同步电机课后习题参考答案

同步电机

课后习题参考答案

14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？

14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？

14-5 一台三相同步发电机SN=10kVA，cosφN=0.8（滞后），UN=400V，试求其额定电流IN和额定运行时的发出的有功功率PN和无功功率QN。

14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？

14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？

14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？

答案：

14-3 2p=40

14-4 IN=14.43A，PN=8kW，QN=6 kvar

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15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？

15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。

?15-9 (1) E0=2.236， (2) I?=0.78（补充条件： Ｘ*S非=1.8） ??15-10 (1) E0=1.771, E0=10.74kV，??18.4 ?15-11 E0?2.2846, E0?13.85kv，??32.63

15-12 E0?12534.88v，??57.42，Id?387.61A，Iq?247.7A

16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n1则短路特性，测量结果有何变化？

16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？

16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd非和Kc的方法。

16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y接法，额定容量SN=7500kVA，额定电压UN=6300V，额定功率因数cosφN=0.8（滞后），频率f=50Hz。由实验测得如下数据： 空载实验

If(A) E0(V) 103 3460 200 6300 272 7250 360 7870 464 8370 短路实验测得Ik?IN时，Ifk?208A，零功率因数实验I=IN，U=UN时测得IfN0?433A 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出Xd非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出Xσ和Ifa；（3）额定运行情况下的IfN和?u。

16-5 一台15000kVA的2极三相Y联接汽轮发电机， UN?10.5kV，cos?N?0.8（滞

*??后），xd?2.09（不计饱和），x??xp?0.132，ra忽略不计，空载特性如下： ? U00.57 1.00 1.15 1.23 1.30 1.35 If? 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 试求：（1）短路电流为额定值时的励磁电流标么值； （2）额定负载时的励磁电流标么值。

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16-6一台汽轮发电机ＳＮ＝１５０００ＫＶＡ，ＵＮ＝６.３ＫＶ，ＩＮ＝１３７５Ａ，星形接线cosφＮ＝０.８（滞后），由空载试验求得对应额定线电压６３００Ｖ下的励磁电流为１０２安，由短路试验求得对应ＩＫ＝ＩＮ＝１３７５Ａ下的气隙线上的ＥＯＫ＝１２３９０Ｖ，

*

此时的励磁电流为１５８Ａ。试求：Ｘd和Kc。

16-7 三相汽轮发电机,已知空载特性:

Ｅ0* 0 0.6 1.0 1.16 1.32 1.37 Ｉf* 0 0.5 1.0 1.50 2.50 3.00

短路特性ＩK*＝1.0 ，Ｉf*＝1.43 及零功率因数负载点Ｉ=ＩN ，Ｕ＝ＵN ，COSΦ=0 时 Ｉf*＝2.8 试求:(1)该电机的保梯电抗Xp；(2)Xd的非饱和值。

16-8用标么值画出同步发电机空载及零功率因数负载特性曲线，说明求取Ifa的方法。

参考答案： 16-4

①xd非?5.87?,KC?0.96；②作图,x??1.018?，Ifa?165A；③作图,IfN?377.5A，?u%?27%

16-5 16-6 16-7

①Ifk?1.833；②作图，IfN?2.5

*;KC?0.65 xd非?1.97**①xp?0.17; ②xd非?1.716

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17-1 三相同步发电机投入并联时应满足哪些条件？怎样检查发电机是否已经满足并网条件？如不满足某一条件，并网时会发生什么现象？

17-2 同步发电机与电网并联瞬间，其它并联条件均已满足，仅发电机的电压比电网电压略高一点，此时如果合闸，发电机会产生什么性质的电流？

17-3 功角在时间及空间上各表示什么含义？ 功角改变时，有功功率如何变化？无功功率会不会变化？ 为什么？

17-4 有一台三相汽轮发电机，额定功率PN=12000kW，额定电压UN=6300V，电枢绕组Y接法，cosφN（滞后），xs=4.5Ω，发电机并网在额定状态下运行，额定频率fN=50Hz时，不计电阻影响，试求（1）每相空载电势E0；（2）额定运行时的功角θ；（3）最大电磁功率Pmax；（4）过载能力KM

17-5 一台凸极三相同步发电机，UN=400V，每相空载电势E0=370V，电枢绕组Y接，每相直轴同步电抗xd=3.5Ω，交轴同步电抗xq=2.4Ω，该发电机并网运行，不计电阻影响，试求（1）额定功角θN=24°时，输向电网的有功功率是多少？（2）能向电网输送的最大电磁功率是多少？（3）过载能力为多少？

17-6 一台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，额定运行时功角θN=30°，若因故障电网电压降为0.8 UN，假定电网频率仍不变，试求：（1）若保持输出有功功率及励磁不变，此时发电机能否继续稳定运行，功角θ为多少？（2）在（1）的情况下，若采用加大励磁的办法，使E0增大到原来的1.6倍，这时的功角θ为多大？

17-7 一台隐极三相同步发电机并网运行，额定数据为：SN=125000kVA，UN=10.5kV，电枢绕组Y接法，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗xs=1.6Ω，不计电阻影响，试求：（1）额定运行状态时，发电机的电磁功率Pem和功角θ；（2）此时如使原动机输入功率为零，不计损耗，求电枢电流为多少？

17-8 一台凸极同步发电机并网运行，额定数据为：SN=8750kVA，UN=11kV，电枢绕组Y接法，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗xd=18.2Ω， xq=9.6Ω，不计电阻影响，试求：（1）当输出功率为2000kW，cosφN=0.8（滞后）时，发电机的功角θ和每相空载电势E0;（2）若保持输出功率不变，发电机失去励磁，此时的功角θ为多少？ 能否稳定运行。

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UN?10.5kV，17-9 一台汽轮发电机数据如下：SN?31250kVA，Y接， cos?N?0.8（滞后），xs?7?，定子电阻忽略不计，发电机与无穷大电网并联运行，试求：（1）在额定状态下运行时，功角?、电磁功率各为多少；

（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功减半，功角、电磁功率、cos?将变为多少； （3）发电机原来在额定状态下运行，现仅将励磁电流加大10%，此时功角?、电磁功率、cos?及I将变为多少？（不考虑磁路饱和的影响）

17-10某并联于无穷大电网的隐极同步发电机原带额定负载运行（Φ>０），现使有功减少一半，功率因数保持不变，试定性的画相量图说明调节前后的情况。

17-11 一台两极汽轮同步发电机ＳＮ＝353MVA，ＵＮ＝20KV，cosφＮ＝0.85（滞后） ＊＊

Ｘs＝１.８６，此发电机并联于无穷大电网，已知：额定状态时的Ｅ０＝２.５２，θＮ＝３８.３４°。试求：在额定状态的基础上将有功减半，维持励磁电流不变，此时功率角θ′为多大，Ｐem′和Ｅ０′为多大。

17-12某并联于无穷大电网的隐极同步发电机原带额定负载运行（Φ>０），现使有功减少一半，但无功功率保持不变，试定性的画相量图说明调节前后的情况。

参考答案：

17-4 （1）E0=8859.7（2）δ=33.96°（3）21483.6 kW（4）1.79 17-5 （1）PM=37575W（2）δ=75.52°，PMmax=75987W（3）KM=2.02 17-6 （1）38.68°（2）23° 17-7 （1）100000kW，34.7°（2）5847A 17-8 （1）8.07°，7975V。2）42.19°，能稳定运行。

。。。

17-9 (1) 35.93,25000kW;(2)17.06,12500Kw,0.448;(3)32.25,25000kW,0.723,1.106

（1903A）

17-11 （1）18.07°，150MW，2.52

17-10 题图 17-12题图

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