电机学课程设计

电气学科大类_______级

课程设计

电机学

学号：___________

姓名：___________

班级：___________

日期：___________

目录

1、课程设计目的 (2)

2、课程设计题目及分析 (2)

2.1 题目及要求 (2)

2.2 题目分析 (3)

3、设计过程 (3)

3.1 P2 =0时的V型曲线 (3)

3.1.1 计算过程 (3)

3.1.2列点举例 (4)

3.1.3 V型曲线 (4)

3.2 P2 =22500kW时的V型曲线 (5)

3.2.1 计算过程 (5)

3.2.2列点举例 (6)

3.2.3 V型曲线 (6)

3.3 P2 =52500kW时的V型曲线 (7)

3.3.1 计算过程 (7)

3.3.2 列点举例 (8)

3.3.3 V型曲线 (8)

3.4 P2 =62500kW时的V型曲线 (9)

3.4.1 计算过程 (9)

3.4.2 列点举例 (10)

3.4.3 V型曲线 (10)

3.5 总的V型曲线 (11)

4、分析与小结 (12)

5、参考文献 (12)

1、课程设计目的

本次课程设计旨在考查同学们对同步电机相关特性的理解和掌握。通过求解不同输出功率下的水轮发电机的V 型曲线，进一步了解凸极同步电机的特点和相关特性，熟悉不同类型的同步电机的相量图的区别，掌握不同参数之间的关系。同时借此课程设计巩固课堂上的理论知识并加深理解，学习和掌握分析问题、解决问题的方法和能力。

2、课程设计题目及分析

2.1 题目及要求

一台50000kW 、13800V （Y 联接）、额定功率因数cos 0.8N ϕ=(滞后)的水轮发电机并联于一无穷大电网上，其参数为0, 1.15,0.7a q d R X X **≈==，并

假定其空载特性为一直线，试求：

1) 输出功率为0时的V 型曲线；

2) 输出功率为22500kW 时的V 型曲线； 3) 输出功率为52500kW 时的V 型曲线； 4) 输出功率为62500kW 时的V 型曲线。 要求：①2

0P *

=时的V 型曲线每人必须完成；

②在2

(0,1]P *

∈中任取三个值（必须包含21P *=），作3条V 型曲线；

③每条V 型曲线中cos 1ϕ=的点要给出计算过程；

④每条V 型曲线中欠励和过励情况下也各至少给出一个点的计算过程； ⑤每条V 型曲线上至少要有七个点。

2.2 题目分析

水轮发电机属于凸极同步电机，并联于一一无穷大电网上，说明端电压U 恒定，由于本题的参数均以标幺值形式给出，故可以设1U *=，然后进行分析和计算。所谓“V 型曲线”，是指发电机输出功率2P 恒定时，同步电机定子电流I 与励磁电流f I 之间的内在联系，以关系曲线()f I f I =表示，所得曲线形似字母“V ”,故称之为同步电机的V 型曲线。由题意有0a R ≈，所以下面计算可能用到的公式有 ：

cos N N N P S ϕ=, 22N

P P S *=

, 2cos cos P U I I ϕϕ****

==， sin arctan cos q I X U U ϕ

ψϕ

****

+=， θψϕ=-， 0cos sin d E U I X θψ****=+，000f

f f I E I E I U

****===。

3、设计过程

3.1 20P =时的V 型曲线（20P *=）

3.1.1 计算过程

首先，我们可以设1U *=。根据题意有，50000N P kW =。 由cos N N N P S ϕ=得：

5000062500cos 0.8

N

N N P S kVA ϕ=

==

正常励磁情况下，由于20P =，所以有：2

0P *=

∴ 20cos P I ϕ

**== sin arctan arctan(tan )cos q I X U U ϕ

ψϕϕϕ

****

+=== 0θψϕ=-=

0cos sin cos 1d E U I X θψθ****=+==

0001f

f f I E I E I U

****====

3.1.2 列点举例

（1）欠励举例：

取U 滞后I 90 计算，即90ϕ=- 。此时90ψ

ϕ==- 。

∴ 0θψϕ=-=

∴ 0cos sin 11.15f d I E U I X I θψ******==+=-

（2）过励举例：

取U 超前I 90 计算，即90ϕ= 。此时90ψ

ϕ== 。

∴ 0θψϕ=-=

∴ 0cos sin 11.15f d I E U I X I θψ******==+=+

3.1.3 V 型曲线

计算数据如下表：

所以，根据计算数据可以作20P =时的V 型曲线如下：

3.2 222500P kW =时的V 型曲线（20.36P *=）

3.2.1 计算过程

由于222500P kW =，所以有： 2222500

0.3662500

N P P

S *

=== 取cos 1ϕ=，即0ϕ=，得： 20.36cos P

I ϕ

**==

0.360.71014.1411

sin arctan arctan()cos q I X U U ϕψϕ****

⨯+⨯⨯+===

14.14014.14θψϕ-==-=

014.140.361.15sin14.14cos sin 1cos 1.07d E U I X θψ****+⨯⨯=+=⨯=