1、- 11 -實(shí)驗(yàn)一勵(lì)磁控制基本特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 加深理解同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理和勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。2) 了解微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的基本控制方式。3) 掌握勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的基本使用方法。二、 原理與說(shuō)明同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：穩(wěn)定電壓、合理分配無(wú)功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖1-1如下所示，交流勵(lì)磁電源取自380V市電，構(gòu)成他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁系統(tǒng)的可控整流模塊由TQLC-III微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁裝置控制。圖1-1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意

2、圖TQLC-III型微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁裝置的控制方式有四種：恒Ug（恒機(jī)端電壓方式，保持機(jī)端電壓穩(wěn)定）、恒IL（恒勵(lì)磁電流方式，保持勵(lì)磁電流穩(wěn)定）、恒Q（恒無(wú)功方式，保持發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率穩(wěn)定）和恒（恒控制角方式，保持控制角穩(wěn)定），可以任選一種方式運(yùn)行。恒Q和恒方式一般在搶發(fā)無(wú)功的時(shí)候才投入。大多數(shù)情況下應(yīng)選擇恒電壓方式運(yùn)行，這樣能滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后調(diào)差要求，恒勵(lì)流方式下并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)不具備調(diào)差特性。同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)之前，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置能維持機(jī)端電壓在給定水平。當(dāng)操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的增減磁按鈕，可以升高或降低發(fā)電機(jī)電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機(jī)的無(wú)功輸出

3、。無(wú)論是在“手動(dòng)”還是“自動(dòng)”方式下，都可以操作增減磁按鈕，所不同的是調(diào)節(jié)的參數(shù)不同。在“自動(dòng)”方式下，調(diào)節(jié)是的機(jī)端電壓，也就是上下平移特性曲線，在“手動(dòng)”方式下，改變的是勵(lì)磁電流的大小，此時(shí)即使在并網(wǎng)的情況下，也不具備調(diào)差特性。三、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與方法3.1 不同角對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1)將發(fā)電機(jī)組電動(dòng)機(jī)三相電源插頭與機(jī)組控制屏側(cè)面“電動(dòng)機(jī)出線”插座連接，發(fā)電機(jī)三相輸出電壓插頭與“發(fā)電機(jī)進(jìn)線”插座連接，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源插頭與“勵(lì)磁出線”插座連接。2) 檢查機(jī)組控制屏上各指示儀表的指針是否指在0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到0位置。3) 合上“調(diào)速勵(lì)磁電源”開(kāi)關(guān)（380V）。注意，一定要先合“220V電

4、源”開(kāi)關(guān)，再合“調(diào)速勵(lì)磁電源”開(kāi)關(guān)，否則，勵(lì)磁或調(diào)速輸出的功率模塊可能處于失控狀態(tài)！4) 檢查調(diào)速、同期、勵(lì)磁三個(gè)裝置液晶顯示屏顯示和面板指示燈狀態(tài)，正常情況下，三個(gè)裝置面板指示燈各只有一個(gè)會(huì)常亮或閃爍，三個(gè)裝置面板上的切換開(kāi)關(guān)都在停止位置。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一)同步發(fā)電機(jī)恒方式勵(lì)磁(測(cè)試裝置的外特性無(wú)需開(kāi)機(jī))實(shí)驗(yàn)步驟將機(jī)組控制屏上勵(lì)磁裝置“遠(yuǎn)方/就地”開(kāi)關(guān)選擇為“就地”，勵(lì)磁裝置“方式選擇”開(kāi)關(guān)撥到中間位置（“恒Q/恒”），將“恒Q/恒”開(kāi)關(guān)選擇為“恒” 10秒后，待“恒運(yùn)行”綠色指示燈亮起后再將 “啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇為“啟動(dòng)”，此時(shí)，此時(shí)按減磁按鈕可控制導(dǎo)通角的前移，調(diào)節(jié)器開(kāi)始階躍輸出最大，再按增

5、磁按鈕回調(diào)至勵(lì)磁電壓表指示在1020伏之間達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)值，防止先開(kāi)機(jī)后加勵(lì)磁，機(jī)組出現(xiàn)過(guò)電壓和電壓波動(dòng)。 再調(diào)至所對(duì)應(yīng)的數(shù)值為勵(lì)磁電流 Ifd為1.0（A），記下對(duì)應(yīng)的角，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓，校對(duì)液晶顯示屏上的數(shù)值與指針表上的偏差，若偏差不大，勵(lì)磁電流、角及勵(lì)磁電壓可在勵(lì)磁裝置液晶顯示屏上讀取，若偏差過(guò)大或液晶顯示屏上讀數(shù)不穩(wěn)則以指針表上讀數(shù)為準(zhǔn)。然后按增磁按鈕控制導(dǎo)通角后移，勵(lì)磁電流IFD減小記下對(duì)應(yīng)的角ARF，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓UFD，直至完成表1-1表1-1 不同控制角下的狀態(tài)參數(shù)勵(lì)磁電流 Ifd（A）0.00.250.50.751.0顯示控制角 勵(lì)磁電壓 Ufd（V）3.2 同步發(fā)電機(jī)恒方式起

6、勵(lì)實(shí)驗(yàn)步驟1)將機(jī)組控制屏上的勵(lì)磁裝置“方式選擇”開(kāi)關(guān)撥到中間位置（“恒Q/恒”）將勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置方式選擇“恒Q/恒”開(kāi)關(guān)選擇為“恒角”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時(shí)，就地控制失效），“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇為“啟動(dòng)”。按住“減磁”按鈕不動(dòng)直至勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置開(kāi)始輸出電壓，再回調(diào)至勵(lì)磁電壓表指示在1020伏之間，并在1020伏之間達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)值，防止先開(kāi)機(jī)后加勵(lì)磁，機(jī)組出現(xiàn)過(guò)電壓和電壓波動(dòng)。 2) 將機(jī)組控制屏上的調(diào)速裝置“方式選擇”開(kāi)關(guān)選擇“自動(dòng)”位置，通過(guò)“增速”按鈕逐漸升高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)按住“增速”按鈕不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速將快速升高。接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，松開(kāi)“增速”按鈕，若超出額定轉(zhuǎn)速

7、時(shí),可按“減速”按鈕，直至機(jī)組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)“減磁”或“增磁”按鈕，把發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整至額定電壓300伏。(線電壓)開(kāi)始記錄起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓Ug、勵(lì)磁電流Ifd、勵(lì)磁電壓Ufd和控制角 ，然后改變機(jī)組轉(zhuǎn)速，直至下一個(gè)穩(wěn)定值，將記錄數(shù)據(jù)填入表1-2。表1-2 恒方式起勵(lì)測(cè)試發(fā)電機(jī)組頻率（Hz）發(fā)電機(jī)電壓(V)勵(lì)磁電流(A)勵(lì)磁電壓(V)控制角(°)4748.55051.5533.3 發(fā)電機(jī)恒Ug(機(jī)端電壓)方式勵(lì)磁(不用停機(jī))1)按住“增磁”按鈕使發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整至零。2) “啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇為“停止”(輸出閉鎖)，3)將勵(lì)磁裝置“方式選擇”開(kāi)關(guān)由“恒角”方式向上

8、撥到“恒Ug”方式4)“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇為“啟動(dòng)”(閉鎖解除)，5)待“恒Ug運(yùn)行”紅色指示燈亮起后，按住“增磁”按鈕使發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整至300伏。改變發(fā)電機(jī)頻率，觀測(cè)此方式下勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓及控制角的變化，并記錄數(shù)據(jù)完成表1-3。表1-3 恒Ug方式起勵(lì)測(cè)試發(fā)電機(jī)組頻率（Hz）發(fā)電機(jī)電壓(V)勵(lì)磁電流(A)勵(lì)磁電壓(V)控制角(°)4748.55051.553停機(jī)1)通過(guò)“減磁”按鈕使發(fā)電機(jī)電壓降低到零時(shí)，再把勵(lì)磁裝置上的“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇為“停止”(閉鎖)2)通過(guò)“減速”按鈕使原動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速降低到零時(shí)，再把調(diào)速裝置上的“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)選擇“停止”(閉鎖)3) 先斷開(kāi)“勵(lì)

9、磁調(diào)速電源開(kāi)關(guān)”，再斷開(kāi)“220V電源”開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 畫(huà)出表1-1 不同控制角的勵(lì)磁電壓Ufd對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線Ufd ()并做相關(guān)分析2. 畫(huà)出同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁以“恒控制角”方式運(yùn)行時(shí), 發(fā)電機(jī)空載電壓Uo及控制角與機(jī)組轉(zhuǎn)速n(或頻率f)關(guān)系曲線, 并做相關(guān)分析3. 畫(huà)出同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁以“恒Ug”方式運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)空載電壓Uo及控制角與機(jī)組轉(zhuǎn)速n(或頻率f)關(guān)系曲線, 并做相關(guān)分析實(shí)驗(yàn)二 調(diào)差實(shí)驗(yàn)1調(diào)差系數(shù)的測(cè)定在微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中使用的調(diào)差公式為（按標(biāo)么值計(jì)算）UB=Ug±KQ*Q，它是將無(wú)功功率的一部分疊加到電壓給定值上（模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通常是將無(wú)功電流的一部分疊加在電壓測(cè)量值上

10、效果等同）。實(shí)驗(yàn)步驟：一、 機(jī)組啟動(dòng)與建壓1檢查調(diào)速器上“模擬調(diào)節(jié)”電位器指針是否指在0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到0位置；2合上操作電源開(kāi)關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開(kāi)關(guān)狀態(tài)：各開(kāi)關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄。調(diào)速器面板上數(shù)碼管顯示發(fā)電機(jī)頻率，調(diào)速器上“微機(jī)正常”燈和“電源正?！睙袅粒?按調(diào)速器上的“微機(jī)方式自動(dòng)/手動(dòng)”按鈕使“微機(jī)手動(dòng)”燈亮；4勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇它勵(lì)、恒UF運(yùn)行方式，合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)；5把實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“同期方式”開(kāi)關(guān)置“斷開(kāi)”位置；6合上系統(tǒng)電壓開(kāi)關(guān)和線路開(kāi)關(guān)QF1，QF3，檢查系統(tǒng)電壓接近額定值380V；7合上原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)，按“停機(jī)/開(kāi)機(jī)”按鈕使“開(kāi)機(jī)”燈亮，順時(shí)針緩慢調(diào)節(jié)“模擬調(diào)節(jié)”電位器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)到額定

11、轉(zhuǎn)速；8當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到95%以上時(shí)，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)將發(fā)電機(jī)電壓建壓到與系統(tǒng)電壓相等。 9 觀察同期表上的頻差、壓差、角差的條件是否滿足，如不滿足相應(yīng)的指示燈會(huì)亮，調(diào)節(jié)機(jī)組的頻率和電壓滿足并網(wǎng)三要素，待頻差、壓差指示燈熄滅后按下“同期方式”按鈕同期方式開(kāi)關(guān)待滿足角差條件(小于±15度)即刻自動(dòng)并網(wǎng)。二、修改參數(shù)的步驟A. 負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)（1）按參數(shù)選擇按鈕選擇所需修改的參數(shù)；（2）按參數(shù)設(shè)置按鈕進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈亮；（3）若增加參數(shù)值，則按增量顯示按鈕（上三角），若減小參數(shù)值，則按減量顯示按鈕（下三角）；通常，按一次，參數(shù)增減1，若需大幅度增減，可按住按鈕不放便可連續(xù)增減

12、；（4）修改完畢，按一次參數(shù)設(shè)置按鈕，退出參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈熄。設(shè)置調(diào)差系數(shù)-3.98用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓、和無(wú)功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。B. 零調(diào)差實(shí)驗(yàn)（1）按參數(shù)選擇按鈕選擇所需修改的參數(shù)；（2）按參數(shù)設(shè)置按鈕進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈亮；（3）若增加參數(shù)值，則按增量顯示按鈕（上三角），若減小參數(shù)值，則按減量顯示按鈕（下三角）；通常，按一次，參數(shù)增減1，若需大幅度增減，可按住按鈕不放便可連續(xù)增減；（4）修改完畢，按一次參數(shù)設(shè)置按鈕，退出參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈熄。設(shè)置調(diào)差系數(shù)0.00用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄

13、一系列機(jī)端電壓、和無(wú)功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。C. 正調(diào)差實(shí)驗(yàn)（1）按參數(shù)選擇按鈕選擇所需修改的參數(shù)；（2）按參數(shù)設(shè)置按鈕進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈亮；（3）若增加參數(shù)值，則按增量顯示按鈕（上三角），若減小參數(shù)值，則按減量顯示按鈕（下三角）；通常，按一次，參數(shù)增減1，若需大幅度增減，可按住按鈕不放便可連續(xù)增減；（4）修改完畢，按一次參數(shù)設(shè)置按鈕，退出參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)參數(shù)設(shè)置燈熄。設(shè)置調(diào)差系數(shù)0.00設(shè)置調(diào)差系數(shù)3.98用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓、和無(wú)功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。表2-1 不同調(diào)差系數(shù)下機(jī)端電壓與無(wú)功關(guān)系表Kq0Kq5Kq5UGQ

14、(kvar)UGQ(kvar)UGQ(kvar)3800380038000.50.50.51.01.01.0圖2-2 調(diào)節(jié)特性曲線D. 低勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)欠勵(lì)限制器的作用是用來(lái)防止發(fā)電機(jī)因勵(lì)磁電流過(guò)度減小而引起失步或因機(jī)組過(guò)度進(jìn)相引起定子端部過(guò)熱。欠勵(lì)限制器的任務(wù)是：確保機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將發(fā)電機(jī)的功率運(yùn)行點(diǎn)(P、Q)限制在欠勵(lì)限制曲線上方。欠勵(lì)限制器的工作原理：根據(jù)給定的欠勵(lì)限制方程和當(dāng)前有功功率P計(jì)算出對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率下限：。將與當(dāng)前比較，若：，欠勵(lì)限制器不動(dòng)作；，欠勵(lì)限制器動(dòng)作，自動(dòng)增加無(wú)功輸出，使。（均為絕對(duì)值計(jì)算）。實(shí)驗(yàn)步驟：1) 啟動(dòng)機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)運(yùn)行，調(diào)速裝置設(shè)置為“自動(dòng)”方式，勵(lì)

15、磁調(diào)節(jié)裝置設(shè)置為“恒Ug”方式。2) 在勵(lì)磁裝置主界面下按“OK”鍵，進(jìn)入主菜單。進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”選項(xiàng)，設(shè)置“欠勵(lì)限制”A（如A=2）和B(如B1)的值。退出并保存設(shè)置。3) 進(jìn)入“保護(hù)投退”選項(xiàng)，將“欠勵(lì)限制”選為“投”，其他兩項(xiàng)設(shè)為“退”。退出并保存設(shè)置。注意：此功能若未投入，實(shí)驗(yàn)所要求的功能將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。4) 調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率輸出分別為0，用增大系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，直到欠勵(lì)限制器動(dòng)作（勵(lì)磁裝置的欠勵(lì)限制指示燈亮），記下此時(shí)的有功P和無(wú)功Q，此時(shí)再升高系統(tǒng)電壓或按“減磁”按鈕勵(lì)磁調(diào)節(jié)均不起作用。如果系統(tǒng)電壓上升到450V左右時(shí)，仍不能使欠勵(lì)限制器動(dòng)作，則可以進(jìn)一步按勵(lì)磁裝置的減磁按鈕，使發(fā)電機(jī)進(jìn)相程度更深，從而使欠勵(lì)限制器動(dòng)作。5) 恢復(fù)系統(tǒng)電壓為正常值（380V），使發(fā)電機(jī)恢復(fù)運(yùn)行在非欠勵(lì)區(qū)，調(diào)節(jié)有功、無(wú)功輸出均為0。6) 調(diào)節(jié)50%、100%額定有功，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并記錄欠勵(lì)限制時(shí)的無(wú)功值，填入表2-3。表2-3 不同有功下欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)的無(wú)功值發(fā)電機(jī)有功功率P欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)的Q值零功率50%額定有功(0.75kw)100額定有功(1.5kw)7) 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出欠勵(lì)限制曲線P=f(Q)，并計(jì)算出該直線的斜率。8) 停機(jī)調(diào)節(jié)有功輸出和無(wú)功輸出分別為零，在不帶負(fù)載的情況下跳開(kāi)同期開(kāi)關(guān)1QF，使同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。在發(fā)