电机学考试资料真题3(同步电机含答案)

重庆大学试卷 同步电机 第 1 页 共 2 页 重庆大学 电机学（1） 课堂测验五 2011~2012学年 第一学期 考试方式： 测验日期：2011.12.30 测验时间： 45 分钟

题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得 分 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．凸极同步发电机的电抗大小排列顺序为 D 。 A．qaqdadXXXXX； B．XXXXXqaqdad；

C．XXXXXaddaqq； D．XXXXXaqqadd。 2．当同步发电机的负载减少时，其转速和功率角的变化情况是 C 。 A．转速不变，功率角增加； B．转速下降，功率角下降； C．转速不变，功率角下降； D．转速增加，功率角增加。 3．三相同步发电机稳定运行，外接纯电阻性负载，则该电机的电枢反应性质为 D 。 A．交轴电枢反应； B．直轴去磁电枢反应； C．直轴增磁与交轴电枢反应； D．直轴去磁与交轴电枢反应。 4．保持同步发电机的激磁电流不变，增加其有功功率的输出，则激磁电动势将 B 。 A．变大； B．不变； C．变小； D．无法确定。 5．凸极同步发电机带感性负载运行，电枢绕组感应的电动势由 D 产生。 A．转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同； B．转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同； C．交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同； D．转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同。 6．一台并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变，减小励磁电流，发现其电枢电流减小，则发动机原来的运行状态为 A 。 A．过励； B．正常励磁； C．欠励； D．无法确定。

7．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。 8．已知一台隐极同步发电机额定运行时的功率因数为0.8(滞后)，定子电流直轴分量与交轴分量之比为2.8，则该发电机的过载能力最接近于 C 。 A．1.6； B．1.7； C．1.8； D．1.9。 9．一台同步发电机在额定负载时增加励磁电流，则 A 。 A．电磁功率不变，功率角下降； B．电磁功率下降，功率角下降； C．电磁功率增加，功率角增加； D．电磁功率不变，功率角增加。 10．同步电动机带某一负载运行时功率因数为1，在不改变励磁电流的情况下撤去负载，则此时该电机的电枢电流为 B 。 A．0； B．容性电流； C．感性电流； D．纯有功电流。

二、 填空题（每空1分，共20分） 1．同步发电机并网的条件是：(1) 发电机的相序与电网的相序要一致 ；(2) 发电机的频率应与电网相同 ；(3) 发电机的激磁电动势应与电网电压大小相等、相位相同、波形相同 。 2．同步发电机在过励时向电网发出 滞后 无功功率，产生 直轴去磁 电枢反应；同步电动机在过励时从电网吸收 超前 无功功率，产生直轴增磁电枢反应。(超前或滞后；直轴去磁或增磁) 3．同步电机功率角的物理意义在时间上为 励磁电动势与电压夹角 ；在空间上为 主极轴线与气隙合成磁场轴线夹角 。 4．在不考虑磁路饱和的情况下，如增加转速，则同步发电机空载电压 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%，则同步发电机的空载电压 不变 。(减小、不变或增加) 5．一台同步电动机拖动一恒转矩负载，额定运行时的功率因数为0.8(超前)，在其他条件不变的情况下增大励磁电流，则带来以下变化：电机的电枢电流 增大 ，电磁转矩 不变 ，激磁电动势 增大 ，功率因数 减小 。(减小、不变或增加) 6．某公司电力设备的总功率为6000kW，cosφ=0.75(滞后)。由于发展需要增添一台1500kW的同步电动机，并使系统的功率因数提高到0.8(滞后)，则该同步电动机 吸收 (吸收或发出)的无功功率为 333.5 kVar ；功率因数为 0.9798 ；容量为 1531 kVA。

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 重庆大学试卷 同步电机 第 2 页 共 2 页 三、 简答题（共24分） 1．试述直轴同步电抗和交轴同步电抗的意义。（8分） 答：在凸极同步电机中，由于气隙不均匀为了计算方便，将电枢磁动势aF分

解为adF和aqF，分别除以直轴磁阻和交轴磁阻，可得到ad和aq，它们分别在定子绕组感应电动势adE和aqE，写成电抗压降形式，即

addadXIjE ， aqqaqXIjE 和分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，它们分别反映出上述直轴和交轴电枢反应磁通的强弱。 直轴同步电抗为 XXXadd 交轴同步电抗为 XXXadd dX和qX表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为A1时，三相总磁场在电枢绕组中每相感应的电动势。 2．并联于无穷大电网的汽轮发电机，忽略定子电阻，在正常励磁时得到的相量图如下所示。(1)保持有功功率不变，试画出发动机在欠励情况下的相量图；(2)保持励磁电流不变，试画出增加有功功率时的相量图。（16分） 0EsXIjUI 答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。要保持sin0seXUEmP不变；cos2mUIP不变；由于相数m、Xs与U不变，则E0sinδ与cosI不变。在欠励情况下，励磁电流减小，E0减小，从而画出下图： 0EsXIjUI'0E'IsXIj' (2)保持励磁电流不变，则激磁电动势E0大小不变，即E0轨迹应在一个圆上。增加有功功率，功率角增加，从而画出下图：

0E

sXIj

U

I

''I

''0E

sXIj''

四、 计算题（共36分） 一台隐极同步发动机，X*s=1，R*a=0，接在U*N=1的电网上，运行工况为I*N=1、cosφN=0.8(滞后)。试求额定情况下：(1)内功率因数角ψ0N(4分)；(2)功率角δN(4分)；(3)激磁电动势E*0N(4分)；(4)电磁功率P*eN(4分)；(5)最大电磁功率P*eN(max)(4分)；(6)过载能力kp(4分)。当电网电压下降为U*=0.7时，为了维持有功功率不变，并使功率角保持在不大于300的范围内，试求：(7)激磁电动势E*0(4分)；(8)电枢电流I*(4分)；(9)功率因数cosφ(4分)。 重庆大学试卷 同步电机 第 3 页 共 2 页 解：

sXIjN0





NU

NI

N0E

(1)0*N*N*N043.638.01116.01arctancossinarctanN

sNNU

XIU

 (4分)

(2) 087.368.0arccosN 000N056.2687.3643.63NN

(4分)

(3)

789.143.63sin1156.26cos1sincos00N0*NN*N0sNXIUE （4分）

(4) 8.056.26sin11789.1sin0N*NN0seNXUEP (4分) 另解：8.08.011cosN*N*N2IUPPNeN (5) sin0seXUEP，取最大值时1sinm，δm=900。 则789.10(max)seNXUEP (4分) (6) 236.256.26sin1sin1(max)NNepPPk (4分) (7)保持有功功率不变，则sin0seXUEP不变、cos2IUP不变。 当电网电压为U*=0.7时，为确保δ不大于300，则有： CXUEXUEPNNNsinsins0s0*e 所以：285.230sin7.056.26sin1789.1sinsin0000UUEENNN (4分) (8)-(9)两问 sXIjUI0E 由向量图知：sincos0sXIUE 则：2789.17.030cos285.2cossin00UEI （I） 又由于：CIUIUPN*N*N2coscos 则：1429.17.08.011coscosUIUINNN （II） 由上述（I）、（II）两式可得：119.11429.12789.1cossintanII 所以：功率因数cosφ=0.6663 (4分) 7153.16663.01429.1I (4分)