电机学作业及答案(同步电机).doc

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1、同步电机章节作业：1.有一台TS854-210-40的水轮发电机，PN=100兆瓦，UN=13。8千伏，，fN=50赫兹，求（1）发电机的额定电流；（2）额定运行时能发多少有功和无功功率？（3）转速是多少？解：（1）额定电流（2）有功功率无功功率（3）转速2.同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？在下列情况下（忽略电机自身电阻），电枢反应各起什么作用？1） 三相对称电阻负载；2）电容负载，发电机同步电抗；3）电感负载答：电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ，而ψ角既与负载性质有关，又与发电机本身的参数有关。由等效电路图可知（忽略电

2、枢绕组电阻ra）：①当负载阻抗为ZL=R时，阻抗Z=jxt+R，其阻抗角ψ在900>ψ>00范围内，即空载电动势和电枢电流之间的相位角ψ在900>ψ>00范围内，所以电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应；②当负载阻抗为ZL=-jxc时，阻抗Z=jxt-jxc，由于xt*=1.0>xc*=0.8,阻抗角ψ=900，即空载电动势和电枢电流之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应；③当负载阻抗为ZL=jxL时，阻抗Z=jxt+jxL的阻抗角为ψ=900，即空载电动势和电枢电流之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电

3、枢反应。3.试述直轴和交轴同步电抗的意义。Xd和Xq的大小与哪些因素有关？直轴（交轴）同步电抗表征了当对称三相直轴（交轴）电流每相为１Ａ时，三相联合产生的直轴电枢反应磁场和漏磁场在一相电枢绕组中感应的电动势。直轴（交轴）同步电抗是表征对称稳态运行时直轴（交轴）电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。Xd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Λd；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。4.有一台70000kVA、60000kW、13.8kV(Y接)的三相水轮发电机，交、直轴同

4、步电抗的标幺值分别为,，试求额定负载时发电机的激磁电动势（不计磁饱和与定子电阻）解：额定功率因数，设，则5.同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当时，这时的激磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什么此时求得的却是不饱和值，而在正常负载下却是饱和值？答：同步发电机短路时，略去电枢绕组电阻有：，而气隙电动势为：此时气隙电动势只需用来平衡漏抗压降，因xσ很小，故气隙电动势很小，用来感应气隙电动势的气隙磁通很小，所以短路时，电机磁路不饱和，E0∝If，而E0∝Ik，因此Ik∝If，所以短路特性是一条过原点的直线。，尽管当Ik=IN时励磁电

5、流已于空载特性的饱和段，但其E0取之于空载特性曲线的气隙线，而且短路时电机磁路又处于不饱和状态，所以求得的xd为不饱和值。在正常负载下，电机磁路处于饱和状态，所以xd为饱和值。6.同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？答：时间相位角：发电机空载电动势与端电压之间的相位角为功角δ。空间相位角：δ是感应空载电动势主磁通的主磁极轴线和产生端电压的定子等效假想合成磁通的磁极轴线之间的夹角。7.有一台,三相水轮发电机与电网并联运行，已知发电机的端电压和负载为,，（滞后），试求发电机的激磁电动势、和（不计定子电阻）解：(1)设，则即（2

6、）令，得取cos>0则此时：8.有一台同步电动机在额定电压、额定频率和额定负载下（功率因数超前）运行时，功率角=25°，现因电网故障，电网频率下降5%，负载转矩不变，问功率角如何变化（设励磁不变，电枢电阻、凸极与饱和效应忽略）9.某工厂电力设备的总功率为4500kW，（滞后）。由于生产发展，想添置一台1000kW的同步电动机，并使得工厂的总功率因数提高到0.8（滞后），问此电动机的容量及其功率因数为多少？（电动机的损耗忽略不计）解：添加前：，（滞后）添加后：，（滞后）所以新添加的电动机：，（超前）第八题答案：