《电机学》习题解答(吕宗枢) 15章

第15章 思考题与习题参考答案

15.1 从同步发电机过渡到同步电动机时，功角、定子电流、电磁转矩的大小和方向有何变化？

答：功角由正变负（0

E 由超前于U 变为滞后于U ），电磁转矩方向改变，由制动转矩变为驱动转矩，定子电流有功分量方向改变，由发出功率变为吸收功率。

15.2 当 cos 滞后时，电枢反应在发电机中有去磁作用而在电动机中却有助磁作用，为什么？

答：在发电机中，当 cos 滞后时，发电机发出感性无功功率，发电机处于过励磁状态，电枢电流滞后于空载电动势，电枢反应有去磁作用；在电动机中，当 cos 滞后时，电动机吸收感性无功功率，即发出容性无功功率，所以电枢反应有助磁作用。

15.3 磁阻电动机的转矩是怎样产生的？为什么隐极电机不会产生这种转矩？

答：磁阻电动机的转矩是由于电机的交、直轴磁阻不等（即q d X X ）而产生的。隐极电机交、直轴对称，q d X X ，所以不会产生磁阻转矩。

15.4 同步电动机带额定负载运行时，如1cos ，若保持励磁电流不变，使电机空载运行， cos 如何变化？

答： cos 将减小到接近于零，电动机吸收容性无功功率和很少的有功功率以供空载损耗。

15.5 某工厂变电所变压器的容量为kVA 2000，该厂电力设备总功率为kW 1200，65.0cos （滞后），今欲新增一台kW 500、8.0cos （超前）、%95 的同步电动机，当此同步电动机满载时全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？

解：原有电力设备消耗的有功功率和无功功率分别为

kW P 12001

kVar P Q 140365.0165

.01200sin cos 211 新增同步电动机消耗的有功功率和无功功率（超前）分别为 kW P P 3.52695

.050021 kVar P Q 7.3948.018

.03.526sin cos 211 新增同步电动机后，消耗总的有功功率和无功功率分别为

kW P P P 3.17263.526120011

kVar Q Q Q 3.10087.39414031

1 消耗总的容量 ar 2.19993.10083.17262222kV Q P S

总的功率因数 8635.02.19993.1726cos

S P 变压器不过载，但几乎满载。

15.6 有一台发电机向一感性负载供电，有功电流分量为1000A ，感性无功电流分量为1000A ，求：

(1)发电机的电流I 和 cos ；

(2)在负载端接入同步调相机后，如果将 cos 提高到O.8，发电机和调相机电流各为多少?

(3)如果将功率因数提高到 cos =l ，发电机和调相机电流又各为多少?

解：（1）A I I I r a 2.1414100010002222 707.02

10001000cos I I a （2）发电机电流为 A I I a 12508

.01000cos 发电机无功电流分量 A I I r

7506.01250sin 调相机电流为 A I I I r r r

2507501000 （3）发电机电流为 A I I a 10001

1000cos 调相机电流为 A I I r r

1000

第15章自测题参考答案

一、填空题

1. 超前、滞后；

2. 容、感；

3. 去磁、助磁；

4. 感性无功、容性无功；

5. 起动、抑制

二、选择题

1.②

2.④

3.④

4.④

5.②

三、简答及作图题

1. 答: 起动时，转子不加励磁，并将励磁绕组通过一个电阻短接。当定子加上电压后，定子旋转磁场在转子起动绕组中产生感应电流，此电流与定子磁场相互作用产生异步转矩，拖动转子旋转。当转速上升到接近同步转速时，给转子加上励磁，此时转子磁场和定子磁场的转速非常接近，依靠这两个磁场的相互作用力，便可把转子拉入同步速旋转。

2. 答：同步调相机也称同步补偿机，本质上是不带机械负载的同步电动机，它仅仅从电网吸收少许有功功率供给空载损耗，但通过调节它的励磁电流，可以改变它从电网吸收的无功功率大小和性质。过励时，它从电网吸收容性无功功率（或者说发出感性无功功率）；欠励时，它从电网吸收感性无功功率（或者说发出容性无功功率）。

3. 答：隐极同步电动机输入感性电流时的相量图如下图所示，此时电枢反应性质为交磁兼直轴助磁。

4. 答：：凸极同步电动机输入感性电流时的相量图如下图所示，此时电枢反应性质为交磁兼直轴助磁。

四、计算题

1. 解：原设备的各量：

7.0cos （滞后）

kW P 45001

kVar P Q 92.45907.017

.04500sin cos 211 （感性） 增加电动机后，总设备的各量：

9.0cos （滞后）

kW P P P 5000500450021

kVar P Q 61.24219.019

.05000sin cos 2 （感性） 新增电动机的无功功率为

kVar Q Q Q 31.216992.459061.242112 （容性）

新增电动机的容量为

kVA Q P S 2.222631.21695002222222

新增电动机的功率因数为

2246.02

.2226500cos 22

S P （超前） 2. 解：（1）当5.0cos kW P 1000 时

发电机的容量为 kVA P S 20005

.01000cos （2）完全补偿无功功率时，调相机的容量（发出的感性无功功率）为

kVar P Q 17325.015

.01000sin cos 2 此时发电机的功率因数为 1cos