电机学作业整理
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ห้องสมุดไป่ตู้青 衣
13-9 对并联于无穷大电网的同步发电机保持输入的用功功率不变，
仅改变转子励磁电流If，θ 角是否变化？输出有功功率是否变化？此 时输出无功功率及电枢电流按什么规律变化？
答：当对无穷大电网的同步发电机保持输入的用功功率不变时，由 于U不变，根据公式E0=U+jIXt，当改变励磁电流If时，E0和I会发 生改变，所以E0和U之间的夹角会发生改变，所以功角θ 会发生变 化。 输出有功功率P2=P1-P0-Pcua，P1-P0=Pem。 由于同步发电机的定子铜损耗与其额定功率相比甚小，通常 Pcua<1%Pn，所以Pcua可忽略不计，所以 PP22不约青衣变等。于Pem，由于输入功率P1不变，P0不变，所以输出有功功率
13-11.调节并联于大电网的隐极同步发电机的有功功率输出并保持无功功率
输出不变，问此时θ角及励磁电流If是否改变？此时I和E0各按什么轨迹变化？
为什么？ 答：在无穷大电网中U=C Xt=C 因为
P E0U sin Xt
有功功率P改变，θ也会改变。
Q m E0U cos m U 2
行的功率角θ,Q,I,cosφ,并画出此时的相量图
1、调节励磁电流只能改变无功功率，故调节后不输出有
功功率，为无功电流。
(2) Pem
m UE0 xt
sin ,即Pe*m
U * E0* xt*
sin
5 *104
100000 / 0.8
0.4
E 0*
U *
jI* xt*
Xt
Xt
因为若无功功率不变，而θ变化，则E0会发生变化，If正比于E0，所以
If会发m生UI变s化in 。 常数，Q m E0U cos m U 2 常数
xt
xt
又因为是无穷大电网，所以m,U , xt都是定值，所以
Isin 常数，E0cos 常数
青所以，E0沿直线AB变化，I沿直线CD变化。
衣
青 衣
13-14
一台发电机铭牌如下：Pn=100000kW,cosφn=0.8（滞后），Un=13800V，Y
接法。已知Xt=2，用准确同步法将此发电机接入电网后，先调节励磁使发电
机立即带上50%In，试问：
1、此电流是有功？还是无功？画出此时的相量图
2、保持励磁电流不变，再使发电机加上5WKW的有功负载，求此时发电机运
10
j 90 * 1 * 2 20
2
U
所以0.4 1* 2 sin，解得 23.6
2
I
jIXt E0
Q*
青衣E0x*Ut* * c os
U *2 xt*
2 *1 * c os23.6 1
因为输出功率不变，所以P2=mUI cosφ 是常数， 也 “过为励常磁数”，时所，以电Ico枢sφ电=流常是数滞，后E0电sin流θ=，常数。当增加Pem励磁m电EX0流Ut 并sin达 到 发电机输出感性无功功率；当减小励磁电流达到“欠励磁”时，电枢 电流是超前电流，发电机输出电容性无功功率。
电枢电流I和If之间呈V型曲线关系
青 衣
13-10 一台同步发电机单独供给一个对称负载（R及L一定）且转速保持不 变，电枢电流的功率因数cosφ由什么决定？当此发电机并联于无穷大电网时， 电枢电流的cosφ又由什么决定？为什么？此时电网对发电机而言，相当于什 么样性质的电源。
答：同步发电机单独供给一个对称负载（R及L一定）且转速保持不变，电 枢U电流I的R功率jI因数L，co功sφ率由因负数载阻抗c o决s定，同步R发2电R(机端L电)。2压
青 衣
青 衣
13-6 怎样检查发电机是否已符合了并联运行的条件？若 按灯光旋转法接线，而灯光不旋转，这说明什么？
答：可采用灯光明暗法和灯光旋转法两种方法判断。采用灯光旋转法 若三个指示灯形成灯光旋转现象说明符合并联运行条件。 若灯光不旋转说明发电机的出线相序或电网的引线相序不一致， 此时应调整相序使其保持一致。
综上所述，同步发电机的功率因数由同步发电机的励磁电流的大小
13-4 为什么V形曲线的最低点随有功功率的增加而向右偏
答：有功一定时，V形曲线的最低点对应于 cosφ=1正常励磁情况，此时电流最小且与电压同 相。由于在不同有功情况下，各条V形曲线的最 低点均有cos φ =1，所以当U不变时， P2=Pem=3UIacosψ,Pem∝Ia，有功增加时，Ia正比 增加，E0＝U＋jIaXt，I增加，E0也增加，所需励 磁电流If增加，所以V形曲线的最低点随有功功率 的增加而向右偏移。
电机学作业
青 衣
13-3 并网运行时，同步发电机的功率因数
由什么因素决定？
答：当发电机运行过程中，如果不调节励磁电流If，则E0为常数。 由于电网电压U和发电机的同步电抗Xt均为定值。根据公式E0=U+jIXt， E0不变，U不变，Xt不变所以I不变，所以U和I之间的夹角ψ不变，即 cosψ不变。调节发电机的励磁，E0将随之变化，根据向量图可知 cosψ也会改变。在cosψ=1时，发电机的全部输出均为有功功率，此时 的励磁称为“正常励磁”。增加发电机的励磁电流，使它超过“正常励 磁” （即为过励磁）根据向量图可知此时功率因数会小于1，电枢电流滞后 电网电压，除有功功率外，发电机还将送出一定滞后无功功率。同理可 知，如果减小发电机的励磁电流，使其小于正常励磁（即为欠励磁）， 则外同，步发青衣发电电机机将的向功电率网因送数 出小一于定的1，超电前枢无电功流功超率前。电网电压，除有功功率
当发电机并联与无穷大电网时，电网电压U及频率f可以认为是常数， 发电机输出有功功率P2=mUI cosφ，输出无功功Q2=mUIsinψ
当有功功率不变时，有功电流Icosφ不变，功率角θ不变，当改变励磁电 流If的大小从而改变励磁电动势E0的大小，从相量图可知，电流I和功率 因数角φ必然改变，即改变了cosφ。当励磁电流不变（If不变 E0不变 I不变青），改变有功功率时， cosφ也会改变。因此，当同步发电机并联于 无穷大衣电网时，其功率因数由励磁电流及发电机的输入功率决定，与负 载性质无关，此时电网对发电机而言相当于恒压恒频交流电压源。
13-9 对并联于无穷大电网的同步发电机保持输入的用功功率不变，
仅改变转子励磁电流If，θ 角是否变化？输出有功功率是否变化？此 时输出无功功率及电枢电流按什么规律变化？
答：当对无穷大电网的同步发电机保持输入的用功功率不变时，由 于U不变，根据公式E0=U+jIXt，当改变励磁电流If时，E0和I会发 生改变，所以E0和U之间的夹角会发生改变，所以功角θ 会发生变 化。 输出有功功率P2=P1-P0-Pcua，P1-P0=Pem。 由于同步发电机的定子铜损耗与其额定功率相比甚小，通常 Pcua<1%Pn，所以Pcua可忽略不计，所以 PP22不约青衣变等。于Pem，由于输入功率P1不变，P0不变，所以输出有功功率
13-11.调节并联于大电网的隐极同步发电机的有功功率输出并保持无功功率
输出不变，问此时θ角及励磁电流If是否改变？此时I和E0各按什么轨迹变化？
为什么？ 答：在无穷大电网中U=C Xt=C 因为
P E0U sin Xt
有功功率P改变，θ也会改变。
Q m E0U cos m U 2
行的功率角θ,Q,I,cosφ,并画出此时的相量图
1、调节励磁电流只能改变无功功率，故调节后不输出有
功功率，为无功电流。
(2) Pem
m UE0 xt
sin ,即Pe*m
U * E0* xt*
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5 *104
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U *
jI* xt*
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因为若无功功率不变，而θ变化，则E0会发生变化，If正比于E0，所以
If会发m生UI变s化in 。 常数，Q m E0U cos m U 2 常数
xt
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又因为是无穷大电网，所以m,U , xt都是定值，所以
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13-14
一台发电机铭牌如下：Pn=100000kW,cosφn=0.8（滞后），Un=13800V，Y
接法。已知Xt=2，用准确同步法将此发电机接入电网后，先调节励磁使发电
机立即带上50%In，试问：
1、此电流是有功？还是无功？画出此时的相量图
2、保持励磁电流不变，再使发电机加上5WKW的有功负载，求此时发电机运
10
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2
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Q*
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2 *1 * c os23.6 1
因为输出功率不变，所以P2=mUI cosφ 是常数， 也 “过为励常磁数”，时所，以电Ico枢sφ电=流常是数滞，后E0电sin流θ=，常数。当增加Pem励磁m电EX0流Ut 并sin达 到 发电机输出感性无功功率；当减小励磁电流达到“欠励磁”时，电枢 电流是超前电流，发电机输出电容性无功功率。
电枢电流I和If之间呈V型曲线关系
青 衣
13-10 一台同步发电机单独供给一个对称负载（R及L一定）且转速保持不 变，电枢电流的功率因数cosφ由什么决定？当此发电机并联于无穷大电网时， 电枢电流的cosφ又由什么决定？为什么？此时电网对发电机而言，相当于什 么样性质的电源。
答：同步发电机单独供给一个对称负载（R及L一定）且转速保持不变，电 枢U电流I的R功率jI因数L，co功sφ率由因负数载阻抗c o决s定，同步R发2电R(机端L电)。2压
青 衣
青 衣
13-6 怎样检查发电机是否已符合了并联运行的条件？若 按灯光旋转法接线，而灯光不旋转，这说明什么？
答：可采用灯光明暗法和灯光旋转法两种方法判断。采用灯光旋转法 若三个指示灯形成灯光旋转现象说明符合并联运行条件。 若灯光不旋转说明发电机的出线相序或电网的引线相序不一致， 此时应调整相序使其保持一致。
综上所述，同步发电机的功率因数由同步发电机的励磁电流的大小
13-4 为什么V形曲线的最低点随有功功率的增加而向右偏
答：有功一定时，V形曲线的最低点对应于 cosφ=1正常励磁情况，此时电流最小且与电压同 相。由于在不同有功情况下，各条V形曲线的最 低点均有cos φ =1，所以当U不变时， P2=Pem=3UIacosψ,Pem∝Ia，有功增加时，Ia正比 增加，E0＝U＋jIaXt，I增加，E0也增加，所需励 磁电流If增加，所以V形曲线的最低点随有功功率 的增加而向右偏移。
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青 衣
13-3 并网运行时，同步发电机的功率因数
由什么因素决定？
答：当发电机运行过程中，如果不调节励磁电流If，则E0为常数。 由于电网电压U和发电机的同步电抗Xt均为定值。根据公式E0=U+jIXt， E0不变，U不变，Xt不变所以I不变，所以U和I之间的夹角ψ不变，即 cosψ不变。调节发电机的励磁，E0将随之变化，根据向量图可知 cosψ也会改变。在cosψ=1时，发电机的全部输出均为有功功率，此时 的励磁称为“正常励磁”。增加发电机的励磁电流，使它超过“正常励 磁” （即为过励磁）根据向量图可知此时功率因数会小于1，电枢电流滞后 电网电压，除有功功率外，发电机还将送出一定滞后无功功率。同理可 知，如果减小发电机的励磁电流，使其小于正常励磁（即为欠励磁）， 则外同，步发青衣发电电机机将的向功电率网因送数 出小一于定的1，超电前枢无电功流功超率前。电网电压，除有功功率
当发电机并联与无穷大电网时，电网电压U及频率f可以认为是常数， 发电机输出有功功率P2=mUI cosφ，输出无功功Q2=mUIsinψ
当有功功率不变时，有功电流Icosφ不变，功率角θ不变，当改变励磁电 流If的大小从而改变励磁电动势E0的大小，从相量图可知，电流I和功率 因数角φ必然改变，即改变了cosφ。当励磁电流不变（If不变 E0不变 I不变青），改变有功功率时， cosφ也会改变。因此，当同步发电机并联于 无穷大衣电网时，其功率因数由励磁电流及发电机的输入功率决定，与负 载性质无关，此时电网对发电机而言相当于恒压恒频交流电压源。