2015 电机学第4次课堂测验_同步电机最终版(含参考答案)

（4 分）
则： I cos
U
N
I
N
cos
U
N
11 0.8 0.75
1.067
（II） （3 分）
由上述（I）、（II）两式可得： tan
I sin I cos
0.7736 0.725 ； 1.067
=36 ；
所以：功率因数 cos 0.809 ；
（2 分） （2 分）
电枢电流 I I cos 1.067 1.32 。 cos 0.809
X
s
sin
不变、 P2
U I
cos 不变。
当电网电压为 U*=0.75 时，为确保δ不大于 350，则有：
Pe*
E0U Xs
sin
E0NU N Xs
sin N
C
所以： E0
E0NU N sin N U sin
1.7891 sin 26.560 0.75 sin 350
1.86 ；
四、计算题（共 30 分）
0
IN
E0N jIN X s
U
N
0N
arctan
U
* N
sin N
I
* N
X
s
U
* N
cos
N
arctan 1 0.6 11 1 0.8
63.430
；
（3
分）
N arccos 0.8 36.870 ，
N 0N N 63.430 36.870 26.560 ；
小”、“增大”、“不变”或“基本不变”)。
4．同步电机的功角δ有双重含义，一是 激磁电动势 和 定子端电压
之间的时间相位差；二是 主极磁场轴线 和 定子电枢合成磁场轴线
之间的空间相位差。
5．一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知此时的功率因数是超
前的，则发电机运行在 欠励 （欠励/过励）状态，此时发电机从电网
考试教室
姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
学号
重庆大学
《同步电机》试卷
重庆大学《电机学(1)》课程试卷
2015—2016 学年 第一学期
A卷
C． xd xq xad xaq x ；
D． xq xaq xd xad x 。
命 题
B卷
4．设一台隐极同步发电机的电枢电流 I 落后于空载电势 E0 30°时间相位
（2 分）
则： E0N
U
* N
cos N
I
* N
X
s
sin
0
N
1 cos 26.560
11 sin 63.430
1.789 。
（3 分）
由 PeN
E0NU
* N
X
s
sin N
1.789 1 sin 26.560 1
0.8
（2 分）
（或 PeN
P2N
U
I* *
NN
cos N
11 0.8 0.8 ）；
线 2．一台同步电机处于电动运行状态时，其 B 。
A．主极磁场超前于定子合成磁场； B．定子合成磁场超前于主极磁
场；
C．定、转子磁场轴线重合；
D．无法确定。
3．对称负载运行时，凸极同步发电机各电抗大小顺序为 A 。
A． xd xad xq xaq x ；
B． xq xd xaq xad x ；
解：
（1）
由同步电动机的 V 型曲线可知，调节同步电动机的励磁电流 If，可以 调节同步电动机的无功电流与功率因数；
当同步电动机工作在过励状态时，电动机向电网吸收超前的无功功 率，从而改善电网的功率因数。（5 分） 3．简述同步发电机与电网并网时静态稳定的概念？若保持并网同步发电机 的有功功率不变，在过励状态下要提高电机的功率因数，应当采取什么措 施？这时发电机的静态稳定程度将如何改变？（7 分） 答：（1）同步发电机与电网并联运行，稳定运行在某一工作点。当外界 （电网或原动机）发生微小的扰动，且在扰动消失后，发电机是否能够恢 复到原先的状态下继续稳定地运行，称为同步发电机的静态稳定性。若能 恢复，则发电机是稳定的；反之，则是不稳定的。（4 分）（2）适当减少 励磁电流的大小，静态稳定程度将降低。（3 分）
后)，则该同步电动机
吸收 (吸收/发出)的无功功率为 333.5
kVar，功率因数为 0.9798 ，容量为 1531 kVA。
三、简答题（共 29 分）
1．并联于无穷大电网的汽轮发电机，忽略定子电阻，在正常励磁时得到的 相量图如下所示。(1)保持有功功率不变，试画出发动机在欠励情况下的相 量图；(2)保持励磁电流不变，试画出增加有功功率时的相量图。（12 分）
I
U
答：(1)保持有功功率不变，则 Pe、P2 不变，即保持 Pe =mE0U sin / X s 及 P2 mUI cos 不变；由于相数 m、Xs 与 U 不变，则 E0sinδ与 I cos 不 变。在欠励情况下，励磁电流减小，E0 减小，从而画出下图（6 分）：
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重庆大学
《同步电机》试卷
A．交轴电枢反应；
B．直轴去磁电枢反应；
人 ：
密
考试方式： 开卷 闭卷 其他
考试时间： 45 分钟
C．直轴去磁兼交轴电枢反应； D．直轴增磁兼交轴电枢反应。
6．同步发电机稳定短路电流不是很大的原因是 A 。
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分
A．短路电流产生去磁作用较强； B．漏阻抗较大；
（2 分）
E0
jI X s
U
I
由向量图知： E0
cos
U
I sin
X
s
则： I sin
E0 cos U
X
s
1.86 cos 350 1
0.75
0.7736
又由于：
P2
U I
cos
U
* N
I
* N
cosN
C
（I） （3 分）
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第3页共4页
重庆大学
《同步电机》试卷
Pe
E0U
X
s
sin
，δm=900， sin m
1时取最大值；
P 则
eN (max)
E0U
X
s
1.789
（2
分）
故： k p
P e(max) PN
1 sin N
1 2.236 sin 26.56
（2
分）
（2）保持有功功率不变，则 Pe
E0U
cos =0.8( ＞0°)增加到 cos =0.85( ＞0°)，必须 C 。
教
A．增加励磁电流同时增加输入转矩；
务
B．增加励磁电流同时减小输入转矩；
处 制
C．减小励磁电流同时增加输入转矩；
C．阻尼绕组的接入可以调节功率因数以及无功功率；
D．减小励磁电流同时减小输入转矩。
D．阻尼绕组可以用作起动绕组。
情况下撤去负载，则此时电枢电流变为 C 。
A．0； B．感性电流； C．容性电流； D．纯有功电流。
一、单项选择题（每小题 2 分，共 20 分）
1．下面有关阻尼绕组的说法，错误的是 C 。 A．阻尼绕组可以抑制转速震荡； B．阻尼绕组可以抑制气隙中的负序磁场以及副作用；
10．并联于无穷大电网的同步发电机，当保持负载电流为额定值，欲使
一台隐极同步发电机，
X
s
=1，
Ra
=0，接在
U
* N
=1
的电网上，运行工况为
I
* N
=1、
cos
N
=0.8(滞后)。（1）试求在额定情况下的激磁电动势
E0N
和过
载能力 k p （14 分）；（2）当电网电压下降为U * =0.75 时，为了维持有功 功率不变，并使功率角保持在不大于 350 的范围内，试求激磁电动势 E0 、 电枢电流 I 、功率因数 cos 。（16 分）
极同步电机的 同步电抗 ，它是隐极同步电机对称稳态运行时表征
电枢反应 和 电枢漏磁 两个效应的一个综合参数。
3．在不考虑磁路饱和的情况下，如增加转速，则同步发电机空载电压 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%，则同步发电机的空载电压 基本不变 。(选填“减
审
C．电枢反应产生增磁作用； D．同步电抗较大。
题
得分
7．与无穷大电网并联运行的一台凸极同步发电机，若失去励磁后，电机的
人 ：
最大电磁功率出现在功率角 B 处。
A．δ=0°； B．δ=45°； C．45°<δ<90； D．δ=90°。
考试提示
1.严禁随身携带通讯工具等电子设备参加考试；
封
2.考试作弊，留校察看，毕业当年不授学位；请人代
考、替他人考试、两次及以上作弊等，属严重作弊，开除学
籍。
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；
命 题
C．减小励磁电流，增大发电机的输出功率；
时
D．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。
间 ：
9．一台同步电动机带某一负载运行时功率因数为 1，在不改变励磁电流的
吸收 滞后 （超前/滞后）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，则发电机可变化到 过励 （欠励/过励）状态，
此时发电机向电网发出 滞后 （超前/滞后）性质的无功功率。
6．某公司电力设备的总功率为 6000kW， cos =0.75(滞后)。由于发展需要
增添一台 1500kW 的同步电动机，并使系统的功率因数提高到 0.8(滞
人 ：
角，则电枢反应磁场与转子励磁磁场轴线间的空间相位角为 D 。
A．30°；
B．60°； C．90°； D．120°。
开课学院：
电气工程学院
课程号： 考试日期： 2016.01.06
5．同步发电机稳态运行时，若所带负载为 cos =0.8（感性），则其电枢反 应的性质为 C 。
组 题
15012650
二、填空题（每空 1 分，共 21 分）
1．同步发电机投入并联运行的条件是： （1） 同步发电机与电网的相序必须一致 ； （2） 同步发电机与电网的频率应相同 ； （3） 同步发电机的激磁电动势与电网电压的幅值、相位、波形应相 同。
年级
专业、班
学院
Hale Waihona Puke 第1页共4页重庆大学
《同步电机》试卷
2．在隐极同步发电机中，不计饱和时，有 E0 U IRa jIX s ， X s 称为隐
E0
jI Xs
E0'
E0
I'
I
jI' Xs
jI Xs
U
(2)保持励磁电流不变，则激磁电动势 E0 大小不变，即 E0 的轨迹应在一个 圆上。增加有功功率，功率角增加，从而画出下图（6 分）：
E0''
j I '' X s
E0
I ''
jI Xs
I
U
2．利用同步电动机的 V 型曲线简要说明同步电动机调节与改善电网功率因 数的原理（10 分）。 答：同步电动机的 V 型曲线如下所示（5 分）。