1、同步電機(jī)課后習(xí)題參考答案14-1 水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上有什么不同，各有什么特點(diǎn)？14-2 為什么同步電機(jī)的氣隙比同容量的異步電機(jī)要大一些？14-3 同步電機(jī)和異步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上有哪些異同之處？14-4 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么必須是常數(shù)？接在頻率是50Hz 電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)速為 150r/min 的水輪發(fā)電機(jī)的極數(shù)為多少？14-5 一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)SN=10kVA, cos帆=0.8 （滯后），Un=400V ,試求其額定電流In和額定運(yùn)行時(shí)的發(fā)出的有功功率PN 和無功功率QN。14-6 同步電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是否與勵(lì)磁繞組匝鏈？它會(huì)在勵(lì)磁繞組中感應(yīng)電勢(shì)嗎？14-7

2、 同步發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)在空載狀態(tài)是如何激勵(lì)的，在負(fù)載狀態(tài)是如何激勵(lì)的？14-8 隱極同步電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗與與異步電機(jī)的什么電抗具有相同的物理意義？14-9 同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于什么，交軸和直軸電樞反應(yīng)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)有何影響？答案：14-32p=4014-4 IN=14.43A ， PN=8kW ， QN=6 kvar3 / 915-1同步電抗的物理意義是什么？為什么說同步電抗是與三相有關(guān)的電抗，而它的值又是每相的值？15-2分析下面幾種情況對(duì)同步電抗有何影響：（1）鐵心飽和程度增加；（2）氣隙增大；（3）電樞繞組匝數(shù)增加；（4）勵(lì)磁繞組匝數(shù)增加。15-9（1） E0*=2.2

3、36, （2） I *=0.78 （補(bǔ)充條件：X*s非=1.8）15-10 （1） E0 =1.771, E0 =10.74kV- 18.415-11 E0 =2.2846, E0 =13.85kv ,日=32.6315-12 E0 = 12534.88v ,5=57.42、Id =387.61A , Iq =247.7A16-1為什么同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電流不大，短路特性為何是一直線？如果將電機(jī)的轉(zhuǎn)速降 到0.51則短路特性，測(cè)量結(jié)果有何變化？16-2什么叫短路比，它與什么因素有關(guān)？16-3已知同步發(fā)電機(jī)的空載和短路特性，試畫圖說明求取Xd非和Kc的方法。16-4有一臺(tái)兩極三相汽輪同步發(fā)電機(jī)

4、，電樞繞組Y接法，額定容量 SN=7500kVA,額定電壓Un=6300V,額定功率因數(shù)cos（）n=0.8 （滯后），頻率f=50Hz。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得如下數(shù)據(jù)： 空載實(shí)驗(yàn)If(A)103200272360464E0(V)34606300725078708370短路實(shí)驗(yàn)測(cè)得1k =口時(shí)，Ifk =208A,零功率因數(shù)實(shí)驗(yàn)I = In, U=Un時(shí)測(cè)得IfN0 =433A試求：（1）通過空載特性和短路特性求出Xd非和短路比；（2）通過空載特性和零功率因數(shù)特性求出X力口 Ifa； （3）額定運(yùn)行情況下的 扁和&U 。16-5 一臺(tái)15000kVA的2極三相Y聯(lián)接汽輪發(fā)電機(jī)，Un =10.5kV

5、 , COS中n =0.8 （滯胃胃_后），Xd =2.09 （不計(jì)飽和），x仃定Xp =0.132, 忽略不計(jì)，空載特性如下:5*0.571.001.151.231.301.35I*0.501.001.502.002.503.00試求：（1）短路電流為額定值時(shí)的勵(lì)磁電流標(biāo)么值;（2）額定負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電流標(biāo)么值。同步電機(jī)課后習(xí)題參考答案16-6 一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī) S n=15000KVA, U n=6.3KV, I n=1375A,星OK= 1 2 3 9 0 V,形接線cos 4 N = 0 . 8 (滯后)，由空載試驗(yàn)求得對(duì)應(yīng)額定線電壓6 3 0 0 V下的勵(lì)磁電流為1 0 2安，由短路試驗(yàn)

6、求得對(duì)應(yīng)I k= I n= 1 3 7 5 A下的氣隙線上的E此時(shí)的勵(lì)磁電流為1 5 8 A。試求：Xd 和 KCo16-7三相汽輪發(fā)電機(jī),已知空載特性：E 0*00.61.01.161.321.37If*00.51.01.502.503.00短路特性I K* = 1.0 , I f* = 1.43及零功率因數(shù)負(fù)載點(diǎn)I= I n , U=U n , COS =0時(shí)If*=2.8試求:(1)該電機(jī)的保梯電抗 Xp; (2)Xd的非飽和值。16-8用標(biāo)么值畫出同步發(fā)電機(jī)空載及零功率因數(shù)負(fù)載特性曲線，說明求取 Ifa的方法。參考答案：16-4 Xd非=5.87C , Kc =0.96 ；作圖，xa

7、= 1.018Q , Ifa =165A ；作圖，0 =377.5A , Au% =27%一* 一一. *16-5 Ifk =1.833;作圖，IfN=2.5* ，-一 , 16-6xd非=1.97; KC =0.65- . _ * .一16-7xp=0.17； xd非=1.716同步電機(jī)課后習(xí)題參考答案17-1 三相同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)應(yīng)滿足哪些條件？怎樣檢查發(fā)電機(jī)是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條 件？如不滿足某一條件，并網(wǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？17-2 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)瞬間，其它并聯(lián)條件均已滿足，僅發(fā)電機(jī)的電壓比電網(wǎng)電壓略高一點(diǎn)，此時(shí)如果合閘，發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生什么性質(zhì)的電流？17-3 功角在時(shí)間及空間上各表

8、示什么含義？ 功角改變時(shí)， 有功功率如何變化？無功功率 會(huì)不會(huì)變化？ 為什么？17-4 有一臺(tái)三相汽輪發(fā)電機(jī)， 額定功率 PN=12000kW ， 額定電壓 UN=6300V ， 電樞繞組 Y 接法，cos弧（滯后），Xs=4.5Q,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，額定頻率fN=50Hz時(shí)，不計(jì)電阻影響，試求（1）每相空載電勢(shì) E0； （2）額定運(yùn)行時(shí)的功角。；（3）最大電磁功率 Pmax；（ 4）過載能力KM17-5 一臺(tái)凸極三相同步發(fā)電機(jī)， UN=400V ，每相空載電勢(shì)E0=370V ，電樞繞組Y 接，每相直軸同步電抗 Xd=3.5Q,交軸同步電抗 Xq=2.4Q,該發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，不計(jì)電阻

9、影響，試求 （1）額定功角。n=24。時(shí)，輸向電網(wǎng)的有功功率是多少？ （2）能向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率是多少？（3 ）過載能力為多少？17-6 一臺(tái)隱極三相同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)運(yùn)行，額定運(yùn)行時(shí)功角9n=30°,若因故障電網(wǎng)電壓降為0.8 Un,假定電網(wǎng)頻率仍不變，試求：（1）若保持輸出有功功率及勵(lì)磁不變，此時(shí)發(fā)電機(jī)能否繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，功角。為多少？ （ 2）在（1）的情況下，若采用加大勵(lì)磁的辦法，使Eo增大到原來的1.6倍，這時(shí)的功角。為多大？17-7 一臺(tái)隱極三相同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：SN=125000kVA ， UN=10.5kV ，電樞繞組Y接法，cos弧=0.8

10、 （滯后），每相同步電抗Xs=1.6Q,不計(jì)電阻影響，試求：（1）額定 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率 Pem和功角。；（2）此時(shí)如使原動(dòng)機(jī)輸入功率為零，不計(jì)損耗，求電樞電流為多少？17-8 一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：SN=8750kV A ， UN=11kV ，電樞繞組Y接法，c0s（ni=0.8 （滯后），每相同步電抗 Xd=18.2 Q, Xq=9.6 Q,不計(jì)電阻影響，試求：（1）當(dāng) 輸出功率為2000kW, cos（f）N=0.8 （滯后）時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角。和每相空載電勢(shì) Eo； （2）若保持輸出功率不變，發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁，此時(shí)的功角。為多少？ 能否穩(wěn)定運(yùn)行。17-9 臺(tái)汽

11、輪發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)如下：Sn =31250kVA , Un =10.5kV , Y 接，cos中n =0.8(滯后)，Xs =7C ,定子電阻忽略不計(jì)，發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，試求： (1)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，功角 8、電磁功率各為多少；(2)若維持上述勵(lì)磁電流不變，但輸出有功減半，功角、電磁功率、cos中將變?yōu)槎嗌伲?3)發(fā)電機(jī)原來在額定狀態(tài)下運(yùn)行，現(xiàn)僅將勵(lì)磁電流加大 10%,此時(shí)功角日、電磁功率、cos中及I將變?yōu)槎嗌伲?不考慮磁路飽和的影響)17-10某并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的隱極同步發(fā)電機(jī)原帶額定負(fù)載運(yùn)行(>0 ),現(xiàn)使有功減少一半，功率因數(shù)保持不變，試定性的畫相量圖說明調(diào)節(jié)前后的情況。

12、17-11 一臺(tái)兩極汽輪同步發(fā)電機(jī) SN = 353MVA U N = 20KV, cos(f)N = 0.85 (滯后)Xs* = 1 . 8 6 ,此發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)，已知：額定狀態(tài)時(shí)的E0 *= 2 .52, 。N= 38.34°。試求：在額定狀態(tài)的基礎(chǔ)上將有功減半，維持勵(lì)磁電流不變，此時(shí)功率角0 '為多大，P em，和E。'為多大。17-12某并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的隱極同步發(fā)電機(jī)原帶額定負(fù)載運(yùn)行(>0 ),現(xiàn)使有功減少一半，但無功功率保持不變，試定性的畫相量圖說明調(diào)節(jié)前后的情況。 參考答案：17-4 (1) E0=8859.7 (2) 8=33.96

13、(3) 21483.6 kW (4) 1.7917-5 (1) Pm=37575W (2) 8=75.52 ； PMmax=75987W (3) Km=2.0217-6 (1) 38.68 (2) 2317-8 (1) 8.07 ； 7975V。2) 42.19 ；17-9(1) 35.93 ,25000kW;(2)17.06(1903A)17-11(1) 18.07 ； 150MW , 2.5217-10題圖1二1kl8一 一彳而"人；/7九"二 1'1r p一，能穩(wěn)定運(yùn)行。,12500Kw,0.448;(3)32.25,25000kW,0.723,1.10617

14、-12題圖J 廠$ Llr. ii1"一 p 一'17-7 (1) 100000kW, 34.7 ° (2) 5847A18-1 異步轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)矩有何不同？同步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中是否存在異步轉(zhuǎn)矩？在啟動(dòng)過程中存在什么轉(zhuǎn)矩？18-2 比較同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的方程式、等效電路和向量圖有什么不同。18-3 用同步補(bǔ)償機(jī)改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，將補(bǔ)償機(jī)裝設(shè)在用戶端和裝設(shè)在發(fā)電廠里，其作用是否相同？18-4 如何判斷一臺(tái)同步電機(jī)是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？18-5 什么是同步調(diào)相機(jī)，有何運(yùn)行特點(diǎn)？18-6同步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，如cos懺1.0，若保持此勵(lì)磁電流不

15、變而空載運(yùn)行，功率因數(shù)是否會(huì)發(fā)生改變？18-7 一臺(tái)凸極三相同步電動(dòng)機(jī)， Y 接法， U N=6000V ， fN=50Hz ， nN=300r/min ， IN=57.8A ， 額定功率因數(shù) cos弧=0.8 （超前），同步電抗xd=64.2 Q, xq=40.8 Q,不計(jì)電阻，試求：（1）額 定負(fù)載時(shí)的空載電勢(shì) E0 （2）額定負(fù)載時(shí)的電磁功率 PemN和電磁轉(zhuǎn)矩Tem；18-8 某企業(yè)電源電壓為 6000V ，內(nèi)部使用多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)， 其總輸出功率為1500kW ，平均效率是70% ,功率因數(shù)cos（=0.8 （滯后），企業(yè)新增一臺(tái)400kW設(shè)備計(jì)劃，采用運(yùn)行于 過勵(lì)狀態(tài)的同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)

16、，補(bǔ)償企業(yè)的功率因數(shù)到 1 （不計(jì)電機(jī)本身損耗） 。試求： （ 1）同 步電動(dòng)機(jī)的容量為多大？（2 ）同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為多少？18-9 一臺(tái)隱極三相同步電動(dòng)機(jī)， 電樞繞組Y接法，同步電抗xs=5.8 ，額定電壓Un=380V, 額定電流In=23.6A,不計(jì)電阻，當(dāng)輸入功率為 15kW時(shí)，試求：（1）功率因數(shù)cos（）N=1時(shí)的功 角。；（2）每相電勢(shì)Eo=250V時(shí)的功角。和功率因數(shù)cos（f）o18-10某廠變電所的容量為 2000kVA ,變電所本身的負(fù)荷為1200kW,功率因數(shù)cos加=0.65（滯后）。今該廠欲添一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為Pn=500 kW, cos（）N=0.8

17、 （超前），效率為平=95%。問當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，全廠的功率因數(shù)是多少？變電所是否過載？答案：18-7 （1） E0=6378.3V,（2） PemN=480.333Kw, Tem=15289.5N.m18-8 （ 1） 1656.18kVA （2） 0.24218-9 （ 1 ） 30.92 （° 2） 31.82 ，° 0.99818-100.8635，沒有過載。同步電機(jī) 課后習(xí)題參考答案19-1當(dāng)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組通入負(fù)序電流后，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的 電磁聯(lián)系與通入正序電流時(shí)有何本質(zhì)區(qū)別？19-2為什么負(fù)序電抗比正序電抗?。慷阈螂娍褂直蓉?fù)序電抗

18、小？19-3三相同步發(fā)電機(jī)，各相序阻抗的標(biāo)么值分別為x+=1.871, x=0.219, x0=0.069,計(jì)算其單相穩(wěn)態(tài)短路電流為三相穩(wěn)態(tài)短路電流的多少倍？19-4簡(jiǎn)述三相同步發(fā)電機(jī)零序電抗的意義，并于電樞漏電抗相比較。19-5某三相同步發(fā)電機(jī)，在空載電壓為額定值的勵(lì)磁下作短路試驗(yàn)，測(cè)得各短路電流的標(biāo)幺值分別為：I k3=0.55, I k2=0.85, I k i = 1.45,試求 x +, x , x0 的標(biāo)么值。19-6 一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)定子加三相0.2Un的恒定交流電壓，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組短路。當(dāng)轉(zhuǎn)子向一個(gè)方向以同步速旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)得定子電流為In,當(dāng)轉(zhuǎn)子向相反方向以同步速旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)得定子電流

19、為0.2In。忽略零序阻抗，試求該發(fā)電機(jī)發(fā)生機(jī)端持續(xù)三相、兩相、單相短路時(shí)的穩(wěn)態(tài) 短路電流值（用標(biāo)么值表示的數(shù)值）為多少？19-3 2.619-5 1.818, 0.22, 0.03119-6 1.0 , 1.443, 2.520-1同步發(fā)電機(jī)三相突然短路時(shí)，各繞組的周期性電流和非同時(shí)期性電流是如何出現(xiàn) 的？在定、轉(zhuǎn)子繞組中，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系怎樣的？在什么情況下定子某相繞組中非周期性電流 最大？20-2突然短路發(fā)生后的電流衰減過程中，電機(jī)中交鏈定子繞組的氣隙磁通值有何變化？20-3同步電機(jī)的電抗大小取決于什么？參數(shù)x”,xd,xd哪一個(gè)大，哪一個(gè)小，為什么?20-4三相突然短路時(shí)，定轉(zhuǎn)子各電流分

20、量為什么會(huì)衰減？衰減時(shí)哪幾個(gè)是主動(dòng)的？哪幾 個(gè)是從動(dòng)的？20-5試從物理概念上說明，為什么同步發(fā)電機(jī)三相突然短路電流要比穩(wěn)態(tài)短路電流要大 得多？為什么突然短路電流的大小與短路發(fā)生的時(shí)間有關(guān)？為什么短路電流中會(huì)有直流分 量？同步電機(jī) 課后習(xí)題參考答案20-6試按大小排列同步電機(jī)下列電抗：xa,xd ,xq ,xd, xd , Xq,xq, x+,x_,x0,xa °20-7 臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)， Pn =12000kW , Un = 6300V , Y 聯(lián)接，COS中n =0.80 (滯 后)，在空載額定電壓下，發(fā)生機(jī)端三相突然短路。 已知xd=1.86, x； =0.192 , x7=0.117 , Td' = 0.84s, Td* = 0.105s, Ta = 0.162s。設(shè)短路初瞬B相繞組交鏈的主極磁鏈為最大值。(1)試寫出三相電流表達(dá)式； (2)哪一相的短路電流最大？其值為多少？20-8 一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)有下列數(shù)據(jù)：xd = 1.62, xj = 0