重庆大学电机学（1）第4次课堂测验 2012~2013学年第一学期 考试方式： 测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．同步发电机的额定功率指额定状态下 B 。 A ．电枢端口输入的电功率； B ．电枢端口输出的电功率； C ．转轴上输入的机械功率； D ．转轴上输出的机械功率。 2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 D 。 A ．感应低频电动势； B ．感应基频电动势； C ．感应直流电动势； D ．不感应电动势。 3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质 为 C 。 A ．交磁电枢反应； B ．直轴去磁电枢反应； C ．直轴去磁与交磁电枢反应； D ．直轴增磁与交磁电枢反应。 4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。 A ．电枢反应磁场的一个综合参数； B ．气隙合成磁场的一个综合参数； C ．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数； D ．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。 5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为 D 。 A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>；D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。 6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。 A ．0E ? 超前于U ? ； B ．0E ?滞后于U ?； C ．I ?超前于U ?；D ．I ?滞后于U ? 。 7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos 0.8 ?=滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。 A ．功率角减小，功率因数下降； B ．功率角增大，功率因数下降； C ．功率角减小，功率因数增加； D ．功率角增大，功率因数增加。 8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应 B 。 A ．减小励磁电流，减小发电机的输出功率； B ．增大励磁电流，减小发电机的输出功率； C ．减小励磁电流，增大发电机的输出功率； D ．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。 9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流 D 。 A ．渐大； B ．先增大后减小； C ．渐小； D ．先减小后增大。 10．同步补偿机的作用是 B 。 A ．补偿电网电力不足； B ．改善电网功率因数； C ．作为用户的备用电源； D ．作为同步发电机的励磁电源。 二、 填空题（每空1分，共20分） 1．汽轮发电机转子一般为隐极式，水轮发电机转子一般为凸极式。 2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为交轴电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生制动作用。 3．在隐极同步电机中，同步电抗X s 的大小正比于电枢绕组每相串联匝数的平方、主磁路的磁导和电枢电流的频率。 4．在不计磁路饱和的情况下，如增加同步发电机的转速，则空载电压增大；如增加励磁电流，则空载电压增大。如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则空载电压不变。 5．同步发电机并网的条件是：（1）发电机相序与电网一致；（2）发电机频率与电网相同；（3）发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位相同。 6．同步发电机在过励时向电网发出滞后的无功功率，产生直轴去磁的电枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收超前的无功功率，产生直轴 增磁的电枢反应。 7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作发电机运行，又可作电动机运行，还可作补偿机运行。 三、 简答题（共30分） 学院电气工程学院专业、班年级学号姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
一、 填空（每空1.5分，共30分） 1．并联运行的变压器应满足（1） ，（2） ，（3） 的要求。 答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。 2．若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。 答：减小， 减小 3．深槽和双笼型感应电动机是利用 原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时 较差。 答：集肤效应， 功率因数 4．绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。 答：减小， 增大 5．三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时 m s = ，转子总电阻值约为 。 答：1， σσ21X X '+ 6．在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。 答：交轴 7．同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。 答：超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁 8同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。 答：主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压 二、 选择（每题2分，共20分） 1．联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 A:电压变化率太大； B:空载环流太大； C:负载时激磁电流太大； D:不同联接组号的变压器变比不同。 答：B 2．两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 分配。 A ：大小成反比 B ：标么值成反比 C ：标么值成正比 答：B 3． 一台Y/0y -12和一台Y/0y -8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行 。 A ．能 B ．不能 C ．不一定 D ．不改接也能 答：A 4． 与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差一些，主要是（ ）。 A 由于2R 增大，增大了损耗； B 由于2X 减小，使无功电流增大； C 由于2X 的增加，使2cos ?下降； D 由于2R 减少，使输出功率减少。 答：B 5． 适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻2R 时，电动机的（ ）。 A st I 减少, st T 增加, max T 不变, m s 增加； B st I 增加, st T 增加, max T 不变, m s 增加； C st I 减少, st T 增加, max T 增大, m s 增加； D st I 增加, st T 减少, max T 不变, m s 增加。 答：C 6． 三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（ ）。 A 与转差率反比 ； B 与转差率无关； C 与转差率正比 ； D 与转差率成某种函数关系。 答：A 7． 一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻22R R '=,测得转差率将为（ ）（R 已折算到定子边）。 A 等于原先的转差率s ； B 三倍于原先的转差率s ； C 两倍于原先的转差率s ； D 无法确定。 答：B
一、单项选择题 1、一台单相变压器进行空载实验，在高压侧加额定电压测量或在低压侧加额定电压测量，所测得的空载功率（ ）。 （A ）不相等，且相差较大； （B ）相等。 （C ）折算后相等； 2、一台变压器在（ ）时效率最高。 （A ）1=β ； （B ）常数=k P P /0； （C ）Fe Cu p p =； （D ）N S S =。 3、若在三相对称绕组中通入)30sin(?-=t I i m U ?，)90sin(?+=t I i m V ?，)150sin(?-=t I i m W ?的三相对称电流，当?=240t ?时三相基波合成磁动势幅值位于（ ）。 （A ）U 相绕组轴线上； （B ）V 相绕组轴线上； （C ）W 相绕组轴线上； （D ）三相绕组轴线以外的某一位置。 4、三相绕组的基波磁动势是（ ）。 （A ）旋转磁势。 （B ）恒定磁势； （C ）脉振磁势。 5、凸极同步发电机的直轴电枢反应电抗ad x （ ）交轴电枢反应电抗aq x 。 （A ）小于； （B ）大于； （C ）等于。 二、填空题 1、变压器二次侧的额定电压是指变压器一次侧加（ ），二次侧（ ）时的端电压。 2、根据变压器内部磁场的实际分布和所起的作用不同，通常把磁通分为（ ）和（ ），前者在铁芯内闭合，起传递能量作用。 3、有一台4极24槽的三相交流电机，则用槽数表示该电机的极距时，极距τ=（ ），每极每相槽数q=（ ）。 4、同步发电机对称负载下正常运行，（ ）磁动势与（ ）磁动势，在空间始终保持相对静止。 5、单相绕组通入单相正弦电流产生脉振磁动势，其基波最大幅值=Φ1m F （ ），位置恒处于（ ）。 三、名词解释 1、相带 2、极距 3、节距 4、节距因数 四、简述题 同步电机的气隙磁场，空载时如何激励的？负载时如何激励的？ 五、计算题 1、一台三相变压器，kVA S N 10000=， N U 1/N U 2=10kV/6.3kV ，Yd 联结。当外施额定电压时，
《电机学（下）》同步电机复习提纲 第二十章同步电机概述 1.同步电机的定子——称电枢，电枢铁心嵌放三相对称绕组； 转子——称主磁极，由直流电励磁，分为隐极式和凸极式【P193图20-2】； 隐极转子：气隙均匀，多用于高速电机，如：汽轮发电机，通常极对数1，由于转速高， 汽轮发电机直径较小、长度较长； 凸极转子：气隙不均匀，多用于低速电机，如：水轮发电机均采用凸极式，特点是直径大、 长度短； 转子除励磁绕组外，还常装有与感应电机笼型绕组相似的闭合绕组，在发电机称为阻尼绕组，在电 动机称为起动绕组。 2.同步电机定子三相对称绕组通进三相对称电流产生的旋转磁场，与转子旋转磁极的转速恒为同步速， 定、转子旋转磁场轴线之间的夹角为转矩角，通常认为【P195图20-6】——称为功率角，是转子磁场轴线超前于定、转子合成磁场轴线的夹角；当，相当于转子磁极拖着定、转子合成旋转磁场转，转子输入的机械功率转变为定子输出的电功率——发电机运行状态；此时机械转矩为驱动转矩、电磁转矩为制动转矩； 当，相当于定、转子合成旋转磁场拖着转子磁极转，定子输入的电功率转变为转子输出的机械功率——电动机运行状态；此时电磁转矩为驱动转矩、机
空载运行状态；电磁转矩为零。 3.同步电机的励磁系统有：直流励磁机励磁、交流整流励磁、晶闸管自励恒压励磁等 4.同步电机的额定值（铭牌数据）： 、——指电枢（定子）线电压、线电流； ——发电机的额定容量，指三相视在功率； ——指额定运行时的输出三相有功功率，故对发电机是电功率、对电动机是机械功率； ∴单位：、 发电机：电动机：单位：同步电机的转子转速n与电枢电流频率f、电机极对数p存在严格不变的关系： ——称为同步速，单位：（转/分钟）； 我国电网频率，故：1，3000；2，1500；3，1000 ....... 第二十一章同步发电机运行原理 （一）同步发电机空载运行和负载时的电枢反应 1.同步发电机空载运行——励磁绕组通入直流励磁电流，原动机拖动转子磁极以同步速旋转，定子电枢绕组开路。 空载时只有建立的励磁磁势，产生空载磁通，以速度切割定子三相对称绕组感生三相空载电势； 2.同步发电机接上三相对称负载后，电枢三相对称绕组通过三相对称电流，产生一个旋转磁势，称为电枢磁势，的转速也为同步速；即、均与转子转速、转向相同，故不会在转子绕组感应电势。
第六章同步电机 6．1概述 同步电机特点：同步电机转速与极对数、电流频率有严格的关系。 高压、大容量的同步电动机采用旋转磁极式结构；小容量采用旋转电枢式。 转枢式---转子绕组（电枢），定子磁极 转极式---转子磁极，定子电枢。 隐极式：气隙均匀、转子高机械强度高转速。适合细长汽轮发电机。 凸极式：气隙不均匀，适合中速、低速运行。短粗水轮发电机结构。6．1．1 同步电机的结构型式 一．隐极电机 二．凸极同步电机 隐极式同步电机只有卧式一种；凸极式则分为卧式和立式结构。 卧式：多数同步电动机、调相机、内燃机发电机、冲击式水轮发电机 立式：低速、大型水轮发电机 1．卧式凸极同步电机的结构特点 １
２ 磁极用1~3mm 的钢板冲制叠成。高速电机用实心磁极。 励磁绕组用扁铜线绕制成同心线圈套在极身上。 磁轭用铸钢或冲片叠制 阻尼绕组用铜条插在磁极极靴槽中。作用是改善起动性能。 2．立式凸极同步电机的结构特点 定子分数槽波绕组 转子：用高强度钢整体锻造，制成空心式以减轻重量；支架由轮毂和轮辐构成；磁极用 1~1.5mm 钢板叠压，用螺杆拉紧 6．1．2 同步电机的励磁方式 励磁绕组中通入直流电流，建立磁场。 励磁系统有：1）直流发电机励磁系统：采用独立供电的直流并励发电机，与主发电机同轴。 输出的直流电经电刷、滑环引入同步发电机转子励磁绕组。 2）静止式交流整流励磁系统：为解决换相火花问题，采用交流励磁机取代直流 励磁机，但是要经过半导体整流系统把交流电变成直流电供给同步机励磁绕组。 3）旋转式交流整流励磁系统：亦称无刷励磁系统。转枢式的交流励磁发电机， 与电机一起旋转，整流器也在轴上一起旋转，这样将整流输出直接供给同步发电机励磁，既不用直流励磁发电机的换向器又不用同步机的电刷滑环引入系统。 6．1．3 同步电机的冷却方式 空气冷却、氢气冷却、水冷却、超导发电机 6．1．4 同步电机的额定值 与异步电动机一样，额定电压、电流为线值，另外有： 额定容量：发电机出线端额定视在功率，V A kV A. 额定功率：发电机输出电功率 N N N N N N I U S P ??cos 3cos == 电动机输出机械功率 N N N N N N N N I U S P η?η?cos 3cos == 额定功率因数及额定效率 6．2同步电机的运行原理 研究三相同步电机在对称负载下稳态运行时的内部物理过程，包括基本方程式、矢量图、等效电路。
第六章 同步电机 6．1 同步电机和异步电机在结构上有哪些区别？ 同步电机：转子直流励磁，产生主磁场，包括隐极和凸极 异步电机：转子隐极，是对称绕组，短路，绕组是闭合的，定子两者都一样。 6．2 什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速？试问75r/min 、50Hz 的电机是几极的？ 同步电机：频率与电机转速之比为恒定的交流电机601f p n = ，1 606050 7540f n P ?= ==（极） 6．3 为什么现代的大容量同步电机都做成旋转磁极式？ ∵励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便，而电枢绕组电压高 ，电流大，放在转子上使结构复杂，引出不方便，故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，称为旋转磁极式。 6．4汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？ 气轮发电机：转速高，一般为一对极，min 3000r n =，考虑到转子受离心力的作用，为很好的固定励磁绕组，转子作成细而长的圆柱形，且为隐极式结构。转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成器与转轴做成一个整体，铁心上开槽，放同心式励磁绕组。 水轮发电机：n 低，2P 较多，直径大，扁平形，且为立式结构，为使转子结构和加工工艺简单，转子为凸极式，励磁绕组是集中绕组，套在磁极上，磁极的极靴行装有阻尼绕组。 6．6 为什么水轮发电机要用阻尼绕组，而汽轮发电机却可以不用？ 水轮发电机一般为凸极结构，为使转子产生异步转矩，即能异步起动，加阻尼绕组。 汽轮发电机一般为隐极结构，它起动时的原理与异步机相同，∴不必加起动绕组。 6．7 一台转枢式三相同步发电机，电枢以转速n 逆时针方向旋转，对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转速和转向如何？对定子的转速又是多少？ 对电枢的转速为n ，为定子的转速为0，方向为顺时针。原因是：要想产生平均转矩，励磁磁势与电枢反应磁势必然相对静止，而现在励磁磁势不变。∴电枢反应磁势对定子也是相对静止的，而转子逆时针转，∴它必须顺时针转，方能在空间静止。 6．11 试述交轴和直轴同步电抗的意义。为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？请分析下面几种情况对同步电抗有何影响？ （1）电枢绕组匝数增加； （2）铁心饱和程度提高； （3）气隙加大； （4）励磁绕组匝数增加。 d X ，q X 表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为1A 时， 三相联合产生的总磁场（包括在气隙中的旋转电枢反应磁场和漏磁场）在电枢绕组中每相感应的电动势气隙大，同步电 抗大，短路比大，运行稳定性高，但气隙大或同步电抗小，转子铜量大，成本增加，∴同步电抗不能太小。d ad X X X σ=+ q a q X X X σ=+ （1）电枢绕组匝数增加，产生的直轴交轴电枢反应磁通增大，∴d X ，q X 增加，（∵ E N ∝∴,ad aq E E ↑电流不变,ad aq X X ↑）
6.2答：转子的转速与电源的频率之间保持严格的p f n n 1 160= =关系的交流电机称为同步电机。其转速与它的极数成反比。75r/min 、50Hz 的电机其极数为80。（注意：p 为极对数，而不是极数） 6.4答：汽轮发电机的主要结构特点是，外形细长。由于汽轮机等热力机械只有在高转速下 才有较高的效率，因此汽轮发电机的一般做成转速最高的两极式。由于转速较高，不允许转子表面有凸起的磁极，因此做成隐极式。由于转速较高，离心力大，转子的直径较小。由Φ=11144.4n k fN E 知，当电枢匝数一定时，为了产生一定的电动势，电机 必须有一定的磁通。为了满足对磁通的要求，电机转子的直径又比较小，只有增加电机转子的长度（τBl BA ==Φ），故隐极发电机外形细长。而水轮发电机由于转速较低，其转子为凸极式，外形短粗。 6.7 答：电枢反应以同步转速相对于电枢顺时针旋转，相对于定子静止不动。 6.8答：电枢反应与负载的关系为： 当负载为纯电阻性时（此处的负载指的是包括电枢绕组的同步阻抗在内的总负载阻 抗），电枢反应为纯交轴电枢反应；当负载为纯电感性负载时电枢反应为直轴去磁电枢反应；当负载为纯电容性时电枢反应为直轴助磁电枢反应。 （1） 负载为纯电阻，但由于电枢绕组有同步电抗，故电枢反应既有交轴电枢反应， 又有直轴去磁电枢反应。 （2） 负载为纯电容性，但由于8.0* =C X ，而电机的同步电抗0.1*=t X ，因此总的负载仍呈纯电感性（忽略电枢电阻），电枢反应为直轴去磁电枢反应。 （3） 纯电感性负载，电枢反应仍为直轴去磁电枢反应。 （4） 由于容抗大于感抗，故总的负载的性质为电容性，电枢反应为直轴助磁电枢 反应。 6.12 根据隐极发电机和凸极同步发电机的相量图的几何关系证明，证明过程略。 6.17答：忽略电枢电阻时，短路时电枢反应的性质为直轴去磁电枢反应，因此磁动势平衡方 程式a f δF F F +=就变成了简单的代数相加的关系δF F F a f +=。合成电动势δδδΦ∝Φ-==+=? ? . 11. . 44.4N t t k N j X I j X I j U E ，即短路时合成电动势仅与电枢绕组 的漏抗压降相平衡，电枢绕组的漏抗非常小，因此漏抗压降也不大，故磁路远未饱和，故δδF ∝Φ，由于I IX E t ∝=δ，所以I F ∝δ。又由于δF F F a f +=，且I ∝a F ，故 I F f ∝。而f F 为励磁磁动势其大小与励磁电流成正比，因此f k I I ∝，也即三相同步 发电机对称稳态短路特性为一条直线。 6.18答：参阅课本第313页。 6.25答：设电源的频率为1f ，电机的频率为2f ，同步指示灯每5s 亮一次，则
电机学在线作业2 交卷时间：2016-05-06 13:43:20 、单选题 1.（5分）给变比为2的单相变压器一次边绕组加220V的直流的电压，则其二次边输出电压为（） A.110V B.55V C.0V D.440 纠错 得分: 知识点: 电机学 2.（5分）准确判断变压器的联结组别，是为了（） A.解决电流稳定冋题 B.解决多台变压器能否并联的问题 C.解决相序一致的问题 D.解决电压稳定问题 纠错 得分:
知识点: 电机学
3.（5分）一台三相感应电动机其额定值为0.75（功率因数）,0.8（效率）,3KW , 380V（Y）。额定运行时定子电流为（） A.7.3A B.6.08A C.7.6A D.6.5A 纠错 得分：5 知识点: 电机学 4.（5分）一台变压器，当外施电压低于额定值时，变压器铁心的饱和度相对于外施电压为额定值时将 A.升高 B.不变 C.过饱和 D.降低 纠错 得分：0 知识点: 电机学 5.（5分）一台与大电网并联运行的隐极同步发电机，其功率角0为20 0,求（1）:增加励磁使E0增加 一倍，0变为（） r A.9.84
纠错 得分：5 6. （5分）当电网电压降低时，变压器的激磁电抗值变 （） A. 为0 B.不变 C. 大 D.小 纠错 得分: 知识点: 电机学 7.（5分）同步发电机正常工作时，它的（） A. 转速与频率同步 B. 转速与频率不同步 C. 转速与频率无关 D. 转速等于频率 纠错 得分: B. 40 C. 10 D. 12.5 知识点: 电机学
知识点：电机学 8.（5分）通常电机容量越大，其效率越（） A. 与容量无关 B.高 C.不变 D.低 纠错 得分: 9.（5分）一台并网中运行的变压器，当由空载至满负载运行时，其铁心主磁路所需励磁功率 A.不需要 B. 由小变大 10. （5分）同步发电机三相对称稳态短路时的电枢反应是 （） r —A.去磁 B. 与磁场无关 厂 知识点: 电机学 纠错 ci- C.基本无变化 D.由大变小 得分：5 知识点: 电机学
同步电机章节作业： 1. 有一台TS854-210-40的水轮发电机，P N =100兆瓦，U N =13。8千伏， 9.0cos =N ?，f N =50 赫兹，求（1）发电机的额定电流；（2）额定运行时能发多少有功和无功功率？（3）转速是多少？ 解：（1）额定电流A U P I N N N N 6.46489 .0108.13310100cos 33 6=????= = ? （2）有功功率MW P N 100= 无功功率 var 4.48)9.0tan(arccos 100tan M P Q N N =?==? （3）转速 min /15020 50 6060r p f n N N =?== 2.同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？在下列情况下（忽略电机自身电阻），电枢 反应各起什么作用？ 1） 三相对称电阻负载； 2） 电容负载8.0*=c x ，发电机同步电抗 0.1*=t x ； 3） 电感负载7.0*=L x 答： 电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ， 而ψ角既与负载性质有关，又与发电机本身的参数有关。 由等效电路图可知（忽略电枢绕组电阻r a ）： ①当负载阻抗为Z L =R 时，阻抗Z=jx t +R ，其阻抗 角ψ在900 >ψ>00 范围内，即空载电动势. 0E 和 电枢电流。 I 之间的相位角ψ在900 >ψ>00 范围内， 所以电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应； ②当负载阻抗为Z L =-jx c 时，阻抗Z=jx t -jx c ，由于x t *=1.0>x c *=0.8, 阻抗角ψ=900 ，即空载电动势.0E 和电枢电流。 I 之间的相位角ψ=900 ，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应； ③当负载阻抗为Z L =jx L 时，阻抗Z=jx t +jx L 的阻抗角为ψ=900 ，即空载电动势. 0E 和电枢电流 。 I 之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应。 3. 试述直轴和交轴同步电抗的意义。X d 和X q 的大小与哪些因素有关？ 直轴（交轴）同步电抗表征了当对称三相直轴（交轴）电流每相为１Ａ时，三相联合产生的直轴电枢反应磁场和漏磁场在一相电枢绕组中感应的电动势。 直轴（交轴）同步电抗是表征对称稳态运行时直轴（交轴）电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。 Xd 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的平方N ２以及直轴气隙磁导Λd ；
第六章 同步电机 一、填空 1. ★在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。 答 交轴 2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ； （3） 。 答 发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致 3. ★同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。 答 超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁 4. ★同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。 答 主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压 5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。 答 增加 6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。 7. 答 减小 8. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。 答 δsin2)X 1X 1(mU d q 2- 二、选择 1. 同步发电机的额定功率指（ ）。 A 转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率； C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。 答 D 2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos =?，则其电枢反应的性质为 （ ）。 A 交轴电枢反应； B 直轴去磁电枢反应； C 直轴去磁与交轴电枢反应； D 直轴增磁与交轴电枢反应。 答 C 3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ ）。 A 漏阻抗较大； B 短路电流产生去磁作用较强； C 电枢反应产生增磁作用； D 同步电抗较大。 答 B 4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ ）。 A q aq d ad X X X X X >>>>σ； B σX X X X X q aq d ad >>>>； C σX X X X X ad d aq q >>>>； D σX X X X X aq q ad d >>>>。
6-1一台三相同步发电机，P N ＝6600kW，U N ＝6.3kV。Y 接、cns ψN ＝0.8滞后、2p ＝2，Z ＝36，双层短距绕组，y l ＝15，N c ＝6，a ＝1试求额定电流时：(1)线圈磁动势基波幅值；(2)一相磁动势基波幅值；(3)三相合成磁动势基波的幅值、转速及转向。 解：(1)I N =P/u n cosφn =6600/*6.3*0.8=757A 33每个元件I a =I N /a=I N /1=757A τ=z/2p=36/2=18q=z/2pm=36/2*3=6α=60°/q=10°K y1=sin90°*y 1/τ=sin90°*15/18=0.9659 K q1=sin(q*α/2)/[q*sin(α/2)]=sin(6*10°/2)/[6*sin(10°/2)]=0.9561K w1=K q1*K y1=0.9561*0.9659=0.9235W=2pq*W y /α=2*6*6/1=72 F c1=0.9*I a *W y *K y1/p=0.9*757*6*0.9659/1=3948(2)F Φ1=0.9*I N *W*K w1/p=0.9*757*72*0.9235=45.3*103 (3)F 1=3/2F Φ1=1.5*45.3*103=68.0*103正向旋转，圆形趋势 n 1=60f/p=60*5/1=3000r/min 6-2三相汽轮发电机，2500kVA,6.3kV,Y 接法，同步电抗x s =10.4欧，电枢电阻r a =0.071欧。试求额定负载且功率因数为0.81滞后时的感应电动势，功角及电压变化率。 解:额定电流I N =s N /U N =6300/ =3627(V) 33利用电压方程式可求孔在电动势E0和功角。 θ电势E 0=UN+IN(r a +jx s )=3637+229.4-36.8。(0.071+j10.4） ∠=5423.820.4。(V)∠功角 =20.4 θ6-3三相隐极同步发电机，Y 接法，SN=60kVA,UN=380V,同步电抗x s =1.55欧，电枢电阻略去。试求： （2）当S=37.5kVA,cos=0.8(滞后)时的E 0和θ（3）拆除原动机，不计损耗，求电枢电流。解：（1）在S=37.5kVA,cos =0.8(滞后)时,电枢电流 ?I=S/ U N =37.5103/(380)=57(A) 3?3?U=U N =380/0。；I=57-36.87。 3∠∠空载电势 E0=U+jIxs=380/ +j57-36.87。 1.55=282-14.8。(V) 3∠?∠（2）拆除原动机，=0，E0和U 同相位，则θ电枢电流I=(E0-U N )/jx s =(282-220)/j1.55=-j40(A)6-4三相隐极发电机，P N =7500kVA,cos =0.8滞后，U N =3150V,Y 接，同步电抗1.6欧， N ?不计定子电阻。试求： （1）当发电机输出额定负载时，发电机的电磁功率P M ,功角，比整部功率P s 及静态过θ载能力。 （2）再不调整励磁情况下，当发电机输出功率减到一半时，发电机的电磁功率P M ,功角 ，比整部功率及负载功率因数cos 。 θ?解：（1）额定电流 I N =P N /( U N cos )=75000103/(138000.85)=3692(A) 3N ??3??