电机习题与解答(同步电机).doc

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1、6.1三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答：同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互

2、差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A相，则后切割的那两相就为B相和C相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定；（4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p对磁极，转子以每分钟n转旋转，则每分钟内电动势变化pn个周期，即频率为：也就是当电机的磁极对数p一定时，频率f和转速n有严格不变的关系。6-1-2什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答：转子的转速恒等于定子旋转

3、磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：，当电机的磁极对数p一定时，f∝n，即：频率f与转速n之间保持严格不变的关系。6-1-3说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。隐极式发电机转子的励磁绕组嵌放在转子表面各槽内，气隙均匀，机械强度好，适用于少极、高转速的汽轮发电机，凸极式发电机转子气隙不均匀，对着极弧气隙小

4、，而极间气隙大，励磁绕组嵌放在极弧下，适用于多极低转速的水轮发电机。6-1-4有一台QFS-300-2的汽轮发电机，UN=18千伏，，fN=50赫兹，试求（1）发电机的额定电流；（2）发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率？解：（1）额定电流（2）额定功率因数角有功功率无功功率同步电机-196-1-5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6.2三相同步发电

5、机运行原理6-2-1试比较三相对称负载时同步发电机的电枢磁动势和激磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定的？答：电枢反应磁动势是交流励磁，励磁磁动势是直流励磁基波波形大小位置转速励磁磁动势正弦波恒定不变，由励磁电流大小决定由转子位置决定由原动机的转速决定（根据f、p）电枢反应磁动势正弦波恒定不变，由电枢电流大小决定由电枢电流的瞬时值决定由电流的频率和磁极对数决定ZL6-2-2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，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

6、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；同步电机-19③当负载阻抗为ZL=jxL时，阻抗Z=jxt+jxL的阻抗

7、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枢反应。6-2-3保持转子激磁电流不变，定子电流I=IN，发电机转速一定，试根据电枢反应概念，比较：（1）空载；（2）带电阻负载；（3）带电感负载；（4）带电容负载时发电机端电压的大小？为保持端电压为额定值，应如何调节？答：（1）空载时，端电压为空载电动势，即UN=E0；（2）和（3）情况下，电枢反应有直轴去磁作用，端电压将下降，低于空载电动势，但带纯感性负载（参看上题等效电路），内功率因数角ψ=900，而带纯电阻负载时的ψ更接近00（见上题），故纯感性负载时的电枢

8、反应直轴去磁作用更强，端电压下降得更多；（4）种情况由于负载的容抗大于发电机的同步电抗，使内功率因数角ψ<0