第6章 同步电机《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答).pdf

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1、第六章同步电机习题解答6-1同步电机有哪几种运行状态，如何区分？答：同步电机有三种运行状态，分别是发电机运行状态、电动机运行状态和补偿机运行状态。发电机运行状时，电机的功率角大于0°，电机把机械能转化为电能；电动机运行状态时，功率角小于0°，电机把电能转化为机械能；补偿机运行状态时功率角等于0°，电机只发出无功功率，实质上补偿机就是空载运行的同步电动机。6-2何谓同步电机的电枢反应？电枢反应的性质取决于什么？答：电枢磁动势的基波对气隙基波磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于内功率因数角，也就是电枢电流滞后于励磁电动势的角度。当内功率因数角等于0°时，只产生交轴电枢反应；

2、当内功率因数角大于0°且小于90°时，除产生交轴电枢反应外，还产生去磁的直轴电枢反应；当内功率因数角小于0°且大于-90°时，除产生交轴电枢反应外，还产生助磁的直轴电枢反应。6-3试述交轴和直轴电枢反应对同步发电机中能量转换和运行性能的影响。答：同步发电机并网运行时，直轴电枢反应影响着电机输出的无功功率，交轴电枢反应影响电机输出的有功功率。同步发电机单机运行时，直轴电枢反应影响发电机的输出电压，交轴电枢反应影响发电机的有功输出。6-4试述电枢反应电抗X的意义。a答：电枢反应电抗X是与电枢反应主磁通对应的电抗，在数值上等于单位电枢a电流所产生的电枢反应电动势。6-5试画出隐极同步

3、发电机在纯电阻负载时的相量图，并说明这种情况下电枢反应的性质。答：隐极同步发电机在纯电阻负载下运行时的相量图见图6-1。在该状态下直轴电枢反应是去磁的，交轴电枢反应是交磁的。图6-1纯电阻负载时隐极同步发电机相量图6-6为什么要采用双反应理论分析凸极同步电机？凸极同步发电机负载运行时，若既不等0、又不等于90，问电枢磁场的基波与电枢磁动势的基波在空0间是否同相，为什么？答：凸极同步电机采用双反应理论分析是因为凸极同步电机的气隙是不均匀的，直轴气隙小而交轴气隙大，当相同的基波电枢反应磁动势作用于不同位置时产生的基波磁场不同，给分析带来不便。采用双反应应理论可以解决这个问题。

4、凸极同步发电机负载运行时，若内功率因数角既不等于0°也不等于90°时，由于直0轴和交轴的磁阻不同，致使电枢基波磁场与电枢基波磁动势轴线不重合，即不同相位。*6-7试述直轴和交轴同步电抗的意义。X和X的大小与哪些因素有关？X和dqd*X通常在什么范围内？q答：凸极同步电机的直轴同步电抗X与直轴电枢反应磁场相对应，在数值上等d于单位直轴电枢电流产生的电枢反应电动势；交轴同步电抗X与交轴电枢反应q磁场相对应，在数值上等于单位交轴电枢电流产生的电枢反应电动势。对于汽轮****发电机X0.90~2.5，X0.90X；对于凸极同步发电机X0.65~1.6，dqdd***X0.40

5、~1.0；对于同步电动机X1.5~2.2，X0.95~1.40。qdq6-8有一台三相同步发电机，额定容量S20kVA，额定电压U400V，NN额定功率因数cos0.8，额定频率f50Hz，额定转速n1500r/min。试NNN求：（1）该发电机的极对数p和额定电流I；（2）额定运行时发电机发出的有N功功率和无功功率。60f6050N解：（1）电机极对数p2n1500N3S2010N额定电流I28.87AN3U3400N(2)额定功率PScos200.816kWNNN额定运行时输出的无功功率QSsin200.612kvarN

6、NN6-9有一台400kW、6300V(星形联结)，cos0.8(滞后)的三相凸极同步发电N机，在额定状态下运行时，60，E7400V(每相值)，试求该机的X和00dX(不计磁饱和与电枢电阻)。qU6300N解：额定相电压U3637.3VN333P40010N额定电流I45.82AN3Ucos363000.8NN功率角arccos0.86036.8723.130N0直轴电枢电流IIsin45.82sin6039.68AdN0交轴电枢电流IIcos45.82cos6022.91AqN0EUcos

7、0直轴同步电抗X102.2ΩdIdUsin交轴同步电抗X62.36ΩqIq6-10有一台70000kVA、60000kW、13.8kV(星形联结)的三相水轮发电机，交、**直轴同步电抗的标么值分别为X1.0，X0.7，试求额定负载时发电机的励dq*磁电动势E（不计磁饱和与定子电阻)。0**解：电机额定运行时，电压和电流的标幺值U1.0I1.0PN60000功率因数角arccosarccos31S70000Ncoscos310.857sinsin31