同步电机习题与答案
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
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IfN 都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取不饱和值而后者取饱和值？为什么Xq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。
同步电机课后习题参考答案
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。
14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答案：14-3 2p=4014-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。
15-9 (1) *0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ，4.18=θ 15-11 0 2.2846E *=, 013.85kv E =，32.63θ=15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I =16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。
同步电机习题答案
同步电机 一、填空题： 1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。
同步发电机电枢反应的性质取决于__________________________。
电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角2. 同步发电机当=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________电枢反应。
交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用____________和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。
空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。
转差法5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ；（2） ；（3） ；（4） 。
发电机的频率等于电网的频率；发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致；发电机的电压相序与电网的电压相序相同；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样6. ★同步电机的功率角有双重物理含义，在时间上是 和 之间的夹角；在空间上是和 之间的夹角。
励磁电动势0E ；电压U ；励磁磁动势1f F ；等效合成磁动势F δ'7. 同步发电机静态稳定的判据是___________，隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角= 。
0dT d θ>，90 8. 同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时，要调节输出的有功功率，必须调节___________________________；如果只调节其输出的无功功率，可通过调节______________实现。
原动机的输入功率（或输入转矩）；励磁（电流）9. 一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机，功率因数是超前的，则电机运行在______状态，此时发电机向电网发出__________的无功功率；若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大，当发出的无功功率为零时，励磁状态为 状态；进一步增大励磁电流，电机变化到_____状态，此时发电机向电网发出_______无功功率。
同步电机习题一 .二
同步电机复习题一一、填空1. 在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。
答 交轴2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
答 发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致3. 同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。
答 超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁4. 同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
答 主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。
答 增加6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。
7. 答 减小8. 凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。
答 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 二、选择1. 同步发电机的额定功率指（ D ）。
A 转轴上输入的机械功率；B 转轴上输出的机械功率；C 电枢端口输入的电功率；D 电枢端口输出的电功率。
2. 同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos=ϕ，则其电枢反应的性质为（ C ）。
A 交轴电枢反应；B 直轴去磁电枢反应；C 直轴去磁与交轴电枢反应；D 直轴增磁与交轴电枢反应。
3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ B ）。
A 漏阻抗较大；B 短路电流产生去磁作用较强；C 电枢反应产生增磁作用；D 同步电抗较大。
4. 对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ D ）。
A q aq d ad X X X X X >>>>σ；B σX X X X X q aq d ad >>>>；C σX X X X X ad d aq q >>>>；D σX X X X X aq q ad d >>>>。
永磁同步电机选择题
永磁同步电机选择题
当涉及选择永磁同步电机时，可能会遇到一些选择题，以下是一些可能出现的选择题示例：
1.永磁同步电机的主要特点是：a) 高效率和高功率密度b) 低成本和简
单控制 c) 适用于高速应用 d) 电流需求较高
2.对于永磁同步电机，磁场是由： a) 感应电流产生 b) 永久磁铁产生 c)
铜线圈产生 d) 转子产生
3.相对于感应电动机，永磁同步电机的优势是： a) 起动转矩大 b) 效率更
高 c) 成本更低 d) 速度调节更灵活
4.永磁同步电机常用于哪些应用领域？ a) 电动汽车 b) 工业驱动 c) 家
用电器 d) 所有以上选项
5.永磁同步电机控制通常需要使用的技术是： a) 矢量控制 b) 普通PWM控
制 c) 直接转矩控制 d) 单相控制
以上选择题旨在测试对永磁同步电机的基本理解和相关特性的了解。
正确的答案可能根据具体情况和题目设置而有所不同。
同步电机习题
第五章同步电机
5-1 什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz
的电机有几极？
答：同步电机是一种交流电机。其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速 度(即同步转速）严格同步。在频率一定时，其转速为一系列固定值。同步电机
的转速与电流频率成
f
正比，与极对数
p
成反比，满足关系 n n1
由题可知： sinN 0.6 ， cosN 0.（8 滞后），
N 36.87 ， X*d 1.002 ， X*q 0.647 。
由相量图计算如下：
*
EQ
（I*
X
q*cos
N）2
（U
*
I* X q*sinN）2
（1 0.647 0.8）2 （11 0.647 0.6）2 1.482
省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。 缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7 一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是 什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如 何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势 吗？
ZB
UB IB
U I
UN
U
2 N
cosN
3I N
PN
6.32 0.8 21.168 1.5
直轴同步电抗的标幺值
X*d
Xd ZB
21.2 21.168
1.002 ;
交轴同步电抗的标幺值
X*q
Xq ZB
13.7 21.168
0.647
额定相电压的标幺值
U
*
1.0
，额定相电流的标幺值
同步发电机习题二-(有答案)
同步发电机习题二一、填空题1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________（24)2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用,则电枢反应作用是_________________(直轴去磁)3、装在用户附近的一台调相机，在负载比较小的夜间为改善长线末端的电压应使调相机处于 状态.（欠励）4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。
（无功功率）5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。
（三相灯出现同时暗，同时亮的交替变化现象）9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。
_（直轴去磁)10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________ 。
（一个相灯没有绝对熄灭的时侯，在最亮和最暗范围内闪烁)11．同步发电机处于“欠励磁"状态时发出无功的性质为___________。
（容性）12．并联于无限大电网的运行的同步发电机，要改变有功功率输出，只需调节______________________。
（原动机的转速）13．同步发电机气隙增大,其同步电抗将 。
（减小)14．同步发电机内功率因数角ψ=0时的电枢反应为________ .（交轴电枢反应）15、同步发电机在过励时从电网吸收 容性无功功率 ，产生 直轴去磁的电枢反应 电枢反应16、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；是 和 空间夹角.(电动势和电压；励磁磁动势和气隙磁动势）17．凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零,此时发电机电磁转矩为 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 18、一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知原运行点的功率因数是超前的，则电机运行在______励状态，此时电机从电网吸收_____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，则电机可变化到_____励状态，此时电机向电网发出_______无功功率。
电机第liu章习题答案
第六章 同步电机
5. 同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出 感性无功功率，欠励时向电网输出容性无功功率。
6. 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功 率输出，应增大进汽量，欲增加感性无功功率输出，应增加励 磁电流。（填如何调节）
7. 汽轮发电机气隙增稳定性能增加。
第六章 同步电机
（三）选择题：
1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条：（ ③ ） ① 上升的曲线； ② 水平直线； ③ 下降的曲线。
2. 同步发电机的V形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而 对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（ ③ ）区域。
① If>If0；
② If=If0；
③ If<If0。
3. 同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载 运行稳定。（ × ）
4. 同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只 有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等 时，合上并联开关，即可并车成功。（ × ）
5. 汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门开 度，既可改变有功功率又可改变无功功率输出。（ √ ）
3. 工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是： （②）
① 交轴电枢反应；
② 去磁的直轴电枢反应；
③ 增磁的直轴电枢反应。
第六章 同步电机
4. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，过励时欲增 加励磁电流，则（ ② ）。
① 发出的容性无功功率增加，功角减小；
② 发出的感性无功功率增加，功角减小；
6.16 一台50MW，13.8kV，Y联结，cosφ= 0.8（滞后）的 水轮发电机并联于一无穷大电网上，其参数Ra≈0，Xd*=1.15， Xq*=0.7，不计饱和的影响，试求：当输出功率为10000kW， cosφ= 1.0时发电机的励磁电动势E0*及功角δ；（2）若保持此 输入有功功率不变，当发电机失去励磁时的δ，此时发电机还 能稳定运行吗？ （答案）
机电机拖动张广溢习题答案
第七章同步电机7-1什么叫同步电机？一台250r/mi n, 50H z的同步电机，其极数是多少？答（1）转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的f -凹频率与转速之间的关系是：60，当电机的磁极对数P —定时，f^n，即：频率f与转速n之间保持严格不变的关系。
（2）—台250r/m i n，50H z的同步电机，其极数是24。
7-2汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？答汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是：汽轮发电机转速高、极数少，其转子一般采用隐极式结构，气隙均匀分布，机身比较细长；水轮发电机转速低、极数多，其转子一般采用凸极式结构，气隙不均匀，直径大，长度短。
7-3同步电机在对称负载下运行时，气隙磁场由哪些磁势建立？它们各有什么特点？答（1）同步电机在对称负载下运行时，除转子磁势外，定子三相电流也产生电枢磁势。
电枢磁势的存在，会使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。
此时, 气隙中的磁场是由转子磁场和电枢反应磁场共同产生的。
（2）它们的特点如下：电枢反应磁动势是交流励磁，励磁磁动势是直流励磁;7-4同步发电机的内功率因数角屮由什么因数决定的？答同步发电机的内功率因数角屮既与负载阻抗的性质和大小有关，又与发电机本身的参数有关。
①当负载阻抗为Z L =R L或Z L =R L+ jX L时，总阻抗z = & + jX s或Z = & + j （X L十X s），则角屮在90°沖io0范围内；②当负载阻抗为Z L=jX L时，总阻抗Z=j （XL+X J，则屮二9。
0；③当负载阻抗为Z L— jXL，且XLk时，总阻抗z=-j（X L-xj，则屮=-900;当负载阻抗为Z L =R L—jX L,且X L^S时，总阻抗Z=R L— j （X L -X s），o0”》-9O0。
7-5什么是同步电机的电枢反应，电枢反应的性质决定于什么？答同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存在着转子磁势。
同步电机练习题
一、填空题1.一台三相两极汽轮发电机:Q 1=60,y I =5/6τ, 采用60°相带双层叠绕组，该绕组的每极每相槽数 ,槽距角 电角度，线圈节距 槽。
2. 十极三相交流电机电枢60槽，相邻两槽相距 空间电角度，上层边在第1槽的整距线圈下层边在第 槽。
3．交流电机定子一相集中整距绕组通交流电流产生的磁势是______________。
4.交流电机定子绕组漏磁通分为______________、______________和______________。
5． 频率为50Hz 的二十四极交流电机，其旋转磁势的同步转速为 r/min ，如果频率降为40Hz ，同步转速为 r/min 。
6．隐极同步发电机励磁磁势的波形是___________，凸极发电机励磁磁势的波形是___________。
7.同步发电机并联合闸的准确同步法有___________和___________。
8．隐极同步发电机功角特性的表达式为______________________。
9．从同步电动机V 形曲线看出，如果功率因数为落后时，励磁处于 励磁情况，若略减少其励磁电流，其功率因数会 ，电枢电流会 。
二、判断题。
1. 交流电机定子绕组采用双层分布短距绕组可以改善绕组产生的磁动势和电动势波形，使之更加接近于正弦波。
（ ）2．同步发电机的时空相-矢图中，励磁磁势的基波分量1∙f F 始终滞后空载电势 900∙E 空间电角度。
（ ）3. 三相交流电机通入三相对称电流产生的磁势具有幅值大小固定不变及旋转速度为p f n 601=（r/min ）的特点。
（ ）三、选择题。
1.2．频率为60Hz 的十二极交流电机，其旋转基波磁动势的转速为（ ）。
A. 1800r/minB. 1200r/minC. 600r/minD. 300r/min3．从汽轮发电机的特点来看，通常是（ ）。
A.隐极式，立式，转速高；B.隐极式，卧式，转速低；C.凸极式，立式，转速高。
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
同步电机 习题课
同步电机
习题课
5-1 汽轮发电机和水轮发电机在结构上有何区别？ 原因何在？
解答： 结构上的区别：汽发为隐极转子，水发为凸极转子。 原因：汽发的原动机为汽轮机，转速高，离心力大。 故采用整块钢通过锻压工艺把转子制成一个整体。 水发的原动机为水轮机，转速低，离心力小。故采用 相对简单的焊接工艺把转子制成由多个部分组成的组 合件。
Байду номын сангаас-17 有一无穷大电网，受电端的线电压UN=6kV，供电给 一个I=1000A，功因0.8（滞后）的三相负载。今欲加装同 步补偿机以把线路的功因提高到0.95（滞后）。问此补偿 机将输出多少滞后无功电流？
解答： 补偿机输出的滞后无功电流 =cd。 cd=bc-bd =ab*（tgφ1-tgφ2） =ac*cosφ1 （tgφ1-tgφ2） =1000*0.8*（0.75-0.3268） =337.12A
5-2 同步电机有那几种运行状态？如何 区分？
解答： 同步机有三种运行状态：发电机、电动机、补偿机。 区分：用功率角δ来区分。功率角定义为相量E0超 前相量U的角度。可以等价为主磁场空间矢量F1超 前合成磁场F的角度。具体区分如下： δ>0为发电机； δ=0为补偿机； δ<0为电动机。
5-6 试述电枢反应电抗Xa的意义。
解答： 电枢反应电抗Xa的意义是：单位电枢电流所生电 枢反应电势。电枢反应电抗Xa是反映电枢反应主 磁路（简称主磁路）、电枢绕组的一个参数。主 磁路磁导越大，则Xa越大；电枢绕组匝数越多， 则Xa越大。
5-7 试画出隐极同步发电机在纯电阻负载时的相 量图。说明这种情况下电枢反应的性质。
5-13 试述同步电动机的异步起动法。表征异步起 动性能的主要数据是什么？
第二章同步发电机励磁自动控制系统（习题及答案）
第二章同步发电机励磁自动控制系统（习题及答案）第二章作业习题1、同步发电机励磁自动调节的作用是什么？（1）电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平；（2）在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷；（3）提高发电机静稳定极限。
（4）提高系统的动态稳定；（5）限制发电机突然卸载时电压上升；（6）发电机故障时，对发电机实行快速灭磁。
2、同步发电机的励磁系统有哪几种？各有何特点？励磁系统包括：直流励磁系统、交流励磁系统、静止励磁系统。
（1）直流励磁机特点：结构简单；靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件；维护量大，造价高；励磁系统的容量受限制；（2）交流励磁系统；励磁系统的容量不受限制；不受电网干扰，可靠性高；取消了滑环和炭刷，维护量小，不存在火花问题。
无炭粉和铜末引起电机线圈污染，绝缘的寿命较长；无法对励磁回路进行直接测量，如转子电流、电压，转子绝缘等；无法对整流元件等的工作情况进行直接监测；对整流元件等的可靠性要求高；（3）静止励磁系统结构简单、可靠性高、造价低、维护量小；无励磁机，缩短机组长度，可减少电厂土建造价；直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度；保护配合较复杂；3、强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？（1）作用：有利于电力系统的稳定运行；有助于继电保护的正确动作；有助于缩短短路故障切除后母线电压的恢复时间；有助于电动机的自启动过程；（2）指标：强励倍数K HSE；励磁电压响应比4、何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么？（1）灭磁：使发电机励磁绕组的磁场尽快地减弱到最低程度。
（2）灭磁方法：励磁绕组对常数电阻放电灭磁；励磁绕组对非线性电阻（灭弧栅）放电灭磁；全控整流桥逆变灭磁；。
同步电机课后习题2019
令：dPe d0
解 得 ： c o s 1 .6 4 ( 不 合 理 ， 舍 去 ） （ 发 电 机 ） c o s 0 .3 0 4 7 5
Xs(饱)和 U IN 68 38 037 04.10 1 Xs(饱)和 XsZ (饱 b )和 2 4..6 14 06 11.55
（2）额定负载时，以电枢电流相量为参考相量，额定运行
且不考虑饱和与定子电阻时，有
E 0 U j I X s 1 a r c c o s 0 . 8 j 1 0 1 . 9 6 8 2 . 6 8 9 7 7 0 . 9 5 5
同步电机
6-16：有一台Xd *=0.8，Xq*=0.5的凸极同步发电机与电网并联运 行，已知发电机的U﹡=1，I﹡=1， cosφ=0.8（滞后）电枢电阻略 去不计，试求发电机的： ⑴ E0﹡，δN (2)Pe﹡ (max) (E0﹡保持为上面的值)
解：(1)额定功率因数角： arccos0.836.87
Xq 正比于频率f，电枢相绕组的串联匝数的平方N2以及直轴气隙 磁导Λq。
注：因为d轴气隙小于q轴气隙，所以：Λd＞Λq 从而：Xd > Xad > Xq > Xaq > Xσ
X
* d
与X
* q
ห้องสมุดไป่ตู้
的范围随着各个时期的设计制造水平的差异有所不同。
汽轮同步发电机Xd*=0.9~2.5, Xq*=0.9 Xd*
同步电机
(完整)电机学习题解答12章
第12章 思考题与习题参考答案12。
1 试比较同步发电机带三相对称负载时电枢磁动势和励磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定？答:电枢磁动势和励磁磁动势的比较见下表：12。
2 同步发电机电枢反应性质主要取决于什么? 若发电机的同步电抗标么值0.1*=s X ，则在下列情况下电枢反应各起什么作用?(1)带电阻负载；（2)带电容负载8.0*=cX ， (3）带电感负载7.0*=L X 。
答：电枢反应的性质取决于负载电流I 与励磁电动势0E 的相位关系，或者说取决于负载的性质. (1）带电阻负载时，由于同步电抗的存在，负载性质呈阻感性，故电枢反应起交磁和直轴去磁作用；（2)带电容负载8.0=*s X 时，由于它小于同步电抗（0.1*=s X )，总电抗仍为感抗，电枢电阻很小，因此电枢反应基本为直轴去磁作用；（3）带电感负载7.0=*L X 时，总电抗为更大的感抗，电枢反应主要为直轴去磁作用。
12。
3 电枢反应电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？答：电枢反应电抗对应电枢反应磁通，这个磁通是由电枢磁动势产生的主磁通,它穿过气隙经转子铁心构成闭合回路，它反映了电枢反应磁通的大小；同步电抗对应电枢磁动势产生的总磁通（即电枢反应磁通和定子漏磁通之和），它是表征电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。
同步电抗的大小直接影响同步发电机的电压变化率和运行稳定性，也影响同步发电机短路电流的大小。
12。
4 什么是双反应理论？为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论?答:由于凸极同步电机的气隙不均匀,直轴处气隙小，磁阻小,交轴处气隙大，磁阻大，同样的电枢磁动势作用在不同位置时，遇到的磁阻不同,产生的电枢反应磁通不同，对应的电枢反应电抗也不同,即电枢磁动势（电枢电流)与电枢反应磁通(电枢电动势）之间不是单值函数关系，因此分析凸极同步电机时,要采用双反应理论.分析凸极同步电机时，不论电枢反应磁动势a F 作用在什么位置，总是先把它分解为直轴电枢反应磁动势ad F 和交轴电枢反应磁动势aq F ，这两个分量分别固定地作用在直轴和交轴磁路上，分别对应固定的直轴和交轴磁阻，各自产生直轴和交轴电枢反应磁通,它们分别在绕组中产生直轴和交轴电动势，这种分析方法称为双反应理论。
同步电机的习题
，
则电压调整率为
6．一台星形联结的同步发电机，额定容量S =50kVA，额定电压U =440V，频率f=50Hz。该发电机以同步速被驱动，测得当定子绕组开路，端电压为440V（线电压）时，励磁电流为7A。做短路实验，当定子电流为额定时，励磁电流为5.5A。设磁路线性，求每相同步电抗的实际值和标幺值。
27．同步发电机三相突然短路时，在什么情况下某相的非周期电流最大？为什么？
解：当转子直轴运行到与某相相轴重合时，如果发生突然短路，则该相的非周期电流
最大。
同步发电机的短路周期电流的相位落后于励磁电动势相位90度，当转子直轴运行到与某相相轴重合时，该相的励磁电动势瞬时值为0，则该相的短路周期电流瞬时值为最大值。由于电流不能突变，因此绕组中必然会产生一个方向相反的非周期电流
16．有两台同步发电机，定子的材料、尺寸、结构都完全一样，但转子所用材料不同，一个转子的磁极用钢片叠成；另一个为实心磁极（整块刚件），问哪台电机的负序电抗要小些？
解：在同样的电枢负序电流作用下，实心磁极中感应的电流比叠片磁极的要大些，因此对电枢负序磁场所产生的去磁性质的磁场也要大些，所以实心磁极的电机的负序电抗要小些。
164
246
328
410
492
在额定负载下，电枢反应磁动势折合值 用转子励磁电流表示为250.9A，试作出时空相量图并求额定负载下的励磁电流及电动势的大小。
解：相量图如下：
额定相电压为
额定相电流为
根据公式 可求出 的大小，再由 查空载特性曲线得 的大小；
根据公式 ，可得额定负载下的励磁电流 =400A；再由 查空载特性表得额定负载下励磁电动势为4765V（相值）。
当四个条件中的某一个条件不符合时，并网时会产生很大的电流冲击。
电机学复习题
电机学复习题一、选择题1.同步发电机参数Xd称为（）①漏抗②同步电抗③电枢反应电抗④负序电抗答案：12.直流电机运行在发电机状态时，其（）①Ea>U ②Ea=0③Ea<U ④Ea=U答案：13.变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的激磁电流将（）①减小②不变③增大④不确定答案：34.短路试验，磁路不饱和的原因是（）①直轴去磁电枢反应所致②励磁电动势只需用来平衡同步电抗压降③气隙电动势只需用来平衡漏电抗压降④所加励磁电流很小答案：35.变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，空载电流将（）①减小②增大③不变④没关系答案：26.若并励直流发电机转速升高10%，则空载时发电机的端电压将升高（）①10% ②大于10%③小于10% ④20%答案：17.同步发电机三相突然短路时，定子次暂态分量短路电流的衰减是由于（）①阻尼绕组有电阻②励磁绕组有电阻③电枢绕组有电阻④励磁和电枢绕组电阻共同作用结果答案：18.判断同步发电机是过励运行状态的依据是（）① E0超前于 U②E0滞后于 U③ I超前于 U④ I滞后于 U 答案：49.三相异步电动机的额定电流IN=（）①PUNN N3cosϕ②PUNN N N3ηϕcos③PU N N N13ηϕcos④PU N N13η答案：210.同步发电机时间常数''T d称为（）①阻尼绕组非周期性电流时间常数②励磁绕组时间常数③定子绕组非周期性电流的时间常数④定子绕组周期性电流时间常数答案：111.一台角接三相异步电动机在额定电压下起动时的起动电流为300A，现采用星三角换接接开关降压起动，其起动电流Ist为（）①100A ②173A③212A ④150A答案：112.凸极同步发电机附加电磁功率产生的原因是（）①交轴励磁绕组②交轴上的磁阻比直轴上的磁阻大③直轴上的磁阻比交磁阻大④交轴上的磁阻等于直轴上的磁阻答案：213.变压器并联条件中必须满足的条件是（）①变比相等②组别相等③短路阻抗相等④短路电压标么值相等答案：214.同步发电机当其电枢电流I超前空载电势 E0运行时，其电枢反应为（）①交磁②直轴加磁③交磁兼直轴去磁④交磁兼直轴加磁答案：415.三相六极异步电动机，接到频率为50Hz的电网上额定运行时，其转差率SN=0.04，额定转速为（）①1000转/分②960转/分③40转/分④0转/分答案：216.Z正、Z负分别为变压器正、负序阻抗，则（）①Z正>Z负②Z正=Z负③Z正<Z负④不确定答案：217.一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得损耗和在低压侧加额定电压测得损耗（）①不相等②相等③折算后相等④基本相等答案：318.凸极同步发电机参数Xd与Xq的大小关系是（）①Xd>Xq ②Xd<Xq③Xd=Xq ④Xd=12X q答案：119.变压器的变比为K=W1/W2，准确的变比计算公式是（）①K=E2m/E1m ②K=E1/E2 ③K=U1/U2 ④K=I1/I220.整数槽单层绕组的每相最大并联支路数为2a，极对数为p，则它们间的关系是（）①2a=2p ②2a=p③2a=4p ④2a=0.5p答案：2二、填空题1.一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Zm，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Zm。
同步电机习题..
d轴
E0
U
所以得出： E0 1.732
Iq
j Id Xd
0
I
j I q Xq
Id
解： (1)
6-15 有一台Xd *=0.8，Xq*=0.5,的凸极同步发电机与电网 并联运行，已知发电机的U﹡=1, I﹡=1, cosφ=0.8（滞后） 电枢电阻略去不计，试求发电机的： ⑴ E﹡0=?,δN=? (2)P﹡e(max)=?(E﹡0保持为上面的值)
0 2
令：dP e d 0
得： 2.00375 cos 0.75cos 2
2.00375 cos 0.75 2 cos2 1
1.5 cos2 2.00375 cos 0.75 0
解得： cos 1.64(不合理，舍去） cos 0.30475
q
1 cos54.798 54.798 0.57646 54.798
U jI X jI X E 0 d d q q 131 j 0.8171 35.202 1.0 j 0.57646 54.798 0.7 1.73254.798
同步电机习题课
电气教研室——高宁宇
同步电机的气隙磁场，在空载时是如何励磁 的？在负载时是如何励磁的？ 空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是 由转子绕组中直流电流励磁的。负载后，定 子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步 速度旋转，与转子相对静止。气隙磁场是由 转子绕组中得直流电流和定子绕组中的三相 交流电流共同产生。
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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]参考答案见后6.1 答：空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是转子绕组中直流电流激励的。
负载以后，定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。
气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励的。
6.2 答：由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便。
电枢绕组电压高、电流大、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便。
故大容量电机将电枢绕组作为定子、磁极作为转子，为磁极旋转式。
6.3 答：在凸极同步电机中，采用双反应理论，即当电枢磁动势的轴线既不和直轴也不和交轴重合时，可以将它分解为直轴分量F ad和交轴分量F aq两部分，然后分别求出直轴电枢反应磁通Φad和交轴电枢反应磁通Φaq，再由Φad和Φaq 分别求出直轴电枢反应电动势E ad和交轴电枢反应电动势E aq，最后再将它们叠加。
6.4 答：在凸极同步电机中沿电枢圆周的气隙不是很均匀的，分析其电枢反应时，要用双反应理论，即把电枢反应磁动势分解成垂直和平行于电动势E0的两个分量F ad和F aq，它们分别产生直轴电枢反应磁通Φad和交轴电枢反应磁通Φaq，相应的电流也分解成两个分量。
因此，或，，或，由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导要大得多，同样大小的电流产生的磁通和相应的电动势也都大得多，所以电抗X ad > X aq。
6.5 答：因空载电势和转速成正比，如果转速降为0.95 n N, 则空载电势也降到额定转速下的0.95n N。
同步电抗与频率成正比，也降低到0.95倍，所以短路电流I k=E0/X d不变。
但当转速再降低时，由于E0和X d都与转速成正比的减小，而电枢电阻R a与转速无关，因此IR a在电动势方程式所占分量已较大，不能忽略不计，随着转速的降低，短路电流减小。
6.6 答：短路时由于电枢反应的去磁作用使气隙磁通很小，电机磁路处于不饱和状态，此时对应的X d是不饱和值。
额定负载运行时，气隙磁通较大，直轴磁路处于饱和状态，此时对应的X d是饱和值。
交轴磁路气隙大，磁路不饱和，故X q一般取不饱和值。
6.7 答：同步发电机三相突然短路瞬间，各绕组均要保持磁链不变。
电枢反应磁通的突然变化。
将在转子绕组感应出电流来抵制电枢反应磁通，迫使电枢反应磁通只能从转子绕组外的漏磁通闭合，磁阻增加使电抗减小，短路电流受超瞬态电抗X"d限制。
稳态短路时，电枢反应磁通穿过转子绕组磁路，磁阻小电抗大，短路电流受同步电抗X d限制。
因为X"d<<X d，故突然短路电流比稳态短路电流大得多。
转子各个绕组有电阻，所以短路电流会衰减，阻尼绕组的电抗与电阻的比值比励磁绕组的电抗与电阻的比值小得多，阻尼绕组电流衰减完毕，短路电流受瞬态电抗X´d限制。
励磁绕组电流衰减完毕，短路电流受同步电抗限制，即为稳态短路电流，突然短路电流可达额定电流的10～20倍。
突然短路电流与合闸瞬间有关，考虑一下两种情况：（1）合闸瞬间，短路绕组中磁链ψ0=0，此时绕组感应电动势最大；短路电流为感性电流，滞后电动势90°，此时短路电流中只有交流分量而没有直流分量。
短路电流起始之受X"d限制，幅值为I"m，如无阻尼绕组，则短路电流起始值受X´d限制，幅值为I´m，稳定短路电流幅值为I m。
突然短路电流的表达式为i k=E om[(1/X"d-1/X´d)exp(-(t/T"d))+(1/X´d-1/X d)exp(-(t/T´d)+1/X d]sinωt （2）合闸瞬间，短路绕组中磁链最大，ψ0=ψmax，此时绕组感应电动势为零，短路电流滞后电动势90°，为负的最大值。
为了保证磁链守恒，短路电流中除交流分量外还有直流分流，直流分量的初始值和交流分量的初始值相等，使总的瞬间电流为零。
突然短路电流表达式为i k=E om[(1/X"d-1/X´d)exp(-(t/T"d))+(1/X´d-1/X d)exp(-(t/T´d)+1/X d]sin(ωt-90 o)+(E om/X"d)exp(-(t/T a)由此可见，直流分量与短路初瞬间该绕组中磁链的大小有关，即与合闸瞬间有关，短路电流应为交流分量（周期性分量）和直流分量（非周期性分量）之和。
6.8 答：在同步电机中，励磁电动势和电机端电压都是向量，不能根据它们的大小来判断电机的运行状态，而应该根据气隙合成磁场与主磁极轴线的相对位置来决定。
当主磁极场轴线超前气隙合成磁场轴线时，为发电机状态；重合时为调相机状态；滞后时为电动机状态。