交流同步机同步

交流同步发电机是世界各地发电厂发电的支柱，通常用于稳定电网。同步发电机的相序、电压幅度和频率与电网中的电源相匹配至关重要。如果发电机与电网异相，发电机就无法供电。虽然大型发电厂使用自动同步器，但这里演示了一种简单的手动同步方法。本视频将介绍三相同步发电机，并演示调整电压和频率输出的协议，以便发电机与电网手动同步。

交流同步电机由内部旋转铁芯（转子）和外部固定环（定子）组成。转子磁场是由施加的直流电压感应的稳态磁场。定子磁场使用三相交流电激发，每相都连接到自己单独的定子线圈组。这会感应出一个恒定幅度的旋转磁场，其旋转频率对应于电源线电流的振荡。定子和转子磁场耦合，导致转子以与定子旋转磁场完全相同的速度旋转。有关交流同步电机特性的更多信息，请观看 JOVE 的科学教育视频，交流同步电机特性。当同步电机作为发电机运行时，原动机向转子施加扭矩，导致转子和定子磁场之间的弯曲差。如果施加的扭矩与转子运动相反，机器会从系统吸收无功功率，使机器恢复同步。如果施加的扭矩反而促进了旋转，使机器过度激励，则发电机会向系统提供动力。三灯方法可用于提供视觉确认，表明发电机正在以与电网相同的电压幅度、频率和相序供电。对于同步发电机，频率通过原动机速度变化来控制。如果发电机和系统电源异相，灯会闪烁。当电压匹配时，零差分会导致所有三个灯同时关闭和打开。既然已经解释了同步发电机的基本原理，那么将演示交流同步发电机与电网的手动同步。

首先将直流电动机或测功机初始化为原动机。检查三相断开、同步电机和直流电机是否全部关闭。将 Variac 设置为 0% 时，将其连接到三相插座。接下来，如图所示连接设置。然后，打开同步机器上的三相开关。最后，确保 S1 和三个灯并联。并注意数字功率计探头的极性。然后，检查 start run 是否在开始位置切换。在 S1 关闭的情况下，将 RF 设置为其最大电阻。打开三相断路开关，然后打开高压直流电源。接下来，按下电源上的 VI 显示按钮，显示电流上的工作电压，并将电压调整为 15 伏。然后按直流电源面板上的 START。测功机应具有来自直流电源的大瞬态电流。但是，如果过流限制或 OCT 灯亮起，请提高过流限制。现在观察同步电机缓慢旋转。最后，将直流电源输出电压增加到 160 伏左右，并使用频闪灯技术测量轴的转速。接下来，调整电源电压以达到 1,800 RPM 的转速。然后记录直流电流和电压。

现在使用三灯方法将发生器与完全组装的设备同步，如图所示。将同步机器侧的 start run 开关切换到 run，并检查三个灯是否亮起。接下来，迭代调整电源电压上的 RF，以实现 120 伏的发电机电压。将数字功率计上的 VG 频率调整为 60 Hz。+/- 2% 范围内的值是可以接受的。然后将 Variac 输出略微增加到 120 伏。在此阶段，电网和发电机都以 60 Hz 的频率提供 120 伏特的电压。在两个功率计上记录电压、电流和功率读数，包括 + 或 - 符号。最后，使用灯的照明模式来确认或调整同步。在三灯方法中，一旦达到所需的交流电压，灯就会同时打开和关闭。如果来自电网的 A、B、C 相序与来自机器的序 A、C、B 相遇，则灯的周期，因为灯两端的电压在同时在所有三相上永远不会加起来为零。如果三个灯循环并闪烁不同步，则发电机和网格在一组灯中具有不同的相序。确定序列。一个是 ABC，另一个是 ACB。然后为了调整顺序，首先将 Variac 调回 0%，然后按电源面板上的 STOP。将直流电压降低回 15 伏后，最后切换发电机侧的 B 相和 C 相。如果三个灯同时变亮和变暗，则发生器和网格具有相同的相序并正确同步。否则，重复相序修改 在所有灯熄灭的瞬间，打开开关 S1。现在，指示灯应该都保持关闭状态，因为 S1 现在充当其端子之间的短路。发电机随后与电网同步。

同步电机经常用于工业应用中的稳定电源。机器的功率因数表明机器在特定条件下是否能提供无功功率。储存和释放能量以稳定电网。当以这种方式运行时，该机器称为同步冷凝器。在利用风能作为可再生能源时，风力发电机是同步发电机的原动机。为了防止发电机在高负载下失速，对涡轮机转子叶片角度进行差分控制，以优化可变风速下的转速。为了将产生的风能输送到电网，风力涡轮机使用自动同步器接口将电力安全地传输到公用事业线路。

您刚刚观看了 JOVE 对 AC 同步机器同步的介绍。您现在应该了解如何调整三相同步发电机的电压和频率输出。手动将发电机与电网同步，并测量场电流和速度变化对发电机功率输出的影响。感谢观看！