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    2. 同步發電機參數測量

      概述

      發電機 開/短路試驗[參數取得]

      主要目的為測量以下參數 使用工具/設備 發電機規格
      勵磁最大電壓、電流 交流電壓表 60/66KW
      短路比 直流電壓表 75/83KVA
      同步電抗 歐姆表 PF 0.8
      相間環流、相壓差 交流電流表 1800RPM
      飽和係數 可調直流電源 440/220V
      溫昇 溫昇紀錄器 98/108A
      勵磁回路 紀錄圖紙、表格 50/60HZ
        手工具 3 PHASE
      注意! 以下所有試驗事項均需確定如下:
      1. 發電機與引擎狀況正常
      2. 發電機不可連接勵磁控制器(AVR)
      3. 發電機不可連接負載
      4. 確定發電機接線方式與位置

      一、發電機開路試驗

      發電機開路試驗 (如圖)

      1. 依開路試驗電路圖接線。
      2. 以歐姆表量測勵磁電阻並記錄。
      3. 發電機定子繞組(輸出)保持開路。
      4. 起動發電機並保持額定轉速。
      5. 緩慢調昇勵磁電流(直流電源供應器),待定子電壓達到額定的1.3倍或勵磁電流達到額定值。
      6. 測取曲線第一點。然後單方向逐步減少勵磁電流且逐點(取10點以上)讀取定子電壓(三相)和勵磁電流,在額定電壓附近取3點。如下表。
      發電機開路試驗
      注意!由於鐵磁材料具有磁滯性能,調整勵磁電流時須注意單方向調節,不可往返變動。

      開路試驗紀錄

      發電機額定電壓為 3φ 4ω 440VAC 50/60HZ 勵磁電阻33.5Ω
      項次 勵磁電流 定子電壓 項次 勵磁電流 定子電壓
      1 0.739 575 7 0.210 360
      2 0.459 520 8 0.154 290
      3 0.425 510 9 0.119 240
      4 0.374 490 10 0.07 165
      5 0.320 460 11 0.026 96
      6 0.287 435 12 0 52

      二、發電機短路試驗

      1. 依短路試驗電路圖接線。
      2. 發電機定子繞組(輸出)在緊靠電機側保持穩定短路。
      3. 起動發電機並保持額定轉速。
      4. 緩慢調昇勵磁電流(直流電源供應器),待定子電流達額定的1.2倍。
      5. 測量同相間環路電流1-7、2-8、3-9。
      6. 測取曲線第一點。然後單方向逐步減少勵磁電流且逐點(取5點以上)讀取定子電流(三相)和勵磁電流。如下表
      發電機短路試驗

      短路試驗紀錄

      發電機額定電流為100A
      項次 勵磁電流 定子電壓 項次 勵磁電流 定子電壓
      1 1.060 120 4 0.590 68.2
      2 0.883 100 5 0.293 35.6
      3 0.737 84.3 6 0.146 19.4

      三、曲線繪製

      1. 將開/短路所測勵磁電流值調整在同一橫座標上。如圖
      2. 繪製氣隙線
      3. 標示Un、Eo所對應三勵磁電流Ieo、Ies
      4. 繪製AB線段,標示A點所對應勵磁電流I’eo
      曲線繪製

      四、曲線/參數分析

      1. 勵磁最大電壓 = 0.88A×33.5Ω=29.5VDC 勵磁最大電流Ies 0.88A。
      2. 短路比K :在空載額定電壓的勵磁電流下三相短路時的短路電流I與額定電流In之比。由於短路特性為一直線,故其數值也等於產生空載額定電壓Un和產生額定短路電流In時所需的勵磁電流之比。
        短路比 K = I/In = Ieo/Ies
        I/In = 3.56/100 = 0.356
        Ieo/Ies = 0.29/0.88 = 0.329(測量誤差)
      3. 同步電抗 Xs = 1/K    1/0.329 = 3.03Ω(包含直流電組)。
      4. 在短路試驗中於額定短路電流值時測量1-7、2-8、3-9相間環流。
        在開路試驗中於額定電壓值時測量R、S、T相電壓差。
        相間環流與相壓差一般於額定值的1%以內。
      5. 飽和系數:圖A-B段鐵芯的消耗 Ku = Ieo/I’eo    0.29/0.24 = 1.208    一般約在1.1~1.25間。
      6. 溫昇測試:在短路試驗中使短路電流等於發電機額定電流即可測試發電機滿載溫昇。
      7. 由短/開路試驗過程及曲線分析即可了解勵磁回路是否完整、數值是否合理。

      參數運用

      求取一未知發電機規格的重要參數

      1. 如開路試驗,加一勵磁電流至勵磁機並記錄繪製一較小段包含著A、B點的開路曲線。
      2. 在勵磁電流座標上點取出氣隙線與開路曲線相差1.2倍電流的A、B兩點,B點所對應的勵磁電流座標點即為發電機的空載勵磁電流,測量勵磁電阻進而可得空載勵磁電壓。
      3. A、B點向交流電壓座標延伸,所交匯的電壓值即為發電機的交流額定電壓。
      4. 取所測得4倍的空載勵磁電流做為短路試驗的勵磁電流(滿載勵磁電流),此時短路電流即為發電機的交流額定電流。
      如上,所測參數為該發電機近似值可作適當調整得到正確數值,如:計算出的交流額定電壓為393VAC可調整為380V或415V等。
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