(完整版)同步电机测试题(含答案)(重庆大学)

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E0
?
j I Xs
机的 cos =1，忽略定子电阻，相量图如右
所示。求：
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I
U
（1）保持有功功率不变，试画出发电机在过励时的相量图。 （7 分）
（2）若保持励磁电流不变，试画出增大有功功率输出时的相量图。 （8 分）
答：(1) 保持有功功率不变， 则 Pe、P2 不变。为了保持 Pe m E0U sin 不变、 Xs
* N
sin
N
I
N
*
X
* s
)
(1 0.8)2 (1 0.6 1 0.8)2 1.61
(3)
0N
arctanU
N
*
sin U N*
N
cos
IN* Xs
N
arctan1 0.6 1 0.8 60.26o （3 分） 1 0.8
(4) N
0N
N 60.26o 36.87o 23.39o
（2 分）
(5) PeN*
励磁电流保持不变，试求： (8)功率角 (3 分)；(9)电枢电流 I * (3 分)； (10)功
率因数 cos (3 分 )； (11)无功功率 Q* (3 分)。
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*
解：
E0 N
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令 U * = 1 0o ，则有 I * = 1 36.87o 。
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*
*
j IN X s
(1) PN *
3U N I N cos N 3U N I N
由相量图几何关系：
*
E0N cos
（3 分）
?
E0* N
?
j I * X* s
?
?
U
* N
I*
*
UN
**
I X s sin
, 且P*
**
U N I cos
，联
立求解得： tan
U
* N
(E0 N *
cos
X
* s
P*
U N * ) 1 (1.61 cos26.1o 1) 0.63 0.8 0.88
32.21o （滞后）
Pe(max) PN
1 sin N
*
*
(8) P 1.1 PN 0.88
2.01
1
0.8 sin 23.39
2.52
（3 分）
由 P*
Pe*
E0U * sin Xs
E0N*U
* N
sin
Xs
知，
sin
P* X s E0 N *U N *
0.88 0.8 0.44
1.61 1
（3 分）
sin 1(0.44) 26.1o
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?
?
?
?
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?
A． E0 超前于 U ； B． E0 滞后于 U ； C． I 超前于 U ； D． I 滞后于 U 。
7．一台并联于无穷大电网的同步发电机， 若保持励磁电流不变， 在 cos 0.8
滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。
A ．功率角减小，功率因数下降；
B．功率角增大，功率因数下降；
C．感应直流电动势；
D．不感应电动势。
3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质
为C。
A ．交磁电枢反应；
B．直轴去磁电枢反应；
C．直轴去磁与交磁电枢反应； D．直轴增磁与交磁电枢反应。
4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。
A ．电枢反应磁场的一个综合参数；
B．气隙合成磁场的一个综合参数； C．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数； D．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。
(1)发电机输出有功功率
PN* （2 分）；
(2)励磁电动势 E0N* （3 分）；(3)内功率因数角 0N （ 3 分）；(4)功率角 N （2 分）；(5)电磁功率 PeN* （ 3 分）；(6)最大电磁功率 Pe* (max) （2 分）；(7)过载能力
kp(3 分)。若调节原动机的输入功率， 使发电机有功功率为额定功率的 1.1 倍，
此时电磁转矩将对转子产生 制动 作用。 3．在隐极同步电机中，同步电抗 Xs 的大小正比于 电枢绕组每相串联匝数
的平方 、 主磁路的磁导 和 电枢电流的频率 。 4．在不计磁路饱和的情况下， 如增加同步发电机的转速， 则空载电压 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%，则空载电压 不变 。 5．同步发电机并网的条件是： （1） 发电机相序与电网一致 ；（ 2） 发电机 频率与电网相同 ；（3） 发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相 位相同 。 6．同步发电机在过励时向电网发出 滞后的 无功功率，产生直轴 去磁的 电 枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收 超前的 无功功率，产生直轴 增磁的 电枢反应。 7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作 发电机 运行， 又可作 电动机 运行，还可作 补偿机 运行。
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压 U 相量之间的时间相位差（ 3 分）；功率因数角 是端电压 U 和负载电
?
?
流 I 之间的时间相位差 （ 3 分）；内功率因数角 0 是激磁电势 E0 和负载电 ?
流 I 之间的时间相位差 （ 3 分）；三者之间的关系 0 为： 0
（3 分）。
2．一台隐极同步发电机与无穷大电网并联运 行，输出额定功率时调节励磁电流使发电
E0 N *U N * sin N Xs
1.61 1 sin 23.39o 0.8 0.8
另解：当 Ra* = 0 时， PeN PN cos N 0.8
（3 分）
(6) 由 PeN*
E0NU N * sin Xs
知， 当
90o 时，
P* e (max)
E0N *U N * Xs
2.01（2 分）
(7) k p
名 姓
密 号
学
弊
作
绝
拒
、
纪
级 年
考
肃 严
、
信
守
实封
诚
、
班 、
争 竞
业平
专公
院
学
程
工
线
气
电

院 学
重庆大学试卷
同步电机
第1页 共3页
重庆大学 电机学（ 1） 第 4 次课堂测验
考试方式：
2012~2013学年 第一学期
闭卷 测验日期： 2012.12.28 测验时间： 45 分钟
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分
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jI' X s
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I
U
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I'
? ''
E0
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j I '' X s
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E0
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I ''
?
j I Xs
?
?
I
U
图a
图b
四、 计算题（共 30 分）
一台汽轮发电机接无穷大电网， 已知 I N * = 1.0 ，U N * = 1，cos N = 0.8 (滞后 )，
X
* s
=
0.8 ，
Ra*
=
0
。试求额定状态下：
得分
一、 单项选择题（每小题 2 分，共 20 分）
1．同步发电机的额定功率指额定状态下 B 。
A ．电枢端口输入的电功率；
B．电枢端口输出的电功率；
C．转轴上输入的机械功率；
D．转轴上输出的机械功率。
2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组
D。
A ．感应低频电动势；
B．感应基频电动势；
P2 mUI cos 不变，由于 m、Xs 与 U 不变，则 E0sinδ 与 I cos 不变，
因此 E0 和 I 的终点轨迹分别为一条直线（ 3 分）。在过励情况下，励磁电 流增大， E0 增大、电流 I 的无功分量增大，相量图如图 a 所示（ 4 分）。
(2) 励磁电流不变， 则 E0 不变，因此 E0 的终点轨迹应为一个圆 （ 2 分）。
I*
P*
U
* N
cos
0.88 cos32.21o 1.04
(11) Q*
3U N I sin 3U N I N
I * sin 1.05 0.53 0.56
（3 分）
5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为
D。
A． X
X ad X d X aq X q ；
B． X ad X d X aq X q X ；
C． X q X aq X d X ad X ；
D． X d X ad X q X aq X 。
6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。
C．功率角减小，功率因数增加；
D．功率角增大，功率因数增加。
8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应
B。
A ．减小励磁电流，减小发电机的输出功率；
B．增大励磁电流，减小发电机的输出功率；
C．减小励磁电流，增大发电机的输出功率；
D．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。
9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，
三、 简答题（共 30 分）
重庆大学试卷
同步电机
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1．简述同步发电机功率角 δ、功率因数角 、内功率因数角的含义，它们三
者之间的关系是什么？ (15 分)
答：同步发电机的功率角 δ有双重含义，一是主极磁场 B0 轴线和电枢合
?