专利名称：同步发电机实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验装置，特别是一种同步发电机实验装置。
背景技术：
目前，教学中同步发电机的并网实验通常采用直流电动机带动同步发电机，直流电机用电枢回路串电阻启动的方式，这就造成机组在启动时机械冲击大，对电网电压的影响大，各实验装置之间的干扰较大，机组转速调节不平滑，调节范围小，给机组同期并列造成困难，也给机组并网后带负荷造成困难，且直流电动机的启动电阻经常烧毁 ，给实验的正常开展造成困难。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种同步发电机实验装置，该装置采用交流异步电动机的形式带动同步发电机，通过调节变频器改变了异步电动机和同步发电机的转速，实现机组软启动，通过调节可调直流电源改变了同步发电机的励磁电流，从而调节同步发电机的电压和频率，在调节上述同步发电机的过程中分别观察电网侧和同步发电机侧的电压值、频率值，在两侧电压值相同，且同步表显示两侧频率和相序相同时闭合交流接触器，实现同步发电机的同期并网，并网后可通过调节变频器改变同步发电机的输入功率，改变同步发电机输出的有功功率，通过调节可调直流电源，改变同步发电机输出的无功功率，该装置通过合理设置变频器参数和合理选择可调直流电源，实现了调节的平稳性，保证了机组的安全。本实用新型采用的技术方案是这样的一种同步发电机实验装置，其特征在于包括同步发电机、异步电动机、变频器(BPQ)、可调直流电源(ZDY)、交流接触器(KM)、第一电压表(IV)、第二电压表(2V)、第一电压互感器(ITV)、第二电压互感器(2TV)、第一频率表(IHz)和第二频率表(2Hz)，其中该同步发电机侧的三相线通过该交流接触器(KM)连接电网侧的三相线；该变频器(BPQ)的R端、S端和T端分别连接电网侧的三相线，且该变频器(BPQ)的U端、V端和W端分别连接该异步电动机的三端；该异步电机与该同步发电机同轴连接，该同步发电机的励磁绕组连接该可调直流电源(ZDY)；该电网侧的三相线中两相线连接该第一电压表(IV)，且该同步发电机侧的三相线中两相线连接该第二电压表(2V)；该电网侧的三相线中两相线通过该第一电压互感器(ITV)连接该第一频率表(IHz)，且该同步发电机侧的三相线中两相线通过该第二电压互感器(2TV)连接该第二频率表(2Ηζ) ο该电网侧的三相线中至少两相线通过转换开关(ISA)连接该同步表(S)，且该同步发电机侧的三相线中至少两相线通过该转换开关(ISA)连接该同步表(S)。[0010]在电网侧第一电压互感器(ITV)的输出端通过该转换开关(ISA)连接同期检查继电器的第一线圈(KYl)，且在同步发电机侧第二电压互感器(2TV)的输出端通过该转换开关(ISA)连接该同步检查继电器的第二线圈(KY2):当电网侧与同步发电机侧的相序相同时，该同期检查继电器的常闭触点(KY)闭合；电网侧三相线中的一个相线依次通过开关(2SA)、该同期检查继电器的辅助常闭触点(KY)和该交流接触器(KM)连接另一相线。电网侧的三相线中每一相线均通过一个相序显示灯、第三空气开关(3KM)连接同步发电机侧对应的相线。电网侧的三相线中一个相线通过该交流接触器(KM)的辅助常开触点(KM-I)与接地的第一指示灯连接，且通过该交流接触器(KM)的辅助常闭触点(KM-2)与接地的第二指示灯连接。 在同步发电机侧设置有无功功率测量仪(Wh)、有功功率测量仪(W)和功率因素测量仪(COS)，分别用于测量同步发电机侧的无功功率、有功功率和功率因素。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是I、本实用新型采用交流异步电动机的形式带动同步发电机，通过调节变频器改变了异步电动机和同步发电机的转速，实现机组软启动，通过调节可调直流电源改变了同步发电机的励磁电流，从而调节同步发电机的电压和频率，在调节上述同步发电机的过程中分别观察电网侧和同步发电机侧的电压值、频率值，在两侧电压值相同，且同步表显示两侧频率和相序相同时闭合交流接触器，实现同步发电机的同期并网，并网后，可通过调节变频器改变同步发电机的输入功率，改变同步发电机输出的有功功率，通过调节可调直流电源，改变同步发电机输出的无功功率，该装置通过合理设置变频器参数和合理选择可调直流电源，实现了调节的平稳性，保证了机组的安全；2、本实用新型采用同步表来检测电网侧和同步发电机侧的频率是否相同，提高了频率的检测精度，避免了频率检测不准确时并网对电网产生的较大冲击；3、本实用新型采用同期检查继电器，保证只有电网侧与同步发电机侧的电压和频率相同时，才可以实现同步发电机并网，防止实验人员的误动作引起的非同期并列对机组的损害；4、本实用新型中电网侧的三相线中每一相线均通过一个相序显示灯连接同步发电机、第三空气开关连接同步发电机侧对应的相线当三个相序显示灯均点亮或者熄灭时表示电网侧与同步发电机侧的相序相同，更加直观地展现了相序的状态；5、电网侧的三相线中一个相线通过该交流接触器的第一辅助常开触点与接地的第一指示灯连接，且通过该交流接触器的第二辅助常闭触点与接地的第二指示灯连接，用于显示交流接触器的导通状态；6、在同步发电机侧设置有无功功率测量仪、有功功率测量仪和功率因素测量仪，分别用于测量同步发电机侧的无功功率、有功功率和功率因素，使在调节同步发电机侧的无功功率和有功功率时更加直观。
图I是本实用新型的电路图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所示，该同步发电机实验装置包括同步发电机、异步电动机、变频器BPQ、可调直流电源ZDY、交流接触器KM、第一电压表IV、第二电压表2V、第一电压互感器1TV、第二电压互感器2TV、第一频率表1Hz、第二频率表2Hz、转换开关ISA、同步表S和同期检查继电器。同步发电机侧的三相线通过该交流接触器KM连接电网侧的三相线当同步发电机侧与电网侧的频率、电压和相序均相同时，闭合交流接触器KM，同步发电机并网。变频器BPQ的R端、S端和T端分别连接电网侧的三相线，且该变频器BPQ的U端、V端和W端分别连接异步电动机的三端电网侧向该变频器BPQ提供工作电源，并且通过调节变频器可以·改变异步电动机的工作频率和同步发电机的转速，实现机组软启动。异步电动机与同步发电机同轴连接实现同步发电机的异步启动同步运转。可调直流电源ZDY连接该同步发电机的励磁绕组通过调节该可调直流电源ZDY可以改变同步发电机的励磁电流，从而改变同步发电机的电压和频率。电网侧的三相线中两相线连接第一电压表IV，且同步发电机侧的三相线中两相线连接第二电压表2V :由该第一电压表IV来测量电网侧的相电压，由该第二电压表2V来测量同步发电机侧的相电压。电网侧的三相线中两相线通过第一电压互感器ITV连接第一频率表IHz，且同步发电机侧的三相线中两相线通过第二电压互感器2TV连接第二频率表2Hz :由该第一频率表IHz来测量电网侧的频率，由该第二频率表2Hz来测量同步发电机侧的频率。由于普通频率表的测量精度较低，如果实验人员根据频率表上的数值，手动关闭可能出现误动作，从而对电网造成很大的冲击。为了降低频率测量精度低而对电网造成的冲击，本实用新型中电网侧的三相线中至少两相线通过转换开关ISA连接同步表S，同步发电机侧的三相线中至少两相线通过转换开关ISA连接该同步表S :该同步表S用于精确检测电网侧与同步发电机侧的频率是否相同，如果相同则可以闭合交流接触器KM，实现同步发电机并网。在电网侧第一电压互感器ITV的输出端通过转换开关ISA连接同期检查继电器的第一线圈KY1，在同步发电机侧第二电压互感器2TV通过转换开关ISA连接同期检查继电器的第二线圈KY2，在电网侧三相线中的一个相线依次通过开关2SA、该同期检查继电器的辅助常闭触点KY和交流接触器KM连接另一相线当电网侧与同步发电机侧的电压同步时，该同期检查继电器的常闭触点KY闭合，实验人员仅需按下开关2SA即可使交流接触器KM闭合；反之，当电网侧与同步发电机侧的电压不同步时，该同期检查继电器的常闭触点KY断开，实验人员即使按下开关2SA，交流接触器KM也不会闭合。由此，保证了只有电网侧与同步发电机侧的电压同步时，才可以实现同步发电机并网，防止实验人员的误动作。电网侧的三相线中每一相线均通过一个相序显示灯连接同步发电机、第三空气开关3KM连接同步发电机侧对应的相线当三个相序显示灯同时点亮或者同时熄灭时表示电网侧与同步发电机侧的相序相同，更加直观地展现了相序的状态。电网侧的三相线中一个相线通过该交流接触器KM的第一辅助常开触点KM-I与接地的第一指示灯RD连接，且通过该交流接触器KM的第二辅助常闭触点KM-2与接地的第二指示灯GD连接当该交流接触器KM闭合时其第一辅助常开触点KM-I也闭合，第一指示灯RD点亮；当该交流接触器KM断开时其第二辅助常开触点KM-2也闭合，第二指示灯GD点亮。此外，在同步发电机侧设置有无功功率测量仪Wh、有功功率测量仪W和功率因素测量仪COS，分别用于测量同步发电机侧的无功功率、有功功率和功率因素，使在调节同步发电机侧的无功功率和有功功率时更加直观。在电网侧，交流电源通过刀闸1HK、第一空气开关IKM连接电网侧的三相线；在同步发电机侧，同步发电机通过第二空气开关2KM连接同步发电机侧的三相线。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种同步发电机实验装置，其特征在于包括同步发电机、异步电动机、变频器(BPQ)、可调直流电源(ZDY)、交流接触器(KM)、第一电压表(IV)、第二电压表(2V)、第一电压互感器(ITV)、第二电压互感器(2TV)、第一频率表(IHz)和第二频率表(2Hz)，其中该同步发电机侧的三相线通过该交流接触器(KM)连接电网侧的三相线； 该变频器(BPQ)的R端、S端和T端分别连接电网侧的三相线，且该变频器(BPQ)的U端、V端和W端分别连接该异步电动机的三端； 该异步电机与该同步发电机同轴连接，该同步发电机的励磁绕组连接该可调直流电源(ZDY)； 该电网侧的三相线中两相线连接该第一电压表(IV)，且该同步发电机侧的三相线中两相线连接该第二电压表(2V)； 该电网侧的三相线中两相线通过该第一电压互感器(ITV)连接该第一频率表(IHz)，且该同步发电机侧的三相线中两相线通过该第二电压互感器(2TV)连接该第二频率表(2Hz)。
2.根据权利要求I所述的同步发电机实验装置，其特征在于该电网侧的三相线中至少两相线通过转换开关(ISA)连接该同步表(S)，且该同步发电机侧的三相线中至少两相线通过该转换开关(ISA)连接该同步表(S)。
3.根据权利要求I或2所述的同步发电机实验装置，其特征在于在电网侧第一电压互感器(ITV)的输出端通过该转换开关(ISA)连接同期检查继电器的第一线圈(KYl)，且在同步发电机侧第二电压互感器(2TV)的输出端通过该转换开关(ISA)连接该同步检查继电器的第二线圈(KY2):当电网侧与同步发电机侧的相序相同时，该同期检查继电器的常闭触点(KY)闭合； 电网侧三相线中的一个相线依次通过开关(2SA)、该同期检查继电器的辅助常闭触点(KY)和该交流接触器(KM)连接另一相线。
4.根据权利要求3所述的同步发电机实验装置，其特征在于电网侧的三相线中每一相线均通过一个相序显示灯、第三空气开关(3KM)连接同步发电机侧对应的相线。
5.根据权利要求I所述的同步发电机实验装置，其特征在于电网侧的三相线中一个相线通过该交流接触器(KM)的辅助常开触点(KM-I)与接地的第一指示灯连接，且通过该交流接触器(KM)的辅助常闭触点(KM-2)与接地的第二指示灯连接。
6.根据权利要求I所述的同步发电机实验装置，其特征在于在同步发电机侧设置有无功功率测量仪(Wh)、有功功率测量仪(W)和功率因素测量仪(COS)，分别用于测量同步发电机侧的无功功率、有功功率和功率因素。
专利摘要本实用新型公开了一种同步发电机实验装置，属于电机实验领域。该装置采用交流异步电动机的形式带动同步发电机，通过调节变频器改变了异步电动机和同步发电机的转速，实现机组软启动，通过调节可调直流电源改变了同步发电机的励磁电流，从而调节同步发电机的电压和频率，在调节上述同步发电机的电压和频率的过程中分别观察电网侧和同步发电机侧的电压值、频率值，在两侧电压值相同，且同步表显示两侧频率、相序相同时闭合交流接触器，实现同步发电机的同期并网，并网后，可通过调节变频器改变同步发电机的输入功率，改变同步发电机输出的有功功率，通过调节可调直流电源，改变同步发电机输出的无功功率，实现了调节的平稳性，保证了机组的安全。
文档编号H02J3/40GK202633968SQ201220260269
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者张小兰 申请人:重庆电力高等专科学校, 国家电网公司