电机学同步电机(1)

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：闭卷 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 0.8ϕ=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。

同步电机库一、选择１一台并联在电网上运行的三相同步发电机，输出ＣＯＳφ＝０．５（滞后)的额定电流，现在要让它输出ＣＯＳφ＝０．８（滞后）的额定电流，则可以：⑴输入功率不变，增加励磁电流；⑵增加输入功率，励磁电流不变；⑶减少输入功率,增加励磁电流;⑷增加输入功率,减少励磁电流；⑸输入功率不变，减少励磁电流.２已知一台凸极同步发电机的Ｉd=Ｉq=１０安,此时发电机的电枢电流为:⑴１０安；⑵２０安;⑶１４．１４安;⑷15安。

３、相应于异步电动机的励磁电抗Ｘm,在同步电机中有：⑴漏电抗；⑵电枢反应电抗;⑶同步电抗；⑷没有相应的电抗与之相对应。

４凸极同步发电机附加电磁功率产生的原因是：⑴交轴无励磁绕组；⑵交轴上的磁阻比直轴上的磁阻大；⑶直轴上的磁阻比交轴磁阻大。

５三相同步电动机运行在过励状态时，从电网吸收:⑴感性电流；⑵容性电流；⑶纯有功电流.６凸极同步发电机突然短路时的超瞬态电流周期分量Ｉk"衰减到Ｉk'是由于：⑴阻尼绕组电阻的存在；⑵励磁绕组电阻的存在；⑶电枢绕组电阻的存在。

７同步发电机稳态短路电流不很大的原因是：⑴漏阻抗较大;⑵短路电流产生去磁作用较强；⑶电枢反应产生增磁作用较强；⑷同步电抗较大。

８当同步发电机供给纯电容性负载时,电枢反应使其端电压:⑴不变；⑵增加；⑶降低。

９如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下,有ψ＝φ：⑴纯电感负载；⑵纯电容负载; ⑶纯电阻负载; ⑷电容电阻性负载；⑸电感电阻性负载.１０测定同步发电机短路特性时，如果转速降低到０．８ｎ1时,测得的短路特性：⑴不变;⑵提高到０．８倍;⑶降低到１／０．８.１１同步发电机短路特性是一条直线的原因是：⑴励磁电流较小磁路不饱和；⑵电枢反应去磁作用使磁路不饱和；⑶短路时电机相当于在一个电阻为常数的电路中运行,所以Ｉk和Ｉf成正比。

１２用转差试验法求凸极同步电机的同步电抗时,转差率必须要小，如果使Ｓ＝０．５,那么求得的同步电抗值:⑴偏大；⑵偏小；⑶不能求得Ｘd，Ｘq.１３同步发电机与电网并联时,并联条件除发电机电压小于电网电压５%外,其它条件均已满足，此时若合闸并联,发电机将：⑴产生巨大电流，使发电机不能并网;⑵产生不大电流，电机输出滞后的无功电流；⑶产生不大的电流,电机输出超前的无功电流;⑷产生不大电流，电机输出纯有功电流。

同步电机的工作原理同步电机是一种常见的电动机，它具有简单的结构、高效率和稳定的性能特点，被广泛应用于工业生产和日常生活中。

那么，同步电机的工作原理是什么呢？接下来，我们将详细介绍同步电机的工作原理。

首先，同步电机是一种交流电动机，它的工作原理基于电磁感应和磁场的作用。

当同步电机接通电源后，定子绕组中产生的交变电流会在空间内产生旋转磁场，而转子上的磁极会受到这个旋转磁场的作用，从而产生转矩。

这样，同步电机就可以实现转子的同步旋转，与旋转磁场保持同步运动，从而驱动外部负载。

其次，同步电机的工作原理还涉及到定子绕组和转子之间的磁场耦合。

定子绕组产生的磁场会与转子上的磁场相互作用，形成电磁力，使得转子产生转动。

在这个过程中，转子的磁场也会与定子绕组的磁场相互作用，保持同步旋转。

这种磁场耦合的作用是同步电机能够实现同步运动的关键。

此外，同步电机的工作原理还与同步速度和极对数的关系密切。

同步电机的同步速度是由电源的频率和极对数决定的，当电源的频率和极对数确定后，同步电机的转速也就确定了。

这就意味着，同步电机的转速是固定的，只有在额定负载下才能保持同步运行。

最后，同步电机的工作原理还与励磁方式有关。

同步电机的励磁方式有直流励磁、交流励磁和永磁励磁等多种方式，不同的励磁方式会影响同步电机的性能和工作特性。

因此，在实际应用中，需要根据具体的工作要求选择合适的励磁方式，以确保同步电机的正常工作。

综上所述，同步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场的作用，通过定子绕组和转子之间的磁场耦合实现同步旋转，同时受到同步速度、极对数和励磁方式等因素的影响。

了解同步电机的工作原理有助于我们更好地应用和维护同步电机，提高其工作效率和性能，推动工业生产和社会发展。

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 pn =，16060507540f 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。

磁导率:磁介质中某点的磁通密度与磁场强度量值之比即为磁介质的磁导率。

磁动势:磁动势的标准定义是电流流过导体所产生磁通量的势力，是用来度量磁场或电磁场的一种量，类似于电场中的电动势或电压。

它被描述为线圈所能产生磁通量的势力（书上：作用在铁芯磁路上的安匝数成为磁路的磁动势。

）磁滞效应:磁场可以把铁块变成磁铁，此后即使磁场减弱或消失，铁块的磁力并不会回到原来的起点或零点，部分磁力将永久性地滞留在铁块之中，这就是“磁滞效应”。

涡流损耗:导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗，叫做涡流损耗。

漏磁通:当变压器中流过负载电流时，就会在绕组周围产生磁通，在绕组中由负载电流产生的磁通叫漏磁通，漏磁通大小决定于负载电流。

空间电角度:将一对极表面所占的空间角度定义为360°或者2π弧度。

标幺值:一个物理量的实际值与选定的一个同单位的固定数值的比值，称为该物理量的标幺值分布式绕组: 表示每对极下每相绕组由放置在不同槽中的多个线圈相互联接而成。

励磁电流(同步电机):励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。

每极每相槽数:每个主磁极下一相所占的槽数。

槽距角:一个定子槽在定子内圆表面所占的空间电角度。

交轴同步电抗:对应凸极同步电机交轴磁阻的电枢反应电抗与定子漏抗之和功角:y为内功率因数角，d=y-j定义为功角。

它表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。

直轴同步电抗:直轴同步电抗包含漏抗和直轴电枢反应电抗。

表示了漏抗和直轴电枢反应对气隙磁场的影响作用大小。

额定功率因数:额定工况下发电机的功率因数电磁转矩:当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。

电枢反应（直流电机）:电枢磁动势要对励磁磁动势产生的气隙磁场产生影响。

《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p=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s n ， 定、转子旋转磁场轴线之间的夹角为转矩角sr δ，通常认为sr δδ≈【P195图20-6】δ——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0δ>，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0δ<，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、机械转矩为制动转矩；当0δ=，相当于转子与合成旋转磁场轴线重合，电机内没有有功功率转换——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）： N U 、N I ——指电枢（定子）线电压、线电流；N S ——发电机的额定容量，指三相视在功率；N P ——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；∴N N NS I =单位：VA 、KVA发电机：cos N N N N P I ϕ电动机： cos NN N N N P I ϕη= 单位：KW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：60s fn n p=@——称为同步速，单位：/min r （转/分钟）； 我国电网频率 50f Hz =，故：p=1，n S =3000r/min ；p=2，n S =1500r/min ；p=3，n S =1000r/min .......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f I ，原动机拖动转子磁极以同步速n S 旋转，定子电枢绕组开路。