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1、第六章第六章 同步电机同步电机一、填空一、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，励磁电势，电压 5.凸极同步电机转子励磁匝数增加使 Xq
2、和 Xd将 。 答 增加 6.凸极同步电机气隙增加使 Xq和 Xd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 sin2)X1 X1(mUdq2二、选择二、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 cos=0.8，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 C 3.同步发电机稳定短路
3、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 ； B ；qaqdadXXXXXXXXXXqaqdadC ； D 。XXXXXaddaqqXXXXXaqqadd答 D 5.同步补偿机的作用是（ ） 。 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。 答 B三、判断三、判断1.负载运行的凸极同步发电机，励磁绕组突然断线，则电磁功率为零 。 （ ） 答 错 2.同步发电机的功率因数总是滞
4、后的 。 （ ） 答 错 3.一并联在无穷大电网上的同步电机，要想增加发电机的输出功率，必须增加原动机的 输入功率，因此原动机输入功率越大越好 。 （ ） 答 错 4.改变同步发电机的励磁电流，只能调节无功功率。（ ） 答 错 5.同步发电机静态过载能力与短路比成正比，因此短路比越大，静态稳定性越好。 （ ） 答 错 6.同步发电机电枢反应的性质取决于负载的性质。 （ ） 答 错 7.同步发电机的短路特性曲线与其空载特性曲线相似。 （ ） 答 错 8.同步发电机的稳态短路电流很大。 （ ） 答 错 9.利用空载特性和短路特性可以测定同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。 （ ） 答 错 10
5、. 凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。（ ） 答 对 11. 与直流电机相同，在同步电机中，EU 还是 EXaq 。 7. 为什么同步发电机的短路特性是一条直线？ 答 同步发电机稳态短路时，电枢磁动势基本上是一个纯去磁作用的直轴磁动势，气隙合成磁动势为，合成电势为，即合成电势只等于漏抗压降。所adfFFFXI jE&以其对应的气隙合成磁通很小，电机的磁路处于不饱和状态，由于气隙合成磁动势，而，所以励磁磁动势必然正比于 I，故短IEFIFkFadadadadfFFF路特性 Ik=f(If)是一条直线。 8.为什么从空载特性和短路特性不能测定交轴同步电抗？为什么从空载特性和短路特
6、性 不能准确测定直轴同步电抗？ 答 凸极同步发电机的电势方程式为qqddaXI jXI jRIUE&0三相短路时 U=0，由于发电机的电枢电阻远小于同步电抗，短路电流可认为是纯感性的，即=900，Iq=0，I=Id，所以由空载特性测出 E0和短路特性测出 I 可dddXI jXI jE&0求出直轴同步电抗 Xd。由于短路情况下电枢磁动势基基本上是一个纯去磁作用的直轴磁动 势，使气隙合成磁动势很小，对应的气隙合成磁通很小，电机磁路处于不饱和状态，这时 求出的是 Xd的不饱和值。由于 Iq=0，不能从空载和短路特性求出 Xq。 9.在直流电机中，EU 还是 EIf； 欠励磁：cos超前状态。对应励
7、磁电流 IfE0五、计算五、计算1.有一台三相汽轮发电机，PN=25000kW，UN=10.5kV，Y 接法，cosN=0.8（滞后） ，作单机运行。由试验测得它的同步电抗标么值为。电枢电阻忽略不计。每相励13. 2*sX磁电势为，试求分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢V7520 反应的性质：(1) 每相是纯电阻；52. 7(2) 每相是纯电感；52. 7(3) 每相是电阻电容性负载。)52. 752. 7(j解 阻抗基值 53. 31025000108 . 05 .10cos33622NNNNNNN NPUIU IUZ. U. I. I.tIxj. txIj. 0EM
8、icrosoft 公式 3.0.0E.0E. 0E.tIxj. txIj. I. I. U 同步电抗 52. 753. 313. 2* NssZXX（1）纯电阻负载时电枢电流 AAjjXREIsoo&4570752. 752. 7075200电流滞后于的角度为=450,故电枢反应是直轴去磁兼交磁作用。0E&（2）纯电感负载时电枢电流 AAjXXjEIsoo&90500)52. 752. 7(07520 )(0此时为 =900,故电枢反应是直轴去磁作用。 （3）阻容性负载且 X=Xs时，电枢电流AAXXjREIsoo&0100052. 707520 )(0此时为=00,故电枢反应是交磁作用。2.
9、有一台 PN=25000kW，UN=10.5kV，Y 接法，cosN=0.8（滞后）的汽轮发电机，电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电势及与的夹角。13. 2*sX0E0E&I&解 845. 2)13. 216 . 0(8 . 0)sin()cos(222*2* 0sXIUUE故 kVkVEE25.17 35 .10845. 2 35 .10* 004425. 187.36cos87.36sin1554. 01 cossintanooNN UUIX 因 281. 0845. 28 . 0coscos* 0EU得 o67.733.有一台，接法，（滞后）的水轮kWPN725000kVUN5 .1
10、0Y8 . 0cosN发电机，试求在额定负载下励磁电势及与的夹0*aR1*dX554. 0*qX0E0E&I&角。解 8 . 0cosNo87.36故 o27.55有 822. 027.55sin1sin*oIId令 o&01*Io&87.361*U则 ooo&73.34822. 09027.55822. 0*dI又 57. 027.55cos1cos*oIIq则 o&27.5557. 0*qI* 0qqddXI jXI jUE&544. 027.5557. 073.34822. 0187.361ooojjo27.55771. 1故 kVkVUEEN74.1035 .10771. 1* 00o
11、oo4 .1887.3627.554.有一台三相 1500kW 水轮发电机，额定电压是 6300V，Y 接法，额定功率因数cosN=0.8（滞后） ，已知额定运行时的参数：Xd=21.1，Xq=13.7，电枢电阻可略去不计。试计算发电机在额定运行时的励磁电势。解：17.21cos321 NNNNN NPUIUZ11* *Nd dZXX646. 01* *Nq qZXXoo&43.20481. 1)87.3690(646. 01*qQXI jUE则o3 .5743.20N将参考向量改为，则有QE&349. 0937. 043.201*jUo&o&90842. 0sin*jId54. 0cos*q
12、I&则 * 0qqddXI jXI jUE&78. 1646. 054. 0842. 0349. 0937. 0jj故 VVUEEN4 .64743630078. 13* 005.有一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标幺值分别等于，电枢电阻可以忽略不计。试计算发电机的额定电压，额定容量，1.0,0.6dqXX（滞后）时发电机励磁电势。cos0.8* 0E解：（方法一） 令 *1.0 0U o&1*cos0.836.871.036.87IooQ &计算电势*1.0 01.036.870.60.481.442 19.44QqEEjI Xjjooo&* 0 19.4436.8756.31IEo
13、oo&与的夹角直轴电枢电流 *sin1 sin56.310.832dII o励磁电势 * 0()1.4420.832(1 0.6)1.775QddqEEIXX（方法二） *sin0.60.6arctanarctanarctan1.556.31cos0.8qI XUUo直轴电枢电流 *sin1 sin56.31dII o励磁电势 * 0cos()1.0 cos(56.3136.87 )0.832 11.775ddEUI X oo6. 有一台汽轮发电机并联于无穷大电网，SN=31250KVA，UN=10、5KV，cosN=0.8(N 0)，Y 接线，Xs=7，忽略电枢电阻求：1）发电机在额定状态下运行时，功角 、电磁功率emP、比整
