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1、同步电机练习题及答案第六章 同步电机 一、填空1. 在同步电机中，只有存在枢反应才能实现机电能量转换。电答交轴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 空间夹角。和答主极
2、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 将 。Xq和Xd答增加6. 凸 极 同 步 电 机 气 隙 增 加 使 将 。Xq和Xd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mU21 1( - )sin2dX Xq d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；上输出的机械功率；B 转轴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cos j =0.8，则其电枢反应的性质为（ ）。A 交轴电枢反应；B直轴
3、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；短路电流产生去磁作用较强；C 电枢反应产生增磁作用；同步电抗较大。BD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（ ）。X XdXadAX X X X s ad d aq；X X X Xad d aq q sCX X X X X q aq d ad。 X X Xq aq s答 D； BXq； Ds5. 同步补偿机的作用是（ ）。 A 补偿电网电力不足；网功率因数；B 改善电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1
4、. 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 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。 （ ）E U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
5、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. 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， 还是E U是判断电机作为发电机还是电动机运行答的依据之一。 （ ）错12. 在同步发电机中，当励磁电动势 E&与 I&电0枢电流同相时，其电枢反应的性质为直轴电枢 反应 。（ ）答错四、简答1. 测定同步发电机的空载特性和短路特性时， 如果转速降至 0.95 ，对试验结果有什么影n1响？答 因空载电势 和转速成正比，如果转速E0降为 ，则 也降低到
6、额定转速下的 倍。同 0.95n E 0.951 0步电抗与频率成正比，也降低到 倍，所以短0.95路电流 不变。I E Xk 0 d2. 为什么大容量同步电机采用磁极旋转式 而不用电枢旋转式？答 由于励磁绕组电流相对较小，电压低， 放在转子上引出较方便。电枢绕组电压高、容量 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， 为旋转磁极式。3.为什么同步电机的气隙要比容量相同的 感应电机的大？答 感应电机的励磁电流由电源供给，需要从电网吸取感性无功功率，如果气隙大，则励磁 电流大，电机的功率因数低，因此在机械允许的 条件下，气隙要尽量小一些。同步电机的气隙
7、磁场由转子电流和定子电流共同激励，从同步电机 运行稳定性考虑，气隙大，同步电抗小，短路比 大，运行稳定性高。但气隙大，转子用铜量增大， 制造成本增加。气隙大小的选择要综合考虑运行 性能和制造成本这两方面的要求。4.同步发电机电枢反应性质由什么决定 ? 答 电枢磁动势的基波与励磁磁动势同转速、同转向，在空间上始终保持相对静止的关系， 但电枢反应的性质取决于这两个磁动势幅值的 相对位置，而这一位置与励磁电动势 E&和电枢电0流 I&之间的相位差，即角度 y 有关，角y由决定于 负载的性质。当E&与 I&同相时，y =0 o，电枢反应为0交轴电枢反应，交轴电枢反应使气隙合成磁场幅 值增加，而其轴线从
8、主极轴线逆转子转向后移一 个锐角。当 I&滞后 E& 90 o时，电枢反应为直轴电枢0反应，其性质完全是去磁的。当 I&超前 E& 90 o时，0也为直轴电枢反应，其性质完全是助磁的。一般情况下，0oy Xaq aq7. 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 F =F -F ，合成电动势为 E& jI&X ，即合成d f ad d s电动势只等于漏抗压降。所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F E I F =k F Id d ad ad a
9、d磁动势 必然正比于 ，故短路特性 F =F +F I I = f ( I )f d ad k f 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性 不能准确测定直轴同步电抗？答 凸极同步发电机的电动势方程式为 & & & & &0 a d d q qE UE U三相短路时 ，由于发电机的电枢电阻远小于 U =0同步电抗，短路电流可认为是纯感性的，即y=90o，I =0 ， I =I ， E& = jI&X = jIX& ，所以由空载特性测出 Eq d 0 d d d 0 和短路特性测出 可求出直轴同步电抗 。由于I Xd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 的不饱和值。由于 ，不X I =0d q能从空载和短路特性求出 。Xq9. 在直流电机中， 还是 是判断电机作 为发电机运行还是电动机运行的依据之一，在 同步电机中，这个结论还正确吗？答 在同步电机中，励磁电动势 E&和电机端0电压 U&都是电压相量，不能根据它们的大小来判 断电机的运行状态，而应该根据气隙合成磁场轴 线与主磁极轴线的相对位置来决定。当主磁极场 轴线超前合成磁场轴线时，为
