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6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
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 ϕ，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 NN N N 6.46489.0108.13310100cos 336=⨯⨯⨯⨯==ϕ（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 =⨯==ϕ （3）转速 min /15020506060r 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。
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。
14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答案：14-3 2p=4014-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。
15-9 (1) *0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ，4.18=θ 15-11 0 2.2846E *=, 013.85kv E =，32.63θ=15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I =16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。
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 。
答 减小7. ★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 dq 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 D2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos =ϕ，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 C3. 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 B4. ★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 >>>>。
同步电机习题与答案6.1 同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？[答案见后]6.2 为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不采用电枢旋转式？[答案见后]6.3 在凸极同步电机中，为什么要采用双反应理论来分析电枢反应？[答案见后]6.4 凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗Xad大于交轴电枢反应电抗Xaq？[答案见后]6.5 测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为原来0.95nN，对试验结果有什么影响？[答案见后]6.6 一般同步发电机三相稳定短路，当Ik =IN时的励磁电流Ifk和额定负载时的励磁电流IfN 都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取不饱和值而后者取饱和值？为什么Xq一般总是采用不饱和值？[答案见后]6.7 为什么同步发电机突然短路，电流比稳态短路电流大得多？为什么突然短路电流大小与合闸瞬间有关？[答案见后]6.8 在直流电机中，E>U还是U>E是判断电机作为发电机还是作为电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗？为什么？[答案见后]6.9 当同步发电机与大容量电网并联运行以及单独运行时，其cosφ是分别由什么决定的？为什么？[答案见后]6.10 试利用功角特性和电动势平衡方程式求出隐极同步发电机的V形曲线。
[答案见后]6.11 两台容量相近的同步发电机并联运行，有功功率和无功功率怎样分配和调节？[答案见后]6.12 同步电动机与感应电动机相比有何优缺点？[答案见后]6.13 凸极式同步发电机在三相对称额定负载下运行时，设其负载阻抗为R+jX，试根据不考虑饱和的电动势相量图证明下列关系式[答案见后]6.14 试述直流同步电抗Xd 、直轴瞬变电抗X´d、直轴超瞬变电抗X"d的物理意义和表达式，阻尼绕组对这些参数的影响？[答案见后]6.15 有一台三相汽轮发电机，PN ＝25000kW，UN＝10.5kV，Y接法，cosφN＝0.8（滞后），作单机运行。
同步发电机习题二一、填空题1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________(24)2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是_________________(直轴去磁)3、装在用户附近的一台调相机，在负载比较小的夜间为改善长线末端的电压应使调相机处于 状态。
（欠励）4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。
（无功功率）5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。
（三相灯出现同时暗，同时亮的交替变化现象）9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。
_(直轴去磁)10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________ 。
（一个相灯没有绝对熄灭的时侯，在最亮和最暗范围内闪烁）11．同步发电机处于“欠励磁”状态时发出无功的性质为___________.（容性）12．并联于无限大电网的运行的同步发电机，要改变有功功率输出，只需调节______________________.（原动机的转速）13．同步发电机气隙增大，其同步电抗将 。
（减小）14．同步发电机内功率因数角ψ=0时的电枢反应为________ 。
（交轴电枢反应）15、同步发电机在过励时从电网吸收 容性无功功率 ，产生 直轴去磁的电枢反应 电枢反应16、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；是 和 空间夹角。
（电动势和电压；励磁磁动势和气隙磁动势）17．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 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 18、一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知原运行点的功率因数是超前的，则电机运行在______励状态，此时电机从电网吸收_____性质的无功功率；若不调节原动机输出而将励磁电流单方向调大，则电机可变化到_____励状态，此时电机向电网发出_______无功功率。
第四篇 同步电机习题解答15-1 一台三相隐极同步发电机，25000kW N P =,10.5kV N U =,Y 接，cos 0.8N ϕ=滞后，已知7.52, 0t a x R =Ω≈，每相励磁电动势07520V E =。
求下列几种情况下的电枢电流，并说明其电枢反应的性质：（1）每相接7.52Ω的三相对称纯电阻负载；（2）每相接7.52Ω的三相对称纯电感负载；（3）每相接15.04Ω的三相对称纯电容负载；（4）每相接7.547.54j -Ω的三相对称电阻电容负载。
解：0a t L a t L t E U IR jIx IZ IR jIx IZ jIx =++=++≈+ 0L tE IZ jx =+ , 令0075200V E =∠ （1）7.52L Z =Ω00075200701.145(A)7.527.52L t E I Z jx j ∠===∠++ 为直轴和交轴电枢反应；（2）7.52L Z j =Ω0007520050090(A)7.527.52L t E I Z jx j j ∠===∠-++ 为直轴去磁电枢反应；（3）15.04L Z j =-Ω00075200100090(A)15.047.52L t E IZ jx j j ∠===∠+-+ 为直轴增磁电枢反应；（4）7.527.52L Z j =-Ω0007520010000(A)7.527.527.52L t E I Z jx j j ∠===∠+-+ 为交轴电枢反应。
15-2 一台凸极同步发电机，72500kW N P =,10.5kV N U =，Y 接，c o s 0.8N ϕ=滞后，1, 0.554, 0d q a x x R**==≈。
试求额定负载下运行时发电机的0, , d q I I E ψ及。
解：Y 接，0cos 0.8, 36.87N N ϕϕ==34983(A)pNN I I ====36062(V)pNU ===0sin 1110.655.27cos 10.8q I x U arctgarctgU ϕψϕ****+⨯+⨯===⨯0sin 4983sin55.294095.3(A)d pN I I ψ==⨯= 0cos 4983cos55.292838.9(A)q pN I I ψ==⨯=0cos()sin d E U I x ψϕψ****=-+0001.0cos(55.2936.87)11sin55.29 1.771=⨯-+⨯⨯=300 1.77110.51018.58(kV)N E E U *=⨯=⨯⨯=(线电动势)。
同步电机习题答案一、填空题：1.同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。
同步发电机电枢反应的性质取决于__________________________。
电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角2.同步发电机当=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________电枢反应。
交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应3.利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用____________和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。
空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性4.利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。
转差法5.同步发电机与电网并联运行的条件是：（1）；（2）；（3）；（4）发电机的频率等于电网的频率；发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致；发电机的电压相序与电网的电压相序相同；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样6.★同步电机的功率角有双重物理含义，在时间上是和之间的夹角；在空间上是和之间的夹角。
；励磁磁动势F；等效合成磁动势F；电压U励磁电动势E0f17.同步发电机静态稳定的判据是___________，隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角=dT0，90d8.同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时，要调节输出的有功功率，必须调节___________________________；如果只调节其输出的无功功率，可通过调节______________实现。
原动机的输入功率（或输入转矩）；励磁（电流）9.一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机，功率因数是超前的，则电机运行在______状态，此时发电机向电网发出__________的无功功率；若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大，当发出的无功功率为零时，励磁状态为状态；进一步增大励磁电流，电机变化到_____状态，此时发电机向电网发出_______无功功率。
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) _____________________ o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&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X?和X,将 _____________ 。
答增加6.凸极同步电机气隙增加使Xq和£将______________ o答减小7.★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---- )sin25Xq Xd—、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 D2.★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性cos0=O.8,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 C3.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B4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为( )oA X°>XQX“X 肿Xq ；B 乂宀小小，八C Xq> X aq > X d > X ad > X Q； D Xd>XQX(f >X 肿 X 。
20 1第11章同步发电机的基本工作原理和结构思考题与习题参考答案11.1同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系？在频率为50H z 时，极数和转速有什么关 系？答:频率与转速的关系为： f 二凹 当频率为50Hz 时，pn = 60 50 = 3000 。
6011.2为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？答：汽轮发电机磁极对数少（通常 p=1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多，转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。
11.3试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。
答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等 主要部件组成。
但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成， 励磁 绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。
转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。
异步电动机的 转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的， 故 也称为感应电动机。
11.4 一台汽轮发电机，极数 2p =2 , P N = 300MW ,U N =18kV , cos :N =0.85, f N =50Hz ， 试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率(2) P N -300MW S N =P N /COS N =300/0.85 = 352.94MVAQ N 二 S N sin N 二 352.94 0.527 二 186M var11.5 一台水轮发电机，极数 2p =40，P N =100MW ,U N =13.8kV , cos = =0.9 , f N =50Hz ， 求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速 S N =P N /cos N =100/0.9 = 111.11MVAQ N 二 S N sin N =111.11 0.436 = 48.44M var(3) 60f N n = p 60 50 =150r / min解:( 1)I N 二 3U N COS \ 300汇106 、3 18 103 0.85 = 11320.6A解:（ 1） _ _ P N N J3U N cosh100"063 13.8 103 0.9 二 4648.553A(2) P N -100MW。
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。
14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答案：14-3 2p=4014-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。
15-9 (1) *0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ，4.18=θ 15-11 0 2.2846E *=, 013.85kv E =，32.63θ=15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I =16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。
16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y 接法，额定容量S N =7500kV A ，额定电压U N =6300V ，额定功率因数cos φN =0.8（滞后），频率f =50Hz 。
由实验测得如下数据： 空载实验短路实验测得N k I I =时，A 208fk =I ，零功率因数实验I =I N ，U =U N 时测得A 433fN0=I 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出X σ和I fa ；（3）额定运行情况下的I fN 和u ∆。
16-5 一台15000kV A 的2极三相Y 联接汽轮发电机， kV 5.10N =U ，8.0cos N =ϕ（滞09.2***（2）额定负载时的励磁电流标么值。
16-6一台汽轮发电机ＳＮ＝１５０００ＫＶＡ，ＵＮ＝６.３ＫＶ，ＩＮ＝１３７５Ａ，星形接线cos φＮ＝０.８（滞后），由空载试验求得对应额定线电压６３００Ｖ下的励磁电流为１０２安，由短路试验求得对应ＩＫ＝ＩＮ＝１３７５Ａ下的气隙线上的ＥＯＫ＝１２３９０Ｖ，此时的励磁电流为１５８Ａ。
试求：Ｘd *和Kc 。
16-7 三相汽轮发电机,已知空载特性:短路特性ＩK *＝1.0 ，Ｉf *＝1.43 及零功率因数负载点Ｉ=ＩN ，Ｕ＝ＵN ，COS Φ=0 时 Ｉf *＝2.8 试求:(1)该电机的保梯电抗X p ；(2)X d 的非饱和值。
16-8用标么值画出同步发电机空载及零功率因数负载特性曲线，说明求取I f a 的方法。
参考答案： 16-4① 5.87d x =Ω非,0.96C K =；②作图, 1.018x σ=Ω，165A fa I =；③作图,377.5A fN I =，%27%u ∆=16-5 ①*1.833fk I =；②作图，*2.5fN I =16-6 *1.97d x =非;0.65C K = 16-7 ①*0.17p x =; ②*1.716d x =非17-1 三相同步发电机投入并联时应满足哪些条件？怎样检查发电机是否已经满足并网条件？如不满足某一条件，并网时会发生什么现象？17-2 同步发电机与电网并联瞬间，其它并联条件均已满足，仅发电机的电压比电网电压略高一点，此时如果合闸，发电机会产生什么性质的电流？17-3 功角在时间及空间上各表示什么含义？功角改变时，有功功率如何变化？无功功率会不会变化？为什么？17-4 有一台三相汽轮发电机，额定功率P N=12000kW，额定电压U N=6300V，电枢绕组Y 接法，cosφN（滞后），x s=4.5Ω，发电机并网在额定状态下运行，额定频率f N=50Hz时，不计电阻影响，试求（1）每相空载电势E0；（2）额定运行时的功角θ；（3）最大电磁功率P max；（4）过载能力K M17-5 一台凸极三相同步发电机，U N=400V，每相空载电势E0=370V，电枢绕组Y接，每相直轴同步电抗x d=3.5Ω，交轴同步电抗x q=2.4Ω，该发电机并网运行，不计电阻影响，试求（1）额定功角θN=24°时，输向电网的有功功率是多少？（2）能向电网输送的最大电磁功率是多少？（3）过载能力为多少？17-6 一台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，额定运行时功角θN=30°，若因故障电网电压降为0.8 U N，假定电网频率仍不变，试求：（1）若保持输出有功功率及励磁不变，此时发电机能否继续稳定运行，功角θ为多少？（2）在（1）的情况下，若采用加大励磁的办法，使E0增大到原来的1.6倍，这时的功角θ为多大？17-7 一台隐极三相同步发电机并网运行，额定数据为：S N=125000kV A，U N=10.5kV，电枢绕组Y接法，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗x s=1.6Ω，不计电阻影响，试求：（1）额定运行状态时，发电机的电磁功率P em和功角θ；（2）此时如使原动机输入功率为零，不计损耗，求电枢电流为多少？17-8 一台凸极同步发电机并网运行，额定数据为：S N=8750kV A，U N=11kV，电枢绕组Y 接法，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗x d=18.2Ω，x q=9.6Ω，不计电阻影响，试求：（1）当输出功率为2000kW，cosφN=0.8（滞后）时，发电机的功角θ和每相空载电势E0;（2）若保持输出功率不变，发电机失去励磁，此时的功角θ为多少？能否稳定运行。
17-9 一台汽轮发电机数据如下：kV A 31250N =S ，kV 5.10N =U ，Y 接， 8.0cos N =ϕ（滞后），Ω=7s x ，定子电阻忽略不计，发电机与无穷大电网并联运行，试求：（1）在额定状态下运行时，功角θ、电磁功率各为多少；（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功减半，功角、电磁功率、ϕcos 将变为多少； （3）发电机原来在额定状态下运行，现仅将励磁电流加大10%，此时功角θ、电磁功率、ϕcos 及I 将变为多少？（不考虑磁路饱和的影响）17-10某并联于无穷大电网的隐极同步发电机原带额定负载运行（Φ>０），现使有功减少一半，功率因数保持不变，试定性的画相量图说明调节前后的情况。
17-11 一台两极汽轮同步发电机ＳＮ＝353MVA ，ＵＮ＝20KV ，cos φＮ＝0.85（滞后） Ｘs ＊＝１.８６，此发电机并联于无穷大电网，已知：额定状态时的Ｅ０＊＝２.５２，θＮ＝３８.３４°。
试求：在额定状态的基础上将有功减半，维持励磁电流不变，此时功率角θ´为多大，Ｐem ´和Ｅ０´为多大。
17-12某并联于无穷大电网的隐极同步发电机原带额定负载运行（Φ>０），现使有功减少一半，但无功功率保持不变，试定性的画相量图说明调节前后的情况。
参考答案：17-4 （1）E 0=8859.7（2）δ=33.96°（3）21483.6 kW （4）1.79 17-5 （1）P M =37575W （2）δ=75.52°，P Mmax =75987W （3）K M =2.02 17-6 （1）38.68°（2）23° 17-7 （1）100000kW ，34.7°（2）5847A 17-8 （1）8.07°，7975V 。
2）42.19°，能稳定运行。
17-9 (1) 35.93。
,25000kW;(2)17.06。
,12500Kw,0.448;(3)32.25。
,25000kW,0.723,1.106（1903A ）17-11 （1）18.07°，150MW ，2.5217-10 题图 17-12题图18-1 异步转矩和同步转矩有何不同？同步电动机在运行过程中是否存在异步转矩？在启动过程中存在什么转矩？18-2 比较同步发电机和同步电动机的方程式、等效电路和向量图有什么不同。
18-3 用同步补偿机改善电网的功率因数，将补偿机装设在用户端和装设在发电厂里，其作用是否相同？18-4 如何判断一台同步电机是运行在发电机状态还是电动机状态？18-5 什么是同步调相机，有何运行特点？18-6 同步电动机带额定负载运行时，如cosφ=1.0,若保持此励磁电流不变而空载运行，功率因数是否会发生改变？18-7 一台凸极三相同步电动机，Y接法，U N=6000V，f N=50Hz，n N=300r/min，I N=57.8A，额定功率因数cosφN=0.8（超前），同步电抗x d=64.2Ω，x q=40.8Ω，不计电阻，试求：（1）额定负载时的空载电势E0（2）额定负载时的电磁功率P emN和电磁转矩T em；18-8 某企业电源电压为6000V，内部使用多台异步电动机，其总输出功率为1500kW，平均效率是70% ，功率因数cosφN=0.8（滞后），企业新增一台400kW设备计划，采用运行于过励状态的同步电动机拖动，补偿企业的功率因数到1（不计电机本身损耗）。
试求：（1）同步电动机的容量为多大？（2）同步电动机的功率因数为多少？18-9 一台隐极三相同步电动机，电枢绕组Y接法，同步电抗x s=5.8Ω，额定电压U N=380V，额定电流I N=23.6A，不计电阻，当输入功率为15kW时，试求：（1）功率因数cosφN=1时的功角θ；（2）每相电势E0=250V时的功角θ和功率因数cosφ。
18-10某厂变电所的容量为2000kV A，变电所本身的负荷为1200kW，功率因数cosφN=0.65（滞后）。
