1 第13章 思考题与习题参考答案
13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?
答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压gU与电网电压cU大小相等，相位相同，即cgUU；（2）发电机的频率gf与电网频率cf相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。
如果cgUU，则存在电压差cUUU，当并列合闸瞬间，在U作用下，发电机中将产生冲击电流。严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。
如果cgff，则电压相量gU与cU的旋转角速度不同，因此相量gU与cU便有相对运动，两相量的相角差将在0～360之间变化，电压差U在（0～2）gU之间变化。频率相差越大，U变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。交变的U将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。
如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，gU和cU之间始终有120相位差，电压差U恒等于gU3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。
13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?
答：功角既是时间相量空载电动势0E与电机端电压U之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场0与合成磁场U之间的空间夹角。
13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？
答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。
《电机学（1）》模拟试题
一： 填空题 （每空3分，共45分）
1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Zm，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Zm。
2． 某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ2越小，副边电压变化率越 ，效率越 。
3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。若已知绕组W1开路，Ì3=10∠100A，忽略励磁电流，则Ì2= A。
4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流将 。
5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。
6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为 。
7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Zk不同，则Zk 越小，Ik 。
8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变 。
9．交流电机p=12，在一相绕组中通入正弦交流电流，产生基波和三次谐波磁动势，则三次谐波电动势与基波电动势之比为 ，基波磁动势幅值和三次谐波磁动势幅值之比为 。
二、（8分）
图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。 A B C
第一篇思考题
1-3直流电机电枢绕组只要一个线圈即可运行,为什么要用许多线圈串联组成?线圈越多越好吗?
答:单个线圈的电动势、电磁转矩纹波太大,多个线圈串联可以对电动势、电磁转矩起平滑作用。但也不是越多越好。因为多到一定程度后,纹波已经很小,无必要再增加,另外空间也限制进一步紧夹。
1-6直流发电机中产生电磁转矩吗?直流电动机中产生感应电动势吗?
答:都会。
1-9在换向器上,电枢正常应当放在什么位置上?为什么?物理中性线和几何中性线是一回事吗?
答:正常放在几何中性线上。因为空载时,换向器在几何中性线上的导体处的磁场为零,利于换向。物理中性线和几何中性线不是一回事。几何中性线是固定的,而物理中性线是指磁场为零的位置,是跟电枢反应有关的。
1-13直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率?还称什么功率?
答:电磁功率是发电机中转换成电功率的机械功率(但不是全部机械功率,是电动机中转换成机械功率的电功率(但不是全部的电功率,因此又称转换功率。
1-16一台复励直流发电机,在恒速条件下,分别将它作他励、并励、积复励时,比较电压调整率的大小。为什么励磁方式不同时,电压调整率也不同?
答:电压调整率是指在固定转速、固定励磁电阻下,端电压从空载到额定负载的变化百分比。积复励的电压调整率
不同励磁方式下,电枢电流(电枢反应、电枢电阻压降等对励磁磁场的影响不同,所以电压调整率也不同。
1-17正在运行的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路?断开励磁回路后,磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化?起动时,励磁回路断了线,会有什么后果?
答:运行中,励磁断开的话,靠一点点剩磁工作,若为轻载,则将飞车;若为重载,则电枢电流、电阻压降大增,将可能烧坏电机(若负载转矩低于此时电机能输出的最大转矩,则将继续运转,并可能烧坏;若负载转矩高于此时电机能输出的最大转矩,则直接停机,电枢处于短路状态,最后可能烧坏。
断开励磁后,磁通减为剩磁,电枢电流大增,电动势有较大幅减小(因电枢电阻压降大增;转速则要看负载情况:轻载转速上升飞车,重载则可能继续运行或停车、并可能烧毁。
答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感应定律dtdNe可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数21NN时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。
变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么?
答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以二次侧不会有稳定的直流电压。
变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成?
答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm厚）表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。
变压器有哪些主要部件，其功能是什么?
答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。
变压器二次额定电压是怎样定义的?
答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。
双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计?
答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达95%以上），二次绕组容量几乎接近一次绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。
变压器油的作用是什么？
答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
变压器分接开关的作用是什么？
答：为了提高变压器输出电能的质量，应控制输出电压波动在一定的范围内，所以要适时对变压器的输出调压进行调整。对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而可以调节变压器输出电压的大小。
