2012-2013电机学课堂测验5-同步电机

重庆大学电机学（1）第4次课堂测验

2012~2013学年第一学期

考试方式：

测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟

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； 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。

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 ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>；D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。 6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。

A ．0E ∙

超前于U ∙

； B ．0E ∙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

ϕ=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 ．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，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流 D 。

A ．渐大；

B ．先增大后减小；

C ．渐小；

D ．先减小后增大。 10．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。

二、 填空题（每空1分，共20分）

1．汽轮发电机转子一般为隐极式，水轮发电机转子一般为凸极式。

2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为交轴电枢反应，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X s 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。

三、 简答题（共30分）

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

1．简述同步发电机功率角δ、功率因数角ϕ、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B 0轴线和电枢合成磁场B u 轴线之间的空间夹角（3分），二是激磁电动势0E ∙

相量和端电压U ∙相量之间的时间相位差（3分）；功率因数角ϕ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0ψ是激磁电势0E ∙

和负载电流I ∙

之间的时间相位差（3分）；三者之间的关系0ψ为：0ψδϕ=+（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机的cos ϕ=1，忽略定子电阻，相量图如右所示。求：

（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P e 、P 2不变。为了保持δsin 0s

e X U

E m

P =不变、ϕcos 2mUI P =不变，由于m 、X s 与U 不变，则E 0sin δ与ϕcos I 不变，因此E 0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，E 0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E 0不变，因此E 0的终点轨迹应为一个圆（2分）。

增大有功功率输出时，由于m 、X s 、U 与E 0不变，由δsin 0s

e X U

E m P =和

ϕcos 2mUI P =可知，sin δ增大、ϕcos I 增大，此外，随着功率角δ增大，同步电抗压降增大，电流I 按比例增大（2分），相量图如图b 所示（4分）。

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 1.0 *N I =，*1N U =，0.8 N cos =ϕ(滞后)，0.8*s X =，0*a R =。试求额定状态下：(1)发电机输出有功功率*N P （2分）；(2)励磁电动势*0N E （3分）；(3)内功率因数角0N ψ（3分）；(4)功率角N δ（2

分）；(5)电磁功率*eN P （3分）；(6)最大电磁功率*(max)e P （2分）

；(7)过载能力k p (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，励磁电流保持不变，试求：(8)功率角δ(3分)；(9)电枢电流*I (3分)；(10)功率因数cos ϕ(3分)；(11)无功功率*Q (3分)。

解：

令*o

10U =∙

∠，则有*

o

136.87I =∙

∠-。 (1) *

cos 0.8N N P ϕ===(2分)

(2)

*

*

*o 0*01(0.720.54)0.8 1.6123.391.61

*N N N s

N E U j I X j j E ∙

∙

∙

=+=+-⨯=∠= （3分）

s

X I ∙