交流同步电机同步

1. 原动肌初始化

本实验中的原动机是测功机，它作为电机运行，带动发电机转子（励磁绕组）旋转。

1. 确保三相断开开关、同步电机开关和直流电机开关均处于关闭状态。
2. 检查可变变压器（VARIAC）是否处于0%位置。
3. 将可变变压器（VARIAC）连接至三相插座，并连接图1所示的装置。
   1. 使用同步电机侧的三相开关作为“S₁”。
   2. 注意“S₁”与三灯装置为并联关系。
   3. 同时注意数字功率计探头的极性。
   4. 检查“启动/运行”开关是否处于“启动”位置。
4. 将“R_F”调节至最大电阻值。
5. 保持可变变压器（VARIAC）在0%位置，并保持“S₁”关闭。
6. 打开三相断开开关。
   1. 开启高压直流电源。
   2. 确保所有连接均已远离电源接线端子。
   3. 按下电源上的“V/I DIS”按钮，以显示电压和电流工作点。调节电压旋钮至15 V。
   4. 按下直流电源面板上的“启动”按钮。测功机应从直流电源中产生较大的瞬态电流。如果其“OCT”指示灯亮起，请提高过流保护限值。
7. 电机应缓慢旋转。
   1. 将直流电源输出电压升高至约160 V。
   2. 测量轴的旋转速度。
   3. 调节电源电压，使转速达到1800 RPM。
   4. 记录电源显示屏上的直流电流和电压值。
8. 保持装置连接不变，不要关闭任何设备。

图1：三相同步发电机实验的示意图装置。 请点击此处查看此图的放大版本。

2. 将同步发电机与电网同步

1. 将同步电机侧的“启动/运行”开关拨至“运行”位置。此时三个灯应全部亮起。
   1. 反复调节“R_F”和电源电压，使V_G达到120 V，并将数字功率计上V_G的频率调节至60 Hz。允许±2%范围内的偏差。
   2. 略微提高VARIAC输出，使V_AC1达到120 V。
2. 此时电网提供120 V电压，频率为60 Hz。
   1. 记录两个功率计上的电压、电流和功率读数。注意读数前的正负号不得忽略。
3. 灯的亮灭模式应发生变化。
   1. 如果三个灯同时变亮和变暗，则表明发电机与电网的相序相同。将当前使用的三相序标记为a-b-c。
   2. 如果灯的亮灭呈现循环交替，类似圣诞树彩灯，则表明发电机与电网的相序不同，其中一者为a-b-c，另一者为a-c-b。
      1. 此时，将VARIAC调回0%。
      2. 按下电源控制面板上的“停止”按钮。
      3. 将直流电压设定值调回15 V。
      4. 交换VARIAC侧的“b”和“c”相。
      5. 从第2.1步开始，重复以上所有步骤。
4. 此步骤需迅速操作：当所有灯刚好熄灭的瞬间，立即闭合“S₁”开关。由于“S₁”现在在灯的两端形成短路，灯应保持熄灭状态。
5. 发电机现已与电网同步。记录两个功率计上的电压、电流和功率读数。注意正负号不得忽略。
6. 保持实验装置不变。

3. 磁场电流变化的影响

1. 将“R_F”从最大位置逐步调节至最小位置，约分五步完成，每步记录以下参数：轴转速；轴扭矩及其符号；两个功率表上的电压、电流和功率读数；直流电源上的电压和电流读数。
2. 如果此“R_F”调节过程中所有功率读数符号相同：
   1. 轻微调节直流电源输出，使同步电机实现反向功率流动（即功率由/流入同步电机）。
   2. 注意：负功率表示电机正在发电。
3. 调节直流电源电压，约分五步进行，确保电源显示的总直流电流不超过 3.5 A。每步记录以下参数：轴转速；轴扭矩及其符号；两个功率表上的电压、电流和功率读数；直流电源上的电压和电流读数。
4. 保持实验装置不变。

4. 拆卸装置

在拆卸装置前，应遵循以下步骤：

1. 将可变变压器（VARIAC）调回至 0%。
2. 按下“停止”按钮，关闭电源输出。
3. 当设备停止旋转后，将“启动/运行”开关拨至“启动”位置，并关闭“S₁”。
4. 断开三相断路开关。
5. 拆卸实验装置。