6.4同步电动机的功角特性、矩角特性和有功功率的调节

同步电动机的功角特性

em 1 1 1
∠CED = ∠BOC = ϕ
−−−−
EC cos ϕ = OE si源自 θ−−−−即xt I1 cos ϕ = E0 sin θ
（7-7）
同步电动机的功角特性（续1）
Pem ≈ 3U1I1 cos ϕ = 3
Pem
将式（7-7）代入式（7-6），得（7-8） P θ 式（7-8）说明，在电源电压U 1 和励磁电流一定时，电磁功率 em 只与角有 P = f (θ ) θ 关，与的关系曲线称为同步电动机的功角特性，如图7.5所示。
1 0 em t 1
em
em
0
0
0
0
图7.6 隐极式同步电动机的矩角特性
• • • • •
0
1
1
0
a
σ
0
图7.4 隐极式同步电动机的相量图（忽略ra时）
图7.5 隐极式同步电动机的功角特性
同步电动机的功角特性（续2）
由式（7-8）看出，θ 角也应随负载的增大而增大，说明气隙合成磁动势 Fσ 与励磁磁动势 F f 在空间上的电角度差随负载的增大而增大，即气隙间的磁拉力随负载的增大而增大。这就是 θ 角的物理意义。由式（7-8）容易得到电磁转矩与角之间的关系 UE T =3 sin θ （7-9） xΩ T = f (θ ) 式中 Ω1 ——同步角速度 Tem 与 θ 角的关系曲电磁转矩线T = f (θ ) 称为同步电动机的矩角特性，如图7.6所示。从图中看出： < θ < 90 时，电磁 0 转矩 Tem 随负载的增大而增大，同步电动机的运行是稳定的； < θ < 180 时，电磁转 90 矩 Tem 随负载的增大而减小，同步电动机显然不能稳定运行。在负载转矩 TL 一定时， θ 角越小、最大电磁转矩 Tm 越大，则稳定裕量越大、过载能力越大。实际应用时，常常通过增大励磁电流（使 E0 增大）来增大同步电动机的稳定裕量和过载能力，如图7.6中虚线所示。

同步电动机

凸极转子结构比较多，因此以凸极电机的功角特性同步电动机以凸极转子结构比较多，因此以凸极电机的功角特性凸极转子结构比较多凸极电机为例来研究。为例来研究。同步电动机的功角特性公式和发电机的一样都可以从相量图中导同步电动机的功角特性公式和发电机的一样都可以从相量图中导功角特性公式和发电机的一样都可以从相量图出来。电动机的功角d 超前E0 出来。电动机的功角是U超前的角度如将发电机功角特性超前的角度,如将发电机功角特性来替代，这样电磁功率就变成了负值，中的 d 用 -d 来替代，这样电磁功率就变成了负值，电动机状态下是电网向电动机提供有功功率，所以写电动机公式时，下是电网向电动机提供有功功率，所以写电动机公式时，将负号去掉，去掉，于是功角特性就和发电机的功角特性和矩角特性具有相同的形式：的形式：
假设在合闸瞬间，转子已经加励磁处于图18.5a所示的位置，此时，电磁转矩倾已经加励磁)处于的位置，假设在合闸瞬间，转子(已经加励磁处于的位置此时，电磁转矩T 向于使转子逆时钟转动；在另一个瞬间(图18.5b所示)，定子磁场已转过逆时钟转动向于使转子逆时钟转动；在另一个瞬间，定子磁场已转过180度，而转度电磁转矩倾向于使转子顺时钟转动。子由于机械惯性尚未启动，电磁转矩T倾向于使转子顺时钟转动。由于定子磁场以子由于机械惯性尚未启倾向于使转子顺时钟转动同步速旋转，作用于转子上的力矩随时间以f 作交变，同步速旋转，作用于转子上的力矩随时间以 = 50Hz作交变，那么转子上受到的平均作交变转矩为0。因此同步电动机是不能自行起动的。概括一下同步电动机没有启动转矩的转矩为。因此同步电动机是不能自行起动的。概括一下同步电动机没有启动转矩的原因是：原因是：（1）定、转子磁场之间相对运动速度很快；（2）转子本身转动惯量的存在。

电厂电机专业技能鉴定试题库(高级工)

电机专业高级题库—、填空1.同步发电机并联投入方法有（）和（）。

答：准同步法自同步法2.同步发电机的突然短路是（）突然（）的一种现象。

答：负载阻抗减小到零3.同步发电机失去（）的运行方式，称为（）运行。

答：直流励磁无励磁4.同步发电机失磁后，转子励磁电流，输出（）功率将（）答：有功减小5.同步发电机失磁后，转子励磁电流（），定子电流（）且出现拍振答：等于零增大6.同步发电机不对称运行时，负序电抗时（）流入（）时所遇到的电抗。

答：负序电流电枢绕组7.高压设备的绝缘能否安全可靠运行，起主要作用的是指（）的能力，设备绝缘耐压的能力的大小称为（）。

答：耐受电压绝缘水平8.气体与固体的（）处，常常是绝缘（）的地方。

答：交界面薄弱9.中性点不接地系统发生金属性接地时因故障相对地电压变为（），故引起（）改变。

答：零线电压10.电弧是一种气体放电的现象，气体放电包含两个过程：一是（），二是（）。

答：气体电离电子发射11.焊条药皮局部脱落或（）过大，会使电弧产生（）现象。

答：偏心度偏吹12.碱性焊条又称（）焊条，组成碱性焊条药皮成分中以（）氧化物多。

答：低氢型碱性13.直流电动机电枢绕组产生的感应（）的大小与电动机的（）成正比。

答：电动势转速14.对他励直流电动机采用调压调速时，随着电压的（），电动机的理想转速随之（）答：升高或降低升高或降低15.对他励直流电动机采用调电枢电阻调速时是在（）回路中（）调节的。

答：电枢进行16.他励直流电动机调磁调速是属于（）的调速，调压调速是属于（）的调速。

答：衡功率性质衡转矩性质17.手工电弧焊焊接引弧在工艺上有两种弧方法，一是（），二是（）。

答：摩擦法敲击法18.焊接电机引起飞测的原因有两种，一是焊机的（）不良，二是直流焊（）接法不正确。

答：动特性极性19.用钢丝绳起吊物件选取安全系数时应考虑的有（）能（）答：足够强度承受最大负荷20.设备修理工作，安工作量大小分为（）（）和（）答：大修中修小修21.消除旋转件的静不平衡的方法叫（），装配工艺过程的最后一个阶段是（）。

93. 第四章第七节：感应电动机(七)

（5）功率调节。

1）有功功率调节。

改变原动机供给发电机的输入功率，改变功角的大小，可以调节有功功率的输出，当功角δ=90°时，有最大功率输出（隐极机）。

凸极机在δ略小于90°时有最大功率输出。

2）无功功率调节。

①隐极式同步发电机的无功功率：20coss smE U mU Qx xδ=-②凸极式同步发电机的无功功率：221111cos cos222d q d q dmE U mU mUQx x x x xδδ⎛⎫⎛⎫=-++-⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭③无功功率调节。

原动机不变，调节同步发电机的励磁电流可以调节无功功率的输出。

正常励磁时发电机无功功率为零；过励磁时发电机输出感性无功功率，即发出滞后的无功功率；欠励磁时发电机输出容性无功功率，即发出超前的无功功率。

保持有功功率不变，定子电流与励磁电流I f成V形曲线。

每条V形曲线有一个最低点，对应于cos=1（正常励磁）。

cos=1左边，对应于欠励磁，超前功率因数区；cos=1右边，对应于过励磁，滞后功率因数区。

cos=1线是一条略微向右倾斜的曲线，当增加输出的有功功率时，功角δ增加，cos δ减小，使输出的无功功率减小。

增加输出有功功率的同时保持无功功率不变，必须随功角δ的增加而增加励磁以提高空载电动势E0的数值。

电枢电流随励磁电流变化的关系为一个V形曲线，如图4.8.2所示。

图4.8-2V形特性曲线（6）功角δ决定同步电机的运行状态。

①δ>0时，为发电机运行，输出有功功率。

②δ<0时，为电动机运行，输入有功功率。

当增加输出的有功功率时，功角δ增加，cos δ减小，使输出的无功功率减小。

增加输出有功功率的同时保持无功功率不变，必须随功角δ的增加而增加励磁以提高空载电动势E 0的数值。

4.8.3.同步发电机（1）电动势方程式。

1）隐极机：0s a U E jIx Ir =-++。

2）凸极机：0d d q q a U E jI x jI x Ir =-+++。

电机学同步电机部分知识点总结

隐极机一般用汽轮机拖动，凸极机用水轮机拖动。
二、对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场，在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大，电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形）（1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀，凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应电动势，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢反应电抗。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。

发电机功角特性

发电机功角特性同步发电机的功角特性是指发电机的有功功率(P)、无功功率(Q)与发电机电抗(Xd、Xq)、内电动势(Ed)、机端电压(U)和功角(δ)的关系特性。

(1) 发电机功角特性。

1)有功特性：发电机输出的有功功率为：P = Ed*U*Sinδ/Xd + U2*Sin2δ*(1/Xq – 1/Xd)/22)无功特性：发电机输出的无功功率为Q = Ed*U*Cosδ/Xd + U2*Cos2δ*(1/Xq – 1/Xd)/2 - U2*(1/Xq + 1/Xd)/2(2)隐极发电机功角特性。

对于隐极发电机，取Xd = Xq。

1) 有功特性：发电机输出的有功功率为P = Ed*U*Sinδ/XdP代表发电机输出的有功功率，对发电机产生制动的电磁转矩。

在一定的电压和励磁电流下，发电机的有功功率P与功角多是函数关系。

2) 无功特性：发电机输出的无功功率为Q = Ed*U*Cosδ/Xd + U2/Xd式中第一项与Ed和δ有关，它表示由转子励磁经电磁感应传递到定子的无功功率，值随δ角的余弦而改变。

由于U*Cosδ = Ed – Id*Xd，则上式第一项可改写为Ed2/Xd – Ed*Id第二项与Ed和δ无关，它代表发电机维持一定端电压U所需励磁的无功功率。

因为Ed = U*Costδ + Id*Xd，故Q = Ed*Id – Id2*Xd，即供给电网的无功功率等于主磁通转换的无功功率减去电枢绕组电感的无功损耗。

由此可见，增加发电机的励磁电流(即加大Ed)，便可增大发电机的无功输出。

对于隐极发电机，取Xd = Xq。

此时发电机输出的有功功率为P = Ed*U*Sinδ/Xd但当δ = 90°时，P为最大功率（即极限功率）。

功角特性是同步发电机的基本特性之一。

通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率。

功角特性还是研究同步发电机并联运行时经常应用的重要特性。

功角的物理含义功角有两重含义：一是表示E和U这两个时间相量之间的时间相位差角；二是表示产生E0的主磁极磁势Ff与产生端电压U的定子合成磁势Fu之间的空间相位角，即转子磁极轴线与定子合成等效磁极轴线之间的空间夹角(电角度)。

滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、同步、异步

保持原动机输入转矩不变,1）当正常励磁时，功率因数角φ=0度，发电机只输出有功功率，不输出无功功率；2）当过励磁时，励磁电动势增大，输出的有功功率不变，而功率角δ减小，增强了静态稳定能力，同时发电机输出感性无功功率，无功为正值，电枢电流增加了纯感性无功电流而变大，功率因数角φ为正值，这种运行状态称为“迟相”运行；3）当欠励磁时，励磁电动势减小，输出的有功功率不变，功率角δ向90度方向增大，发电机的静态稳定性下降，同时发电机向电网输出容性无功功率，无功为负值，电枢电流加入了纯容性无功电流而变大，功率因数角φ为负值，这种运行状态称为“进相”运行。

调节并网的同步发电机向电网输送无功功率大小和性质的运行方式称为调相运行。

空载不输出有功功率，专门来调节向电网输送无功功率的同步电机，称为调相机。

功率因数角φ，指发电机端电压与电枢电流的相位差角。

功率因数角φ取决于负载的性质，当电流比电压滞后时，功率因数角φ为正，当电流比电压超前时，功率因数角φ为负。

电枢反应作用的性质取决于励磁电动势和电枢电流之间的相位差角ψ，ψ称为内功率因数角。

功率角δ是励磁电动势（即内电动势，是吗？）超前于发电机端电压的（时间）相位差。

内电动势超前于端电压时，δ为正值。

其大小表示发电机输出功率的大小；有关系ψ=φ+δ。

内电动势，是由励磁磁动势和感应出的电枢磁动势共同作用产生的电动势。

提高发电机的功率因数对发电机的运行有什么影响？发电机的功率因数提高后，【cosφ提高后，无功功率减小，有功功率增大，使得功率角δ向90度增大，降低了静态稳定性】根据功角特性，发电机的工作点将提高，发电机的静态稳定储备减少，发电机的稳定性降低。

因此，在运行中不要使发电机的功率因数过高。

如下图所示，功率角δ=θ，当00 <θ<900 时，发电机是静态稳定的；当900 <θ<1800 时，发电机是静态不稳定的。

θ=900时为静态稳定极。

发电机进相运行受哪些因素限制.当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高,要求发电机少发无功甚至吸收无功,此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行.制约发电机进相运行的主要因素有:(1) 系统稳定的限制(2) 发电机定子端部件温度的限制(3) 定子电流的限制(4) 厂用电电压的限制为什么汽轮发电机进相运行时,定子端部铁芯严重发热?汽轮发电机运行时,定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的,其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间,转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的,因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外,励磁绕组紧靠护环,因此它的漏磁场主要经护环闭合,当进相运行时,由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱,于是护环的饱和程度下降,减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组,从而使定子端部漏磁场增大,铁笋加大,致使定子端部铁芯严重受热.什么叫发电机的无功？交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要提高功率因数,容性负载就要用感性负载补偿,反之亦然在电网的总负载中，即要求供给有功功率，又要求供给无功功率。

同步电动机功率因数的调整、同步补偿机

同步补偿机相量图
三相同步电机
§ 同步电动机功率因数的调整、同步补偿机
一、同步电动机的电压平衡方程式电压平衡方程式:
二、同步电动机的电磁功率同步电动机的电磁功率：Pem=KE0sinθ
同步电动机定子绕组等效电路图
三相同步电机
三、同步电动机功率因数的种励磁情况下功率因数的变化
三相同步电机
四、同步补偿机
同步补偿机——工作在过励状态下空载运行的同步电动机。同步补偿机除了可以起到改善功率因数作用外，当输电线路比较长时，在电网负载集中的变电端接入一台同步补偿机，就近向感性负载提供所需要感性无功功率，避免远程输送无功功率，使线路上的感性无功电流大大减少，从而达到降低输电线路和电网发电机内部损耗的目的。

第六章同步电机

电枢反应：电枢磁动势对主极磁场的影响。电枢反应除使气隙磁场发生畸变，从而直接关联到机电能量转换外，还有去磁或增磁作用，对同步电机的运行性能产生重要的影响。同步电动机的励磁系统分为直流发电机励磁系统和半导体励磁系统。电枢反应的性质取决与电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，这一相对位置与激磁电动势
即
P M
m ax
UE 0 m Xs
它正比于E0（即励磁电流）,反比于同步电抗。从功角特性可以决定电磁转矩与功角之间的关系，由此可以得出相应的电磁转矩，为 mUE 0 PM T s in 1 1 X s 式中，单位是 W；单位是 rad/s；单位是 N· m。

PM mUI a cos muI a cos( ) mUI a cos cos mUI a sin sin
从图得：
U sin I a X s cos
E0 U cos I a X s sin
U sin I a cos Xs 所以有 E 0 U cos I a sin Xs
6.1.3 冷却问题简述：在中、小型电机中，都采用空气作为冷却介质。当电机的容量很大时，电机内部的损耗及发热量迅速增加，冷却问题显得格外重要，此时必须加强通风或采用其他的冷却方式。 1）在大型汽轮发电机中，为了提高其冷却效率，往往用氢气冷却，是氢气与空气混合后，有爆炸危险，必须有一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部。目前在更大容量的发电机中，可以采用导线内部直接冷却。例如采用空心导体（如图），冷却介质直接在导体中流通而把热量带走，这样能更有效地降低电机的温升。所采用的冷却介质一般有氢气及水等。

同步电机功率的及运行特性(34页)

-E′-E₀
-E₀” d
( 3)V形曲线同步电动机的V形曲线I=fI):同步电动机在有功功率恒定、
励磁电流变化时，电枢电流随励磁电流变化的曲线
V形曲线的几个特点 1.每一功率(负载)对应一条V形曲线 2.从欠励到正常励磁到过励I有最小值 3.每条曲线的最低点：cosφ=1,
连线向右倾斜。
Pm>P=>Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=0
功角θ是转子磁极轴线和定子合成磁极轴线的空间夹角
忽略同步电动机定子电阻R。上的损耗
Pm≈P=3UIcosφ
从相量图中可知，
φ=y-θ
y为E₀与I之间的夹角，0为U与E₀之间的夹角
P=3UIcosφ=3UIcos(y-θ)
E₀
=3UI cos y cosθ+3UI siny sinθ
ji.X
I₄=1siny I₄=Icosy
Pm= ” k , sinO= mU1 cowp= 常数 X,≈C
Esinθ=常数=Icosφ=常数
rco sp= 常数c
E₀sinθ=常数!B
jix
(
U
L
jI"X
E

j jmd I
E
D
0
|A
(2)特点
同步电动机输出有功功率P2恒定，改变励磁电流可以调节其无功功率
E₀ sinθ=常数 B
jiX t
①正常励磁当I=1m时，i₁ 与U₁同相，λ=1,电机呈电阻性。
②欠励磁当I₁<Im时，i₁ ( i₁ )滞后于U,电机呈电感性。
I↓→ φ个，感性程度个。 ③过励磁
当I>Im时，I₁ (₁ ”)超前于U₁,

电力系统分析2.课题二同步发电机功角特性及转子运动特性

第八单元电力系统稳定运行
课题二同步发电机功角特性及转子运动特性
功率角意义！
Eq
1. 表示发电机空载电动势Eq 与受
电端系统母线电压U间的相位差。
δ ψ
I
jIX d ψ
U
ωN
E q
δ δ U
2.发电机组转子与系统等值发电机转子间的空间位置角。
（c）
第八单元电力系统稳定运行
第八单元电力系统稳定运行
课题二同步发电机功角特性及转子运动特性
电力系统稳定性问题主要与同步发电机的稳定运行有关，而同步发电机的稳定运行不仅与它的电磁特性有关，而且与其机械特性有关。
一、同步发电机功角特性
电力系统并列运行同步发电机输出的电磁功率与本身结构有关，与相连电力网的参数有关，特别与并列运行同步发电机之间的功率角相关，这种关系称为同步发电机的功角特性。
UI cos EqU sin
X d
PEq

EqU X d
sin
第八单元电力系统稳定运行
课题二同步发电机功角特性及转子运动特性
P
保持Eq 恒定不变时的功角特性曲线如图
发电机的功率极限：
Pmax

E qU X d
Pmax

EqU X d
0
90 0 1800
δ
发电机的功率极限表示发电机能够输出的最大有功功率，其不仅与本身的结构有关，还与相连网络的参数有关。
U
jXT1
jXL
jXT2
令发电机端电压UG 到系统电压U之间的总电抗为
XS

X T1

1 2
XL

XT2
∴
PUG

同步电机3

（三）若È0与Ù大小不等，或相位不同，把发电机投入机与电网中产生一定的冲击电流。最严重时，该电流可达
额定电流的20-30倍。
(四) 相序相同
È0与Ù大小不等相位不同
综上所述，为了避免投入并联时引起电流、功率和转矩的冲击，最好同时满足上述五个条件。
Ff1→E0；忽略漏抗，Fδ→Eδ≈U。功角θ≈θi：是励磁磁动势Ff1和定子合成等效磁动势Fδ两个空间相量之间的夹角。
电网
发电机
2）理论分析：
采用直接接法，每组灯上电压相同 U& U&2 U&1
假设发电机与电网的电压幅值相同，而频率不同
假定U2 U1, f2 f1 若f2 f1 U&2相对U&1角速度：2 1
1 2f1
2 2f2
U&2、U&1重合：U 0 U&2、U&1反相：U 2U1
•Tem—发电机电磁转矩、制动转矩
表明：发电机负载运行时，从原动机输入到发电机的转矩T1，应克服阻力转矩、制动转矩和对应于负载的阻力转矩Tem做功，从而通过发电机将机械能转换成电能输出。
6.4.3 功角特性
在许多场合下，常常用发电机的励磁电动势E0，端电压U、E0 和U之间的功率角θ以及电机的参数来表示电磁功率。稳态功角特性：同步发电机并入电网后，当E0和U保持不变时， Pem=f(θ)。功角特性是同步电机的基本特性之一。通过它可以研究同步电机接在电网运行时发出的有功功率，并进一步揭示机组的稳定性和阐明发电机状态与电动机状态之间的联系和转化。下面先研究不计电枢电阻时的功角特性。
※思考：同步发电机的并联和变压器的并联有何异同？
相同点：相序一致、电压相等、f 接近不同点：

电机学(第五版)-李发海复习要点

第20章
1：异步电动机的功率平衡方程式，PM：pcu2：Pm=1：s：（1-s）。T=Pm/Ω=PM/Ω1。
2：P299~T-s曲线上的4个特殊点（图20-2）。P300~Tm和sm的特点和区别。
3：电磁转矩的表达式（4种），重点掌握P303~公式（20-8）、（20-9）。
第21章
1：笼型异步电动机的起动方法：直接起动、降压起动（自耦变压器起动、Y-Δ起动、定子串电抗起动）、软起动。
2：P190~对称负载时的电枢反应的定义。d轴和q轴的定义。内功率因数角ψ、外功率因数角φ和功角θ的定义。ψ=0°，90°，180°，-90°的电枢反应：直轴？交轴？过励？欠励？增磁？去磁？输出的是容性还是感性的无功功率，还是机械功率、电功率？
3：隐极同步发电机：不计磁路饱和，用叠加定理分析。掌握等效电路和电压平衡方程式。若磁路饱和，根据磁化曲线或运行点的饱和程度来研究。
2：P316~电流的趋表效应（集肤效应）。
3：绕线型异步电动机的起动方法：转子串起动电阻、转子串频敏电阻器。
第22章
1：三相异步电动机的调速公式：。负载的机械特性（恒转矩、恒功率和泵、风机类负载）。电动机稳定运行条件（与直流电动机稳定运行条件一样）。
2：笼型异步电动机的调速方法：变频调速、变极调速和改变转差率调速（改变外施电压等）。
3：标幺值的定义和优缺点。
4：P35~电压变化率公式（2-40），ΔU=0时根据公式判断负载类型为容性。
5：效率η，不变损耗与可变损耗相等时效率最高。
第3章
1：三相变压器的联接组别，会画电动势相量图。
2：P54~变压器的结构：定子（机座、磁轭、主磁极和换向极）和转子（电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、转轴和轴承）。直流电机的额定值。励磁方式：他励、并励、串励、复励等。直流电机的重点是直流电动机。

电气考研专业课：同步发电机的功角特性

E0
E0sin IX ccos
jIX c
Icos E0sin
Xc
Pem
P2
m UE0 Xc
sin
U
I
功角特性： Pem
P2
m UE0 Xc
sin
（1）保持励磁电流 if
不变时，PM 值与角
PM
按正弦曲线变化。
if 1
请比较 if 1和 if 2的大小
1
（2） PM 一定时，改变励磁
电流 i f ，若 i f 1 i f 2 则
（2）动态稳定：发电机突然加负载、切除负载等正常操作运行时，或者在发生突然短路、电压突变、发电机失去励磁电流等非正常运行，以及遭受到大的或是一定数值参数变化或负载变化时，电机是否还能保持同步运行的问题。
2．静态稳定分析
(1) 隐极机
T
•
T T•
0 1
• T
•
900 2
1800
若原动机拖动转矩
sin
mU 2
Xd Xq 2Xd Xq
sin2
第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起
的，与励磁电势 E0 成正比，称为励磁电磁功率。
第二项在隐极机中不存在，与端电压 U 及交直轴磁
阻的差异 X d X q 有关，称作凸极电磁功率。
凸极同步发电机的 PM 功角特性：
Pem
m UE0 Xd
③ 发电机空载运行时，气隙磁动势基波和励磁磁动势基波同相位。
+A
+A
N
Sf F
Ff 1 S N f
S f N
Nf
结论：
S
F Ff 1
空载运行时，气隙磁动势和励磁磁动势同相位，定转

电机拖动期中考试答案

一、填空题1、设同步转速为n，当感应电动机以转速n旋转时，转子电流产生的旋转磁场s相对于定子的转速为n s，其旋转方向与定子的旋转磁场方向同步。

2、感应电动机的转子结构有鼠笼式和线绕式两种。

3、感应电动机变频调速时，定子电压与定子电流频率之比应保持不变，目的是为了保持磁通不变。

4、凸极式同步发电机采用双电枢理论分析，分析中有两个电抗X、q X，其中d Xd称为直轴同步电抗。

5、同步发电机短路时，电机铁心中磁场处于不饱和状态，所以短路特性近似地为一条直线。

6、同步电机最主要用途是作为____发电机__ ___〔电动机、发电机〕运行，而还有一种较特殊的应用，专门用来向电网输送___无功__ ____功率的称为同步补偿机。

7、调节同步发电机有功功率时，电机的无功功率也要变化。

8、三相异步电动机，额定电压下的起动电流为额定电流的4.5倍，则采用Y/△起动时，起动电流倍数为 1.5 ；假设采用自耦变压器起动时，电网供应的起动电流与Y/△起动时一样，则自耦变压器的变比ka= 3 。

〔ka为高压与低压之比〕9、一台三相异步电动机的额定功率是指额定运行时的输出的机械功率，如果撤换其定子绕组，将每相匝数减小了，在电源电压不变的条件下，气隙中的每极磁通将减小。

10、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，则电机运行在欠励状态，此时电机从电网吸收感性性质的无功功率；假设不调节原动机输出而将励磁电流单方向调大，则电机可变化到过励状态，此时电机向电网发出感性无功功率。

11、某三相交流电机电枢通上三相电源后，其合成磁动势顺时针方向旋转，假设对调其中的两根引出线后再接到电源上，磁动势为逆时针旋转，转速不变。

12、三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场转速为n1， n ＜n1是电动机运行状态；当n ＞n1是发电机运行状态；当n 与n1反向时是制动运行状态。

13、在异步电动机的等效电路中，用电路中的等值参数表示的总机械功率为m '222(1)s R I s-'。

同步电机的功率角

同步电机的功率角
当同步电机的功率角为零时，说明电机的输出功率和输入功率完全同相位，电机处于理想运行状态。

但实际运行中由于电机的各种损耗和负载的影响，使得电机的实际功率角不为零。

功率角的大小取决于电机的负载大小和电机运行的电压频率等
因素。

在实际应用中，需要根据电机的具体负载情况和运行状态来调整电机的功率角，以达到最优的运行效果。

正确的调整电机的功率角可以提高电机的效率，减少能量损耗，降低运行成本，延长电机的使用寿命。

因此，了解同步电机的功率角，掌握正确的调整方法，对于提高电机的运行效率和节约能源具有重要的意义。

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