空载试验的方法起动直流电动机，并调节其转速达永磁同步发电机额定转速1500r/min，且转速保持恒定。2）开关S2合向“2”端（断开感性负载），开关S1合向“1”端，发电机带三相纯电阻负载运行。3）合上永磁同步电机励磁电源船形开关，调节发电机励磁电流If和负载电阻RL使永磁同步发电机的端电压达额定值220伏，且负载电流亦达额定值。4）保持这时的永磁同步发电机励磁电流If恒定不变，调节负载电阻RL，测永磁同步发电机端电压和相应的平衡负载电流，直至负载电流减小到零，测出整条外特性。记录5-6组数据于表5-6中。表5-6n=nN=1500r/minIf=Acosφ=1序号12345678U（V）

I（A）

项目5.4技能训练（5）

测永磁同步发电机在纯电阻负载时的调整特性。1）发电机接入三相负载电阻RL（S1合向“1”），断开感性负载XL（S2合向“2”），并调节RL至最大，按前述方法起动电动机，并调节电机转速1500r/min，且保持恒定。2）合上永磁同步电机励磁电源船形开关，调节永磁同步电机励磁电流If，使发电机端电压达额定值UN=220伏，且保持恒定。3）调节负载电阻RL以改变负载电流，同时保持电机端电压不变。读取相应的励磁电流If和负载电流I，测出整条调整特性。测出6～7组数据记录于5-7中。表5-7U=UN=220Vn=nN=1500r/min序号12345678I（A）

If（A）

项目5.4技能训练1.目的（1）掌握三相永磁同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。（2）掌握三相永磁同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。2.实验设备及仪器（1）MEL系列电机教学实验台主控制屏。（2）电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13、MEL-14）。（3）三相可变电阻器90Ω（MEL-04）。（4）旋转指示灯及开关板（NMEL-05A）。（5）永磁同步电机励磁电源（位于主控制屏右下部NMEL-19）。（6）功率、功率因数表（或在主控制屏上，或为单独的组件NMEL-20）。3.实验方法及步骤（1）用准永磁同步法将三相永磁同步发电机投入电网并联运行。实验接线如图5-7。项目5.4技能训练图5-7实验接线项目5.4技能训练三相永磁同步发电机选用M08。原动机选用直流并励电动机M03（作他励接法）。mA、A1、V1选用直流电源自带毫安表、电流表、电压表（在主控制屏下部）。Rst选用NMEL-04中的两只90Ω电阻相串联（最大值为180Ω）。Rf选用NMEL-03中两只900Ω电阻相串联（最大值为1800Ω）。R选用NMEL-04中的90Ω电阻。开关S1、S2选用NMEL-05。交流电压表、电流表、功率表的选择同实验3．1（异步电动机的工作特性）。永磁同步电机励磁电源固定在控制屏的右下部。工作原理：三相永磁同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条件。1）发电机的频率和电网频率要相同，即fⅡ=fⅠ；2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即EOⅡ=UⅠ；3）发电机和电网的相序要相同；为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。实验步骤：1）三相调压器旋钮逆时针到底，开关S2断开，S1合向“1”端，确定“可调直流稳压电源”和“直流电机励磁电源”船形开关均在断开位置，合上绿色“闭合”按钮开关，调节调压器旋钮，使交流输出电压达到永磁同步发电机额定电压UN=220伏。项目5.4技能训练2）直流电动机电枢调节电阻Rst调至最大，励磁调节电阻Rf调至最小，先合上直流电机励磁电源船形开关，再合上可调直流稳压电源船形开关，起动直流电动机M03，并调节电机转速为1500r/min。3）开关S1合向“2”端，接通永磁同步电机励磁电源，调节永磁同步电机励磁电流If，使永磁同步发电机发出额定电压220伏。4）观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组灯同时发亮，同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应先停机，调换发电机或三相电源任意两根端线以改变相序后，按前述方法重新起动电动机。5）当发电机和电网相序相同时，调节永磁同步发电机励磁电流If使永磁同步发电机电压和电网电压相同。再细调直流电动机转速，使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮。6）待A相灯熄灭时合上并网开关S2，把永磁同步发电机投入电网并联运行。7）停机时应先断开并网开关S2，将Rst调至最大，三相调压器逆时针旋到零位，并先断开电枢电源后断开直流电机励磁电源。（2）

用自永磁同步法将三相永磁同步发电机投入电网并联运行1）在并网开关S2断开且相序相同的条件下，把开关S1合向“2”端接至永磁同步电机励磁电源。项目5.4技能训练2）按前述方法起动直流电动机，并使直流电动机升速到接近永磁同步转速（1475～1525转/分之间）。3）起动永磁同步电机励磁电流源，并调节励磁电流If使发电机电压约等于电网电压220伏。4）将开关S1闭合到“1”端，接入电阻R（R为90Ω电阻，约为三相同发电机励磁绕组电阻的10倍）。5）合上并网开关S2，再把开关S1闭合到“2”端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速被牵入永磁同步。（3）

三相永磁同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。1）按上述（1）、（2）任意一种方法把永磁同步发电机投入电网并联运行。2）并网以后，调节直流电动机的励磁电阻Rf和永磁同步电机的励磁电流If，使永磁同步发电机定子电流接近于零，这时相应的永磁同步发电机励磁电流If=Ifo。3）保持这一励磁电流If不变，调节直流电动机的励磁调节电阻Rf，使其阻值增加，这时永磁同步发电机输出功率P2增加。4）在永磁同步电机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数，共取数据6～7组记录于表5-8中。项目5.4技能训练表5-8（a）U=220V（Y）If=Ifo=_______A序号测量值计算值输出电流I（A）输出功率P（W）IP2cosφIAIBICPⅠPⅡ1

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项目5.4技能训练表中：表5-8（b）序号三相电流I（A）励磁电流I（A）IAIBICI1

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项目5.4技能训练表中：（4）测取当输出功率等于0．5倍额定功率时三相永磁同步发电机的V形曲线。1）按上述（1）、（2）任意一种方法把永磁同步发电机投入电网并联运行。2）保持永磁同步发电机的输出功率P2等于0．5倍额定功率。3）先调节永