电机第liu章习题答案

2. 根据获得旋转磁场方式不同，单相异步电动机可 分为分相电动机和罩极电动机两大类。
3.
直线异步电动机转差率的定义式为
s v1 v v1
，其中v1
为行波磁场的移动速度，v为次级的移动速度。
4. 磁滞式同步电动机的磁滞转矩大小与转速无关。
5. 影响永磁式同步电动机不能自行起动的因素主要有（1） 转子本身存在惯性；（2）定、转子磁场之间转速相差过大。
答：调大气门开度的同时，相应增大励磁电流。变化前后 的电动势相量图如图6.13所示。
第六章 同步电机
2. 按电动机惯例画出隐极同步电动机工作于过励状态时的 电动势相量图。
答：如图6.14所示。
E02E01j X 来自 I1j X t I2
I2
U
2 1
I1
图6.13 作图题1图
IM
M
M
U j X t IM
6.9 有一台PN=300MW，UN=18kV,星形联结，cos φN=0.85 （滞后）的汽轮发电机，Xt*=2.18（不饱和值），电枢电阻略 去不计，当发电机运行在额定情况下，试求：不饱和的励磁电 动势E0；（2）功角δN；（3）电磁功率Pem；（4）过载能力λ 。 （答案）
6.10 一台三相水轮发电机，PN=1500MW，UN=6300V，Y
4. 交流伺服电机的转子电阻一般都做得较大，其目 的是使转子在转动时产生制动转矩，使它在控制绕组不 加电压时，能及时制动，防止自转。（ √ ）
5. 单相罩极式异步电动机中，只要改变电源两个端点 的接线，就能改变它的转向。（ × ）
（三）选择题：
1. 下列电机中哪些不需要装设笼型绕组：（ ③ ）
第七章 驱动和控制微电机
8. 当同步电机作发电机运行时，在相位上，E0 超前于U； 作电动机运行时，E0 滞后于U。
（二）判断题：
1. 凸极同步发电机由于其电磁功率中包括磁阻功率，即使
第六章 同步电机
该电机失去励磁，仍可能稳定运行。 （ √ ） 2. 采用同步电动机拖动机械负载，可以改善电网的功率因
数，为吸收容性无功功率，同步电动机通常工作于过励状态。 （√ ）
526.32kW
S
2
P2
cos
526.32 kV A 657.9kV A 0.8
2
Q S sin 657.90.6k var 394.74k var
2
2
2
装设同步电动机后的全厂负荷及功率因数：
P P1 P2 1200 526 .32kW 1726 .32kW
Q Q Q 1402.99 394.74k var 1008.25k var
① 普通永磁式同步电动机；
② 反应式同步电动机； ③ 磁滞式同步电动机。
2. 单相罩极异步电动机正常运行时，电机内的合 成磁场是：（ ③ ）
① 脉动磁场；
② 圆形磁场；
③ 椭圆形旋转磁场。
3. 下面是一台三相六极步进电机的通电方式，问 （ ② ）为三相双三拍控制方式。
① A—B—C—A； ② AB—BC—CA—AB；
3. 工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是： （②）
① 交轴电枢反应；
② 去磁的直轴电枢反应；
③ 增磁的直轴电枢反应。
第六章 同步电机
4. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，过励时欲增 加励磁电流，则（ ② ）。
① 发出的容性无功功率增加，功角减小；
② 发出的感性无功功率增加，功角减小；
P2
m E0U N Xt
sin
3 288.2 231sin15.26
N
2.38
22.087kW
或
P P U I 3
cos 3 40035.75 0.85kW 22.084kW
em
2
NN
N
（4）
1
sin N
1 sin15.26
3.8
2. 某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A，该厂电力设备 的平均负载为1200kW，cosφ=0.65（滞后），今欲新装一台 500kW， cos φ=0.85（超前），η=95%的同步电动机，问当电动 机满载时，全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？
第七章 驱动和控制微电机
6. 单相电容电动机实质上是一台两相异步电 动机，因此起动绕组应按长期工作设计。
7. 反应式同步电动机的转矩是依靠转子自身交、 直轴两个方向磁阻不同而产生的，故又称为磁阻电动 机。
8. 交流伺服电机的控制方式有三种，它们分别是幅 值控制、相位控制和幅相控制。
9. 线性旋转变压器的输出电压大小与转子转角α成正 比关系。
6.12 测定同步发电机空载特性和短路特性时，如果转速 降为0.95nN，对实验结果有什么影响？ （答案）
6.13 为什么同步发电机带感性负载时其外特性是下降的？ （答案）
6.14 试简述三相同步发电机投入并联的条件。为什么通
第六章 同步电机
常不采用自同期法并车？为什么在采用自同期法并车时，励磁 绕组需串电阻短路？ （答案）
3. 同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载 运行稳定。（ × ）
4. 同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只 有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等 时，合上并联开关，即可并车成功。（ × ）
5. 汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门开 度，既可改变有功功率又可改变无功功率输出。（ √ ）
1
2
第六章 同步电机
S P Q
2
2
1726.322 1008.252 kV A
1999.19kV A
cos
S
0.864 滞后
所以，全厂的功率因数为0.864（滞后），变压器不过载。
第七章 驱动和控制微电机
自测题参考答案
（一）填空题：
1. 单相异步电动机若无起动绕组，通电起动时，起 动转矩为零，不能自行起动。
第六章 同步电机
（三）选择题：
1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条：（ ③ ） ① 上升的曲线； ② 水平直线； ③ 下降的曲线。
2. 同步发电机的V形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而 对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（ ③ ）区域。
① If>If0；
② If=If0；
③ If<If0。
第六章 同步电机
联结，cos φN=0.8（滞后），Xd=21.2Ω，Xq=13.7Ω，电枢电阻 略去不计。（1）绘出该发电机额定状态下的电动势相量图； （2）计算不计饱和时发电机的电压调整率∆U；（3）额定运 行时的电磁功率PemN。 （答案）
6.11 为什么Xd在正常运行时应采用饱和值，而在短路时 却采用不饱和值？ （答案）
③ 发出的容性无功功率增加，功角增大；
④ 发出的感性无功功率增加，功角增大。
5. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，其电流滞后 于电压一相位角，若逐渐增加励磁电流，则电枢电流：（ ① ）
① 渐大；
② 先增大后减小；
③ 渐小；
④ 先减小后增大。
第六章 同步电机
（四）简答题：
1. 试用电路和磁路分析同步发电机带φ>0o负载时端电压下 降的原因。
6.16 一台50MW，13.8kV，Y联结，cosφ= 0.8（滞后）的 水轮发电机并联于一无穷大电网上，其参数Ra≈0，Xd*=1.15， Xq*=0.7，不计饱和的影响，试求：当输出功率为10000kW， cosφ= 1.0时发电机的励磁电动势E0*及功角δ；（2）若保持此 输入有功功率不变，当发电机失去励磁时的δ，此时发电机还 能稳定运行吗？ （答案）
第六章 同步电机
自测题参考答案
（一）填空题：
1. 同步发电机的短路特性为一直线，这是因为在短路时电 机的磁路处于不饱和状态。
2. 同步发电机正常情况下并车采用准同期法，事故状态下 并车采用自同期法。
3. 同步调相机又称为同步补偿机。实际上就是一台空载运 行的同步电动机，通常工作于过励状态。
4. 同步发电机带负载时，如0o<Ψ<90o，则电枢反应磁动势 Fa可分解为Fad=FasinΨ，Faq=FacosΨ。其中Fad电枢反应的性质为 去磁性质，Faq电枢反应的性质为交磁性质。
③ A—AB—B—BC—C—CA—A。
（四）作图题：
第七章 驱动和控制微电机
① 普通永磁式同步电动机；
② 反应式同步电动机； ③ 磁滞式同步电动机。
2. 单相罩极异步电动机正常运行时，电机内的合 成磁场是：（ ③ ）
第六章 同步电机
5. 同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出 感性无功功率，欠励时向电网输出容性无功功率。
6. 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功 率输出，应增大进汽量，欲增加感性无功功率输出，应增加励 磁电流。（填如何调节）
7. 汽轮发电机气隙增大时，则同步电抗Xt减小，电压调整 率∆U减小，电机制造成本增加，增加静态稳定性能增加。
6.15 已知一台三相隐极同步发电机与大容量电网并联运 行，已知UN=400V，Xt=1.2Ω，Y联结，当发电机输出功率为 80kW时，cosφ=1，若保持励磁电流不变，减少输出功率到 20kW，不计电阻，试求：（1）功角δ；（2）功率因数cosφ； （3）电枢电流I；（4）输出无功功率Q及其性质。 （答案）
解：
U U
NP
N
3 400 3V 231V
E U X I j
231 0 j2.38 37.5 31.79
0P
NP
t NP
278 j75.86 288 .2 15.26
（1） （2）
E 0
3 E0P
3 288.2V 499.1V
15.26 N
第六章 同步电机
（3）
P em
6.6 一台同步电机，定子绕组施以三相对称低电压，并保
第六章 同步电机
持不变，试比较抽出转子与使转子在同步速沿电枢旋转磁场方 向旋转这两种情况下定子电流的大小。 （答案）
6.7 何谓同步发电机的电枢反应？电枢反应与机—电能量 转换有何关系？ （答案）
6.8 为什么要把同步发电机的电枢电流分解为它的直轴分 量和交轴分量？如何分解？有什么物理意义？ （答案）
10. 力矩式自整角机的误差主要有零位误差和静态误差。
（二）判断题：
1. 三相异步电动机电源断一相时，相当于一台单相异步
第七章 驱动和控制微电机
电动机，故不能自行起动。（ √ ）
2. 改变极距τ和电源频率f1，均可改变直线异步 电动机次级的移动速度。（ √ ）
3. 反应式同步电动机的最大同步转矩发生在功角 δ=90o时。（ × ）
解：该厂电力设备从电源取得的有功、无功及视在功率：
P1 1200 kW
第六章 同步电机
S1
P1
cos
1200 kV A 1846.2kV A 0.65
1
Q S sin 1846.20.76k var 1402.99k var
1
1
1
同步电动机从电源取得的功率：
P2
500 0.95
kW
答：磁路方面：带上φ>0o的对称负载，电枢反应的性质有 直轴去磁作用，故端电压会下降。
电路方面：电动势方程：
E0 U IRa jIX t
由相量图（图6.12）可见，发电机带上φ>0o的负载后，由于电 机本身阻抗压降的影响，使得端电压下降。
2. 试简述功角的双重物理意义？
第六章 同步电机
jIX t
第六章 同步电机
思考题与习题
6.1 什么是同步电机？试问150r/min，50Hz的同步电机是 几极的？该机应是隐极结构，还是凸极结构？ （答案）
6.2 为什么大容量同步电机都采用旋转磁极式结构？ （答案）
6.3 试比较汽轮发电机和水轮发电机的结构特点。（答案）
6.4 试比较同步电机几种常用励磁方式的优缺点。（答案） 6.5 一台旋转电枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时 针方向旋转，电枢磁动势对电枢的转速和转向如何？对定子的 相对转速又是多少？ （答案）
Ra IM
E0
图6.14 作图题2图
第六章 同步电机
（六）计算题：
1. 一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结,UN=400V， IN=37.5A，cosφN=0.85（滞后），Xt=2.38Ω（不饱和值），不计 电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：（1）不饱和的励 磁电动势E0；（2）功角δN；（3）电磁功率Pem；（4）过载能 力λ。
答：时间相角差：即空载电动势E0和电压 E0
U间的夹角；
空间相角差：即为励磁磁动势F f 与定子等效合 成磁动势 F u 之间的夹角。当忽略定子漏阻抗压降时， Fu F ，即等于气隙合成磁动势。
IRa
U
I
（五）作图题：
图6.12 简答题1图
1. 与无穷大容量电网并联运行的汽轮发电机， 原运行于过励状态，现欲增加有功功率而保持无功功率输出不 变，该如何调节，画出变化前后的电动势相量图。