(仅供参考)同步电机习题
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
(完整版)同步电机测试题(含答案)(重庆大学)
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：闭卷 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 0.8ϕ=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。
同步电机习题与答案
同步电机习题与答案6.1 同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？[答案见后]6.2 为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不采用电枢旋转式？[答案见后]6.3 在凸极同步电机中，为什么要采用双反应理论来分析电枢反应？[答案见后]6.4 凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗X ad大于交轴电枢反应电抗X aq？[答案见后]6.5 测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为原来0.95n N，对试验结果有什么影响？[答案见后]6.6 一般同步发电机三相稳定短路，当I k=I N时的励磁电流I fk和额定负载时的励磁电流IfN 都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取不饱和值而后者取饱和值？为什么Xq一般总是采用不饱和值？[答案见后]6.7 为什么同步发电机突然短路，电流比稳态短路电流大得多？为什么突然短路电流大小与合闸瞬间有关？[答案见后]6.8 在直流电机中，E>U还是U>E是判断电机作为发电机还是作为电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗？为什么？[答案见后]6.9 当同步发电机与大容量电网并联运行以及单独运行时，其cosφ是分别由什么决定的？为什么？[答案见后]6.10 试利用功角特性和电动势平衡方程式求出隐极同步发电机的V形曲线。
[答案见后]6.11 两台容量相近的同步发电机并联运行，有功功率和无功功率怎样分配和调节？[答案见后]6.12 同步电动机与感应电动机相比有何优缺点？[答案见后]6.13 凸极式同步发电机在三相对称额定负载下运行时，设其负载阻抗为R+jX，试根据不考虑饱和的电动势相量图证明下列关系式[答案见后]6.14 试述直流同步电抗X d、直轴瞬变电抗X´d、直轴超瞬变电抗X"d的物理意义和表达式，阻尼绕组对这些参数的影响？[答案见后]6.15 有一台三相汽轮发电机，P N＝25000kW，U N＝10.5kV，Y接法，cosφN＝0.8（滞后），作单机运行。
同步电机课后习题参考答案
同步电机课后习题参考答案同步电机课后练习的参考答案14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4为什么同步发电机的转速必须恒定？以150 R/min的速度连接到50 Hz电网的水轮发电机的极数是多少？14-5一台三相同步发电机sn=10kva，cosφn=0.8（滞后），un=400v，试求其额定电流in和额定运行时的发出的有功功率pn和无功功率qn。
14-6同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组的匝链匹配？它是否在励磁绕组中感应电势？14-7同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9同步发电机电枢反应的性质取决于什么？交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有什么影响？答案：14-32p=4014-4in=14.43a，pn=8kw，qn=6kvar1/9同步电机课后练习的参考答案15-1同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2分析了以下条件对同步电抗的影响：（1）铁芯饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组的匝数增加。
?15-9(1)e0=2.236，(2)i?=0.78（补充条件：ｘ*s非=1.8）??15-10(1)e0=1.771,e0=10.74kv，??18.4?15-11e0?2.2846,e0?13.85kv，??32.6315-12e0？12534.88v？？57.42，身份证？387.61a，智商？247.7a16-1为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n1则短路特性，测量结果有何变化？16-2什么是短路率？与之相关的因素有哪些？16-3已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取ｘd非和kc的方法。
永磁同步电机选择题
永磁同步电机选择题
当涉及选择永磁同步电机时，可能会遇到一些选择题，以下是一些可能出现的选择题示例：
1.永磁同步电机的主要特点是：a) 高效率和高功率密度b) 低成本和简
单控制 c) 适用于高速应用 d) 电流需求较高
2.对于永磁同步电机，磁场是由： a) 感应电流产生 b) 永久磁铁产生 c)
铜线圈产生 d) 转子产生
3.相对于感应电动机，永磁同步电机的优势是： a) 起动转矩大 b) 效率更
高 c) 成本更低 d) 速度调节更灵活
4.永磁同步电机常用于哪些应用领域？ a) 电动汽车 b) 工业驱动 c) 家
用电器 d) 所有以上选项
5.永磁同步电机控制通常需要使用的技术是： a) 矢量控制 b) 普通PWM控
制 c) 直接转矩控制 d) 单相控制
以上选择题旨在测试对永磁同步电机的基本理解和相关特性的了解。
正确的答案可能根据具体情况和题目设置而有所不同。
同步发电机习题
同步发电机习题三、作图题1、当⼀台隐极同步电机发出有功功率，同时发出纯感性⽆功功率时，分别按电动机惯例和发电机惯例画出电动势相量图2、作出凸极发电机的电动势相量图 P2523、画出隐极同步发电机的电动势相量图和等效电路图。
P247]4、作出同步发电机的外特性和调整特性。
P2675、作出同步发电机的V形曲线，并说明其特点。
P293四、简答题1、简述同步发电机的⼯作原理。
2、简述同步发电机⽤相灯法并⽹时，条件不满⾜时所呈现的现象，应采取的措施。
频率不等时，三个相灯将呈现着同时暗，同时亮的交替变化现象。
这时，只要调节原动机的转速；电压不等时，相灯没有绝对熄灭的时候，⽽是在最亮和最暗范围闪烁。
这时，只要调节发电机的励磁电流，使它们的电压相等；相序不等时，相灯不⼀样明暗，并出现旋转现象。
这时，只要把发电机接到并联开关的任两根线互相对调⼀下接头：相⾓不等时，相灯不会熄灭，这时，只要把发电机和原动机转速稍为调节⼀点，直到三个相灯都熄灭。
3、简述同步发电机⽤灯光旋转法并⽹时，条件不满⾜时所呈现的现象，应采取的措施。
3、简述同步发电机采⽤⾃同步法合闸的操作过程。
事先校验好发电机的相序，启动发电机后，把转速调到接近同步速。
不加励磁（励磁绕组经限流电阻短路），合上并联⼑闸，，再⽴即加励磁，靠定转⼦之间的电磁⼒，⾃动牵⼊同步。
这种⽅法的优点是操作简单迅速，不需增加复杂的并联装置，缺点是合闸后，有电流冲击。
4、同步发电机并联合闸的条件？若四个条件中有某⼀个不符合时，应采取什么措施使之满⾜并联条件。
并联运⾏的四个条件是发电机和电⽹的频率，电压幅值，电压相序及电压的初相⾓分别相同，并联条件中的某⼀个不符合时，并⽹时会产⽣很⼤的电流冲击。
发电机和电⽹的频率不等时应调节原动机的转速，电压⼤⼩不等时应调节发电机的励磁电流，相序不⼀致时应将发电机接⾄并联开关的任意两根线互相对调初相⾓不同时，应调节原动机的转速。
5、⼀台并联于⽆限⼤电⽹运⾏的同步发电机，其电流滞后电压，若逐渐减⼩其励磁电流，试问电枢电流如何变化？并联运⾏时，若电枢电流滞后于电压，则发电机发出感性⽆功功率。
同步电机习题
第五章同步电机
5-1 什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz
的电机有几极？
答：同步电机是一种交流电机。其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速 度(即同步转速）严格同步。在频率一定时，其转速为一系列固定值。同步电机
的转速与电流频率成
f
正比，与极对数
p
成反比，满足关系 n n1
由题可知： sinN 0.6 ， cosN 0.（8 滞后），
N 36.87 ， X*d 1.002 ， X*q 0.647 。
由相量图计算如下：
*
EQ
（I*
X
q*cos
N）2
（U
*
I* X q*sinN）2
（1 0.647 0.8）2 （11 0.647 0.6）2 1.482
省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。 缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7 一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是 什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如 何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势 吗？
ZB
UB IB
U I
UN
U
2 N
cosN
3I N
PN
6.32 0.8 21.168 1.5
直轴同步电抗的标幺值
X*d
Xd ZB
21.2 21.168
1.002 ;
交轴同步电抗的标幺值
X*q
Xq ZB
13.7 21.168
0.647
额定相电压的标幺值
U
*
1.0
，额定相电流的标幺值
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
第四篇同步电机习题解答
第四篇 同步电机习题解答15-1 一台三相隐极同步发电机，25000kW N P =,10.5kV N U =,Y 接，cos 0.8N ϕ=滞后，已知7.52, 0t a x R =Ω≈，每相励磁电动势07520V E =。
求下列几种情况下的电枢电流，并说明其电枢反应的性质：（1）每相接7.52Ω的三相对称纯电阻负载；（2）每相接7.52Ω的三相对称纯电感负载；（3）每相接15.04Ω的三相对称纯电容负载；（4）每相接7.547.54j -Ω的三相对称电阻电容负载。
解：0a t L a t L t E U IR jIx IZ IR jIx IZ jIx =++=++≈+ 0L tE IZ jx =+ , 令0075200V E =∠ （1）7.52L Z =Ω00075200701.145(A)7.527.52L t E I Z jx j ∠===∠++ 为直轴和交轴电枢反应；（2）7.52L Z j =Ω0007520050090(A)7.527.52L t E I Z jx j j ∠===∠-++ 为直轴去磁电枢反应；（3）15.04L Z j =-Ω00075200100090(A)15.047.52L t E IZ jx j j ∠===∠+-+ 为直轴增磁电枢反应；（4）7.527.52L Z j =-Ω0007520010000(A)7.527.527.52L t E I Z jx j j ∠===∠+-+ 为交轴电枢反应。
15-2 一台凸极同步发电机，72500kW N P =,10.5kV N U =，Y 接，c o s 0.8N ϕ=滞后，1, 0.554, 0d q a x x R**==≈。
试求额定负载下运行时发电机的0, , d q I I E ψ及。
解：Y 接，0cos 0.8, 36.87N N ϕϕ==34983(A)pNN I I ====36062(V)pNU ===0sin 1110.655.27cos 10.8q I x U arctgarctgU ϕψϕ****+⨯+⨯===⨯0sin 4983sin55.294095.3(A)d pN I I ψ==⨯= 0cos 4983cos55.292838.9(A)q pN I I ψ==⨯=0cos()sin d E U I x ψϕψ****=-+0001.0cos(55.2936.87)11sin55.29 1.771=⨯-+⨯⨯=300 1.77110.51018.58(kV)N E E U *=⨯=⨯⨯=(线电动势)。
第六章 同步电机习题
第六章 同步电机一、填空1. 同步发电机的定子铁心槽中嵌入着 绕组，转子励磁绕组通入的是 电流。
2. 两极同步发电机就以 r/min 旋转，才能发出50Hz 的交流电，当它以 旋转时，将发出60Hz 的交流电。
3. 汽轮同步发电机的转子采用 结构，水轮同步发电机的转子采用 结构。
4. 同步发电机输出三相电压的相序由 决定，如果改变原动机的旋转方向，则三相电压的相序将 。
5. 按结构形式分，同步电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两种，大型同步发电机采用结构形式，小容量同步电机采用 结构形式。
6. 同步发电机的“同步”含义是指 与 同步。
7. 同步发电机运行时，气隙中有两个旋转磁场，分别是 和 。
8. 同步发电机励磁电动势与电枢电流的相位差角Ψ，称为 ；端电压与电枢电流的相位差角Φ，称为 。
9. 同步发电机额定运行，若带感性负载，E 0比U ；若带容性负载，则E 0比U 。
10. 同步发电机，当0<Ψ<90o 时，电枢反应性质为 ；当-90o <Ψ<0时，电枢反应性质为 。
11. 电枢电抗是反映 的等效电抗，同步电抗是反映 的等效电抗。
12. 同步发电机带感性负载时端电压将下降，这是由于 和 引起的。
13. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
14. ★同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
二、选择1. 改变同步发电机的相序，需要（ ）A 改变励磁绕组所接直流电压的极性B 增大励磁电流C 互换定子绕组任意两相的出线端标志D 改变发电机的转向2. 将同步发电机的电枢置于转子，定子为磁极固定不动，则通过转子上的三个滑环可获得 （ ）A 直流电压B 三相交流电压C 直流磁动势D 交流磁动势3. 在同步发电机中，电枢反应的性质由（ ）决定。
A Ψ角B Φ角C δ角D Fa 的大小4. 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。
同步电机练习题
一、填空题1.一台三相两极汽轮发电机:Q 1=60,y I =5/6τ, 采用60°相带双层叠绕组，该绕组的每极每相槽数 ,槽距角 电角度，线圈节距 槽。
2. 十极三相交流电机电枢60槽，相邻两槽相距 空间电角度，上层边在第1槽的整距线圈下层边在第 槽。
3．交流电机定子一相集中整距绕组通交流电流产生的磁势是______________。
4.交流电机定子绕组漏磁通分为______________、______________和______________。
5． 频率为50Hz 的二十四极交流电机，其旋转磁势的同步转速为 r/min ，如果频率降为40Hz ，同步转速为 r/min 。
6．隐极同步发电机励磁磁势的波形是___________，凸极发电机励磁磁势的波形是___________。
7.同步发电机并联合闸的准确同步法有___________和___________。
8．隐极同步发电机功角特性的表达式为______________________。
9．从同步电动机V 形曲线看出，如果功率因数为落后时，励磁处于 励磁情况，若略减少其励磁电流，其功率因数会 ，电枢电流会 。
二、判断题。
1. 交流电机定子绕组采用双层分布短距绕组可以改善绕组产生的磁动势和电动势波形，使之更加接近于正弦波。
（ ）2．同步发电机的时空相-矢图中，励磁磁势的基波分量1∙f F 始终滞后空载电势 900∙E 空间电角度。
（ ）3. 三相交流电机通入三相对称电流产生的磁势具有幅值大小固定不变及旋转速度为p f n 601=（r/min ）的特点。
（ ）三、选择题。
1.2．频率为60Hz 的十二极交流电机，其旋转基波磁动势的转速为（ ）。
A. 1800r/minB. 1200r/minC. 600r/minD. 300r/min3．从汽轮发电机的特点来看，通常是（ ）。
A.隐极式，立式，转速高；B.隐极式，卧式，转速低；C.凸极式，立式，转速高。
同步发电机习题二 (有答案)
同步发电机习题二一、填空题1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________(24)2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是_________________(直轴去磁)3、装在用户附近的一台调相机，在负载比较小的夜间为改善长线末端的电压应使调相机处于 状态。
（欠励）4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。
（无功功率）5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。
（三相灯出现同时暗，同时亮的交替变化现象）9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。
_(直轴去磁)10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________ 。
（一个相灯没有绝对熄灭的时侯，在最亮和最暗范围内闪烁）11．同步发电机处于“欠励磁”状态时发出无功的性质为___________.（容性）12．并联于无限大电网的运行的同步发电机，要改变有功功率输出，只需调节______________________.（原动机的转速）13．同步发电机气隙增大，其同步电抗将 。
（减小）14．同步发电机内功率因数角ψ=0时的电枢反应为________ 。
（交轴电枢反应）15、同步发电机在过励时从电网吸收 容性无功功率 ，产生 直轴去磁的电枢反应 电枢反应16、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；是 和 空间夹角。
（电动势和电压；励磁磁动势和气隙磁动势）17．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 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 18、一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知原运行点的功率因数是超前的，则电机运行在______励状态，此时电机从电网吸收_____性质的无功功率；若不调节原动机输出而将励磁电流单方向调大，则电机可变化到_____励状态，此时电机向电网发出_______无功功率。
同步电机习题
同步电机的习题
，
则电压调整率为
6．一台星形联结的同步发电机，额定容量S =50kVA，额定电压U =440V，频率f=50Hz。该发电机以同步速被驱动，测得当定子绕组开路，端电压为440V（线电压）时，励磁电流为7A。做短路实验，当定子电流为额定时，励磁电流为5.5A。设磁路线性，求每相同步电抗的实际值和标幺值。
27．同步发电机三相突然短路时，在什么情况下某相的非周期电流最大？为什么？
解：当转子直轴运行到与某相相轴重合时，如果发生突然短路，则该相的非周期电流
最大。
同步发电机的短路周期电流的相位落后于励磁电动势相位90度，当转子直轴运行到与某相相轴重合时，该相的励磁电动势瞬时值为0，则该相的短路周期电流瞬时值为最大值。由于电流不能突变，因此绕组中必然会产生一个方向相反的非周期电流
16．有两台同步发电机，定子的材料、尺寸、结构都完全一样，但转子所用材料不同，一个转子的磁极用钢片叠成；另一个为实心磁极（整块刚件），问哪台电机的负序电抗要小些？
解：在同样的电枢负序电流作用下，实心磁极中感应的电流比叠片磁极的要大些，因此对电枢负序磁场所产生的去磁性质的磁场也要大些，所以实心磁极的电机的负序电抗要小些。
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在额定负载下，电枢反应磁动势折合值 用转子励磁电流表示为250.9A，试作出时空相量图并求额定负载下的励磁电流及电动势的大小。
解：相量图如下：
额定相电压为
额定相电流为
根据公式 可求出 的大小，再由 查空载特性曲线得 的大小；
根据公式 ，可得额定负载下的励磁电流 =400A；再由 查空载特性表得额定负载下励磁电动势为4765V（相值）。
当四个条件中的某一个条件不符合时，并网时会产生很大的电流冲击。
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 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δ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，励磁电动势，电压5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。
答 增加6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。
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 δsin2)X 1X 1(mU dq 2- 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 D2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos =ϕ，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 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；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 B4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ ）。
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 >>>>。
同步电机习题..
d轴
E0
U
所以得出： E0 1.732
Iq
j Id Xd
0
I
j I q Xq
Id
解： (1)
6-15 有一台Xd *=0.8，Xq*=0.5,的凸极同步发电机与电网 并联运行，已知发电机的U﹡=1, I﹡=1, cosφ=0.8（滞后） 电枢电阻略去不计，试求发电机的： ⑴ E﹡0=?,δN=? (2)P﹡e(max)=?(E﹡0保持为上面的值)
0 2
令：dP e d 0
得： 2.00375 cos 0.75cos 2
2.00375 cos 0.75 2 cos2 1
1.5 cos2 2.00375 cos 0.75 0
解得： cos 1.64(不合理，舍去） cos 0.30475
q
1 cos54.798 54.798 0.57646 54.798
U jI X jI X E 0 d d q q 131 j 0.8171 35.202 1.0 j 0.57646 54.798 0.7 1.73254.798
同步电机习题课
电气教研室——高宁宇
同步电机的气隙磁场，在空载时是如何励磁 的？在负载时是如何励磁的？ 空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是 由转子绕组中直流电流励磁的。负载后，定 子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步 速度旋转，与转子相对静止。气隙磁场是由 转子绕组中得直流电流和定子绕组中的三相 交流电流共同产生。
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第五章同步电机5-1什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz 的电机有几极？答：同步电机是一种交流电机。
其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速度(即同步转速）严格同步。
在频率一定时，其转速为一系列固定值。
同步电机的转速与电流频率成f 正比，与极对数p 成反比，满足关系pf60n n 1==。
当75r/min、50Hz 时，40755060n f 60p =⨯==。
因此该电机有2p=80极。
5-2汽轮发电机和水轮发电机的主要特点是什么？为什么具有这样的特点？答：汽轮发电机的主要特点是：转速较高，一般都是一对极，转速为min /r 300015060p f 60n n 1=⨯===。
原因是：考虑到转子受离心力的作用并为了很好地固定励磁绕组，将转子做成细而长的圆柱形，且为隐极式结构。
转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成且与转轴做成一个整体。
转子铁心上开槽，槽中嵌放同心式的励磁绕组。
水轮发电机的主要特点是：转速较低，极对数较多，为凸极同步发电机。
电机直径很大，呈扁平形。
有立式和卧式两种类型。
为了使转子结构和加工工艺简单，转子一般做成凸极结构。
励磁绕组是集中绕组，套在薄钢板叠成的磁极上。
磁极的极靴上一般装有阻尼绕组。
5-4悬式和伞式发电机各有何优缺点？答：悬式发电机优点：转子重心在推力轴承下方，机组运行稳定性好，并且推力轴承在发电机层，安装维护方便，轴承损耗小，适用于高水头电站。
缺点：要求上机架和机座强度要高，使机组长度增加和厂房高度增加。
伞式发电机优点：充分利用水轮机和发电机之间的空间，结构紧凑，降低厂房高度，节省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。
缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势吗？答：转枢三相同步发电机是指主磁极在定子，电枢在转子的同步电机。
此时转枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时针方向旋转，假定电枢（转子）不动，则主磁场对电枢来说是旋转磁场，转速为n，旋转方向为与电枢（转子）的旋转方向相反，即顺时针。
负载时，电枢绕组会有三相对称的电枢电流产生，电枢电流对应的电枢反应磁场的转向与转速决定于感生它的磁场，即定子上的主磁场。
因为主磁场相对于电枢是顺时针旋转，所以电枢反应磁动势的也是相对于电枢顺时针旋转的，其转速也是n。
对定子上静止的主磁极转速，即电枢反应磁动势的绝对转速等于电枢反应磁动势相对于电枢的转速（转速为n，顺时针）加上电枢转速（即电枢相对于定子的转速，大小为n，方向为逆时针），相对转速和电枢转速大小相等、方向相反，因此电枢磁动势相对于主磁动势的相对转速为0，即相对静止。
因为电枢反应磁动势相对主极绕组是静止的，因此不能产生感应电动势。
5-8同步发电机的电枢反应主要取决于什么？在下列情况下电枢反应是助磁还是去磁？（1）三相对称电阻负载。
（2）纯电容性负载；(3)纯电感性负载。
答：同步发电机的电枢反应主要取决于电枢电流∙I 和励磁电势0E 的相位差即内功率因数角度ψ。
（1）三相对称电阻负载，内功率因数角 0=ψ，电枢反应为交轴电枢反应。
（2）纯电容性负载时，内功率因数角 90-=ψ，电枢反应为直轴增磁反应。
(3)纯电感性负载时，内功率因数角 90=ψ，电枢反应为直轴去磁反应。
5-10试述交轴和直轴同步电抗的意义。
为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？请分析下面几种对同步电抗有何影响。
（1）电枢绕组匝数增加；（2）铁心饱和程度提高；（3）气隙增大；（4）励磁绕组匝数增加。
答：直轴(或交轴)同步电抗表征了单位三相直轴(或交轴)电流联合产生的总磁场(包括在气隙中的旋转电枢反应磁场和漏磁场)在每相电枢绕组中感应的电动势。
同步发电机的气隙磁场由转子电流和定子电流共同建立，从运行稳定性考虑，同步电抗的表达式为）（铁心铁心气隙气隙定l l x 2t 2t t AA N N L μμωωω+=Λ==，气隙越大，同步电抗越小，运行稳定性越高；但气隙大了会使转子用铜量增大，制造成本增加，选择气隙大小时要综合考虑。
因此同步电抗的数值一般都比较大，不可能做得很小。
由式子lx 2t 2t t AN N L μωωω=Λ==定可知：（1）电枢绕组匝数增加，同步电抗增加（2）铁心饱和程度提高，铁心磁导率下降，同步电抗减小（3）气隙增大，同步电抗减小（4）励磁绕组匝数增加。
同步电抗不变。
5-22有一W P N k 72500=，V U N k 5.10=，（滞后）8.0cos =N ϕ汽轮发电机，13.2X *t =电枢电阻可略去不计，试计算额定负载下发电机的励磁电势0∙E 和0∙E 与∙I 的夹角ψ。
解：发电机额定运行时，以额定相电压和相电流为基准值。
其额定相电压的标幺值0.1*=φU ，额定相电流的标幺值0.1*=φI ，由隐极同步发电机的相量图可如下计算：励磁电势）（t 0j X R I U E ++=∙∙∙φφ，由于忽略电枢电阻。
则有）t 0j X I U E φφ∙∙∙+=，6.0sin =N ϕ，（滞后）8.0cos =N ϕ， 87.36=N ϕ，13.2X *t =由相量图计算如下：845.26.013.2118.013.21sin cos 222N *t **2*t **0=⨯⨯++⨯⨯=++=）（）（）（）（ϕϕφφφX I U X I E N 0∙E 与φ∙U 的夹角80.366.013.2118.013.21arctansin cos arctanN*t ***t *=⨯⨯+⨯⨯=+=ϕϕθφφφX I U X I N 因此0E 的有名值为V U E U E E N k 25.1735.10845.23*0*00=⨯=⨯=⨯=φ0∙E 与∙I 的夹角67.7380.3687.36=+=+=N ϕθψ5-23有一W P N k 72500=，V U N k 5.10=，（滞后）8.0cos =N ϕ水轮发电机，0R *a =，1X *d =，554.0X *q =。
电枢电阻可略去不计，试计算额定负载下发电机的励磁电势0∙E 和0∙E 与∙U 的夹角。
解：发电机额定运行时，以额定相电压和相电流为基准值。
其额定相电压的标幺值0.1*=φU ，额定相电流的标幺值0.1*=φI ，由凸极同步发电机的相量图可如下计算：励磁电势q q d d 0I j I j X X R I U E ∙∙∙∙∙+++=φφ，由于忽略电枢电阻。
则有q q d d 0I j I j X X U E ∙∙∙∙++=φ，引入一个相量Q E ∙并使得d q d 0(j ∙∙∙--=I X X E E Q ）。
并有∙∙∙+=I jX U E Q q φ。
由题可知：6.0sin =N ϕ，（滞后）8.0cos =N ϕ，87.36=N ϕ，0R *a =,1X *d =，554.0X *q =。
由相量图计算如下：404.16.0554.0118.0554.01sin cos 222N *q **2*q **=⨯⨯++⨯⨯=++=）（）（）（）（ϕϕφφφX I U X I E N Q 0∙E 与φ∙U 的夹角40.186.0554.0118.0554.01arctansin cos arctanN*q ***q *=⨯⨯+⨯⨯=+=ϕϕθφφφX I U X I N 0∙E 与∙I 的夹角27.5580.3640.18=+=+=N ϕθψ822.027.55sin 1sin **d =⨯== ψφI I 771.1822.0)554.01(404.1(d **q *d **0=⨯-+=-+=I X X E E Q ）因此0E 的有名值为V U E U E E N k 74.1035.10771.13*0*00=⨯=⨯=⨯=φ5-24有一台1500kW 三相水轮发电机，额定电压为6300kV，额定功率因数（滞后）8.0cos =N ϕ，Ω=2.21X d ，Ω=7.13X q ，电枢电阻可略去不计，试绘出矢量图并计算发电机额定运行状态时的励磁电势。
解：发电机额定运行时，以额定相电压和相电流为基准值.先求阻抗基准值。
由于N N cos 3P ϕN N U I =,则Ω=⨯=====168.215.18.03.6P cos 32N N 2ϕφφN NN B B B U I U I U I U Z 直轴同步电抗的标幺值002.1168.212.21X d *d ===B Z X ;交轴同步电抗的标幺值647.0168.217.13X q *q ===BZ X 额定相电压的标幺值0.1*=φU ，额定相电流的标幺值0.1*=φI ，由凸极同步发电机的相量图可如下计算：励磁电势q q d d 0I j I j X X R I U E ∙∙∙∙∙+++=φφ，由于忽略电枢电阻。
则有q q d d 0I j I j X X U E ∙∙∙∙++=φ，引入一个相量Q E ∙并使得d q d 0(j ∙∙∙--=I X X E E Q ）。
故有∙∙∙+=IjX U E Q q φ由题可知：6.0sin =N ϕ，（滞后）8.0cos =N ϕ，87.36=N ϕ，002.1X *d =，647.0X *q =。
由相量图计算如下：482.16.0647.0118.0647.01sin cos 222N *q **2*q **=⨯⨯++⨯⨯=++=）（）（）（）（ϕϕφφφX I U X I E N Q0∙E 与φ∙U 的夹角45.206.0647.0118.0647.01arctansin cos arctanN*q ***q *=⨯⨯+⨯⨯=+=ϕϕθφφφX I U X I N 0∙E 与∙I 的夹角25.5780.3645.20=+=+=N ϕθψ841.025.57sin 1sin **d =⨯== ψφI I 779.1841.0)647.01(482.1(d **q *d **0=⨯-+=-+=I X X E E Q ）因此0E 的有名值为V U E U E E N k 47.633.6779.13*0*00=⨯=⨯=⨯=φ5-25为什么在正常运行时d X 应采用饱和值，而在短路时d X 却采用不饱和值？为什么q X 一般总是只采用不饱和值？答：正常运行时，d 轴磁路是饱和的，因此采用饱和值。
短路时，0∙E 与∙I 的夹角 90≈ψ，电枢电流为纯直轴电流，电枢反应为直轴去磁反应，合成磁势很小，它作用在空载特性直线部分产生很小的气隙电势0∙E ，使得磁路不饱和，因此在短路时却采用不饱和值。