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I fN都已达到空载特性的饱和段，为什么前者X d取不饱和值而后者取饱和值？为什么X q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。由试验测得它的同步电抗标么值为X*t＝2.13。电枢电阻忽略不计。每相励磁电动势为7520V，试分析下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢反应的性质：

（1）每相是7.52Ω的纯电阻；

（2）每相是7.52Ω的纯感抗；

（3）每相是15.04Ω的纯容抗；

（4）每相是(7.52－j7.52)Ω的电阻电容性负载。

[答案见后]

6.16 有一台P N＝25000kW，U N＝10.5kV，Y接法，cosφN＝0.8（滞后）的汽轮发电机，X*t＝2.13，电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电动势E0及E*0与I*的夹角ψ。

[答案见后]

6.17 一台隐极同步发电机，在额定电压下运行，X*t＝2，R a≈0，试求：（1）调节励磁电流使定子电流为额定电流时，cosφN＝1，空载电动势E*0是多少？

（2）保持上述E*0不变，当cosφN＝0.866（滞后）时，I*是多少？

[答案见后]

6.18 试验某台S N＝30000kVA，线电压U N＝11000V，I N＝1570A，功率因数cosφ＝0.8（滞后），n N＝3000r/min，f N＝50Hz，Y接法三相汽轮发电机，得到下列数据：（1）空载特性（线值）E0=kI f，k=100V/A ；（2）短路特性I k=24I f；（3）电机额定运行时漏磁电动势，电枢电阻R a=0，试求：

（1）运行在额定状态时的励磁电流为多少？

（2）求额定负载下的电压变化率。

[答案见后]

6.19 一台三相隐极发电机与大电网并联运行，电网电压为380V，Y接法，忽略定子电阻，同步电抗X t=1.2Ω，定子电流I=69.51A，相电势E0=278V，cosφ=0.8（滞后）。试求：

（1）发电机输出的有功功率和无功功率；

（2）功率角。

[答案见后]

6.20 一台汽轮发电机额定功率因数为cosφ=0.8（滞后），同步电抗X*t＝0.8，该机并联于大电网，如励磁不变，输出有功功率减半，求电枢电流及功率因数。[答案见后]

6.21 一台三相Y接隐极同步发电机与无穷大电网并联运行，已知电网电压U ＝400V，发电机的同步电抗X t=1.2Ω ，当cosφ=1时，发电机输出有功功率为80kW。若保持励磁电流不变，减少原动机的输出，使发电机输出有功功率为20kW，忽略电枢电阻，求功率角、功率因数、定子电流、输出的无功功率及其性质。

[答案见后]

6.22 试推导凸极同步电机无功功率的功角特性。

[答案见后]

6.23 一台隐极发电机，S N＝7500kVA，cosφN=0.8（滞后），U N＝3150V，Y 接，同步电抗为1.6Ω。不计定子阻抗，试求：

（1）当发电机额定负载时，发电机的电磁功率P em、功角θ、比整步功率P syn 及静态过载能力。

（2）在不调整励磁情况下，当发电机输出功率减到一半时，发电机的电磁功率P em、功角θ、比整步功率P syn及负载功率因数cosφ。

[答案见后]

6.24 三相隐极同步发电机，Y接法，S N＝60kVA，U N＝380V，同步电抗X t＝1.55 ，电枢电阻略去不计。试求：

（1）当S＝37.5kVA、cosφ=0.8（滞后）时的E0和θ；

（2）拆除原动机，不计损耗，求电枢电流。

[答案见后]

6.25 三相凸极同步电动机X q＝0.6X d，电枢绕组电阻不计，接在电压为额定值的大电网上运行。已知该电机自电网吸取功率因数为0.80（超前）的额定电流。在失去励磁时，尚能输出的最大电磁功率为电机的输入容量（视在功率）的37％，求该电机在额定功率因数为0.8（超前）时的励磁电动势E0（标么值）和功率角θ。

[答案见后]

6.26 设有一台三相、Y接法凸极同步发电机，测得各种参数如下：X d=1.45Ω, X q=1.05Ω,X-=0.599Ω, X0=0.20Ω。电机每相空载电势E0=220V时，试求：

(1) 三相稳态短路电流；

(2) 两相稳态短路电流；

(3) 单相对中点稳态短路电流；

[答案见后]