电机学 第11章_同步发电机的基本工作原理和结构
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第11章 思考题与习题参考答案
11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时,极数和转速有什么关系? 答:频率与转速的关系为:60
pn f = 当频率为Hz 50时,30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子,水轮发电机采用凸极式转子?
答:汽轮发电机磁极对数少(通常p =1),转速高,为了提高转子机械强度,降低转子离心力,所以采用细而长的隐极式转子;水轮发电机磁极对数多,转速低,所以采用短而粗的凸极式转子。
11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。
答:同步发电机和异步电动机的定子结构相同,都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同,同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成,励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式,转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的,故也称为感应电动机。
11.4 一台汽轮发电机,极数22=p ,
MW 300=N P ,kV 18=N U ,85.0cos =N ϕ,Hz 50=N f ,试求:(1)发电机的额定电流;(2)发电机额定运行时的有功功率和无功功率。
解:(1)A U P I N N N
N 6.1132085.010********cos 336=××××==ϕ
(2)MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===ϕ
var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==ϕ
11.5一台水轮发电机,极数402=p ,MW 100=N P ,kV 813.U N =,9.0cos =N ϕ,Hz 50=N f ,求:(1)发电机的额定电流;(2)发电机额定运行时的有功功率和无功功率;(3)发电机的转速。
解:(1)A U P I N N N
N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==ϕ
(2)MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===ϕ
var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==ϕ
(3)min /15020
506060r p f n N =×== 第11章 自测题参考答案
一、填空题
1. 三相对称、直流;
2. 3000、3600;
3. 隐极、凸极;
4. 2、3000;
5. 转子转向、改变;
6. 旋转磁极、旋转电枢;
7.旋转磁极、旋转电枢;
8. 转子、定子磁场;
9. 相同、相同;
10. 笼型转子、抑制转子机械震荡
二、选择题
1.④
2.④
3.②
4.④
5.③
三、简答题
1. 答:同步发电机定子铁心槽内安放着空间相差D 120的电角度的三相对称绕组。转子由磁极铁心和励磁绕组组成。当励磁绕组通入直流电流后,建立恒定的转子磁场。转子由原动机拖动以转速n 匀速旋转时,转子磁场切割定子三相对称绕组,在三相绕组中产生三相对称的电动势。
2. 答:励磁方式分为:
1)直流励磁机励磁系统:其优点是结构简单,直接获得直流电压;缺点是高转速、大容量的直流励磁机在制造和运行维护方面都存在一些困难,所以大容量汽轮发电机难以采用同轴直流励磁机励磁系统。
2)静止半导体励磁系统:其优点是运行、维护方便,由于取消了直流励磁机,使励磁容量得以提高;缺点是励磁电流通过电刷和滑环引入励磁绕组,当励磁电流过大时,将使滑环产生高温而极易损坏。
3)旋转半导体励磁系统:其优点是主励磁机实现了无刷化,避免了流经大电流的滑动接触,提高了电机运行的可靠性;缺点是转动部分的电压、电流难以测量,转子绕组保护比较困难。
四、计算题
解:(1)A U P I N N N
N 82.458.0103.6310400cos 333=××××==ϕ
(2)kW P N 400=
var 30075.0400k tg P Q N N N =×==ϕ