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1、电机与拖动实验课程教案课次9学时3课型（请打J）理论课口讨论课口实验课J习题课口其他口授课题目（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实物讲解至或电契机端至动力电总一、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
2、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1.（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Q（保持控制角稳定）。其中，
3、恒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，控制角小于90；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角大于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）不同角（控制角）对应的励磁电压波形观测
4、实验（I）通过HMPTO53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），OlG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a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a,从而改变三相全控桥的电压输出及其波形（Ufd
5、=1.35UMCoSa）。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3T规定的若干值，记下对应的Q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a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Q角来。表3-1励磁电流Ifd0.OA0.5A1.5A显示控制角a励磁电压Ufd交流输入电压Uac由公式计算的a由示波器观测的a（6）完成试验后，将励磁开关分闸，并将相应按钮恢复到
6、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a方式起励和恒I1.方式起励。其中，除了恒a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
7、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I1.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a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逐渐增加励磁，完成起励建压任务。1 .恒UF方式起励步骤（1）在HMP-1063模拟发电机励磁系统屏上将“励磁方式开关”切到“微机他励”方式，合上“励磁开关”；（2）确认显示屏上显示为“恒IV模式：（3）将励磁屏柜上的“灭磁”按钮打到投入状态，此时灭磁指示为1,表示处于灭磁位置；（4）启动模拟发电机原动机；（5）当转速接近额定（n=1000
8、r/Inin）时，（频率247Hz）,将“灭磁”按钮打到退出状态，发电机起励建压（如未起励，可能是残压太低导致励磁调节装置测不到频率，可将起励按钮打到投入状态，起励完后需将起励按钮打到退出状态）。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。通过故障录波仪，观察起励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数，稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可以让发电机自动完成起励，其操作步骤如下：（1）将“励磁方式开关”切到“微机他励”方式，合上“励磁开关”；（2）确认显示屏上显示为“恒5”模式：（3）将励磁屏柜
9、上的“灭磁”按钮打到退出状态，此时灭磁指示仍为1,表示处于灭磁位置；（4）启动机组；（5）注意观察，当发电机转速接近额定时，机组自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预，这就是发电厂机组的正常起励方式。同理，发电机停机时，也可由转速控制逆变灭磁。通过无穷大调压器改变动模系统一次电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁），观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围（二次电压95VUn=47HZ）,将“灭磁”按钮打到退出状态，发电机自动起励建压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以自由调整发电机电压。3 .恒方式起励步骤（I）在励磁系统处于灭磁状态下将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，然后合上“励磁开关”；（2）励磁调节器选择恒运行方式：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UIK模式；（3）将励磁屏上上的“灭磁”按钮打到投入状态，此时灭磁指示为1,表示处于灭磁位置；（4）启动机组；（5）当转速接近额定时（频率=47HZ）,将“灭磁”按钮打到退出状态，然后手动增磁，直到发电机起励建压；（6）注意比较恒方式起励与前两种起励方式有何不同；（7）实验结束，将系统恢复至初始状态。作业、讨论题、思考题：预习报告一份、实验报告一份参考资料（含参考书、文献等）张玲霞编电工电子实验教程；
