同步发电机微机励磁实验.docx

电机与拖动实验课程教案

课次

9

学时

3

课型

（请打√）

理论课□讨论课□

实验课□√习题课□

其他□

授课题目（教学章、节或主题）：

实验9：同步发电机微机励磁实验

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．了解微机励磁调节器的基本控制方式；

2．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响；

3．了解几种常用励磁限制器的作用；

4．掌握励磁调节器的基本使用方法。

教学重点及难点：

重点：同步发电机励磁调节原理

难点：同步发电机励磁调节原理和励磁控制

教学基本内容

方法及手段

一、原理与说明

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。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

图3-1励磁控制系统原理图

实验系统采用的励磁控制系统原理如图3-1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。

微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。

发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。

励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。

二、实验项目和方法

（一）不同α角（控制角）对应的励磁电压波形观测实验

（1）通过HMP-1053交直流电源屏给动模系统上电，合上系统二次动力电源以及操作电源开关，检查控制台上各开关状态（需要处于什么状态），01G起励按钮抬起，HMP-1063模拟发电机励磁系统屏上的按钮处于退出状态。

（2）励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式。

（3）励磁调节器选择恒α运行方式：将装置系统参数中的“继电器动作模式字”设为5，显示屏显示控制模式为恒α模式；

（4）按下屏柜上励磁开关合闸按钮，合上励磁开关；

（5）在不启动机组的状态下，将励磁屏上的起励按钮打到投状态，操作增磁按钮或减磁按钮即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形（Ufd=1.35UACcosα）。

注意：

微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需要调节，则松开按钮，重新按下。

调节励磁电流（Ifd）为表3-1规定的若干值，记下对应的α角，同时通过接在Ud+、Ud-之间的示波器（或通过故障录波仪实时数据）观测全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出α角，另外利用数字万用表测出励磁电压Ufd和交流电压UAC，将以上数据记入表3-1，通过测得的Ufd和UAC也可计算出一个α角来。

表3-1

励磁电流Ifd

0.0A

0.5A

1.5A

显示控制角α

励磁电压Ufd

交流输入电压UAC

由公式计算的α

由示波器观测的α

（6）完成试验后，将励磁开关分闸，并将相应按钮恢复到初始状态。

（二）同步发电机起励实验

同步发电机的起励有三种：恒UF方式起励，恒α方式起励和恒IL方式起励。其中，除了恒α方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在它励和自并励两种励磁方式下进行。

恒UF方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”的两种起励方式。设定电压起励，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；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为90%～110%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。

恒IL方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为20%额定电压左右；恒α方式起励只适用于它励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节