11章 同步发电机的基本工作原理和结构 课后答案

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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? 系? 答:频率与转速的关系为: f 在频率为 50H Z 时,极数和转速有什么关
pn 当频率为 50 Hz 时, pn 60 50 3000 。 60
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。
(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) f N 50Hz ,求: 发电机的转速。
解: (1) I N
PN 3U N cos N
Baidu Nhomakorabea

100 10 6 3 13.8 10 3 0.9
4648.553 A
(2) PN 100 MW
S N PN / cos N 100 / 0.9 111.11 MVA
11320.6 A
(2) PN 300 MW
S N PN / cos N 300 / 0.85 352.94 MVA
Q N S N sin N 352.94 0.527 186 M var
11.5 一 台 水 轮 发 电 机 , 极 数 2 p 40 , PN 100MW , U N 13.8kV , cos N 0.9 ,
PN 300MW , U N 18kV , cos N 0.85 ,f N 50 Hz , 11.4 一台汽轮发电机, 极数 2 p 2 ,
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) I N
PN 3U N cos N

300 10 6 3 18 10 3 0.85
Q N S N sin N 111.11 0.436 48.44 M var
1
(3) n
60 f N 60 50 150r / min p 20
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 三、简答题 1. 答:同步发电机定子铁心槽内安放着空间相差 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) I N

2.④
3.②
4.④
5.③
PN 3U N cos N

400 10 3 3 6.3 10 3 0.8
45.82 A
(2) PN 400kW
Q N PN tg N 400 0.75 300k var
2
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