電機(jī)學(xué)作業(yè)及答案同步電機(jī)

1、同步電機(jī)章節(jié)作業(yè)：1. 有一臺(tái)TS854-210-40的水輪發(fā)電機(jī)，PN=100兆瓦，UN=13。8千伏，fN=50赫茲，求（1）發(fā)電機(jī)的額定電流；（2）額定運(yùn)行時(shí)能發(fā)多少有功和無(wú)功功率？（3）轉(zhuǎn)速是多少？解：（1）額定電流 （2）有功功率無(wú)功功率 （3）轉(zhuǎn)速 2.同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)性質(zhì)主要決定于什么？在下列情況下（忽略電機(jī)自身電阻），電樞反應(yīng)各起什么作用？1）   三相對(duì)稱電阻負(fù)載；2） 電容負(fù)載，發(fā)電機(jī)同步電抗；3） 電感負(fù)載答： 電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于內(nèi)功率因數(shù)角，而角既與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，又與發(fā)電機(jī)本身的參數(shù)有關(guān)。由等效電路圖可知（忽略電樞繞組電阻ra）：當(dāng)負(fù)載阻抗為ZL=R時(shí)，

2、阻抗Z=jxt+R，其阻抗角在900>>00范圍內(nèi)，即空載電動(dòng)勢(shì)和電樞電流之間的相位角在900>>00范圍內(nèi)，所以電樞反應(yīng)既有交軸又有直軸去磁電樞反應(yīng)；當(dāng)負(fù)載阻抗為ZL=-jxc時(shí)，阻抗Z=jxt-jxc，由于xt*=1.0>xc*=0.8, 阻抗角=900，即空載電動(dòng)勢(shì)和電樞電流之間的相位角=900，所以電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)；當(dāng)負(fù)載阻抗為ZL=jxL時(shí)，阻抗Z=jxt+jxL的阻抗角為=900，即空載電動(dòng)勢(shì)和電樞電流之間的相位角=900，所以電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)。3. 試述直軸和交軸同步電抗的意義。X d和X q的大小與哪些因素有關(guān)？直軸（交軸）同步

3、電抗表征了當(dāng)對(duì)稱三相直軸（交軸）電流每相為時(shí)，三相聯(lián)合產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)在一相電樞繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。直軸（交軸）同步電抗是表征對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)直軸（交軸）電樞反應(yīng)基波磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)綜合效應(yīng)的電磁參數(shù)。Xd 正比于頻率f,電樞相繞組的串聯(lián)匝數(shù)的平方N以及直軸氣隙磁導(dǎo)d ；Xq 正比于頻率f,電樞相繞組的串聯(lián)匝數(shù)的平方N以及直軸氣隙磁導(dǎo)q。4. 有一臺(tái)70000kVA、60000kW、13.8kV(Y接)的三相水輪發(fā)電機(jī)，交、直軸同步電抗的標(biāo)幺值分別為,，試求額定負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢(shì)（不計(jì)磁飽和與定子電阻）解：額定功率因數(shù) ，設(shè) ，則 5.同步發(fā)電機(jī)短路特性曲線為什么是直線？當(dāng)時(shí)，這

4、時(shí)的激磁電流已處于空載特性曲線的飽和段，為什么此時(shí)求得的卻是不飽和值，而在正常負(fù)載下卻是飽和值？答：同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)，略去電樞繞組電阻有：，而氣隙電動(dòng)勢(shì)為： 此時(shí)氣隙電動(dòng)勢(shì)只需用來(lái)平衡漏抗壓降，因x很小，故氣隙電動(dòng)勢(shì)很小，用來(lái)感應(yīng)氣隙電動(dòng)勢(shì)的氣隙磁通很小，所以短路時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，E0If，而E0Ik，因此IkIf，所以短路特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。，盡管當(dāng)Ik=IN 時(shí)勵(lì)磁電流已于空載特性的飽和段，但其E0取之于空載特性曲線的氣隙線，而且短路時(shí)電機(jī)磁路又處于不飽和狀態(tài)，所以求得的xd為不飽和值。在正常負(fù)載下，電機(jī)磁路處于飽和狀態(tài)，所以xd為飽和值。6.同步發(fā)電機(jī)的功角在時(shí)間和空間上各有什么含

5、義？答： 時(shí)間相位角：發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)與端電壓之間的相位角為功角?？臻g相位角：是感應(yīng)空載電動(dòng)勢(shì)主磁通的主磁極軸線和產(chǎn)生端電壓的定子等效假想合成磁通的磁極軸線之間的夾角。7.有一臺(tái),三相水輪發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，已知發(fā)電機(jī)的端電壓和負(fù)載為,，（滯后），試求發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢(shì)、和（不計(jì)定子電阻）解：(1)設(shè)，則即 （2） 令，得取cos>0則此時(shí)：8.有一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定負(fù)載下（功率因數(shù)超前）運(yùn)行時(shí)，功率角=25°，現(xiàn)因電網(wǎng)故障，電網(wǎng)頻率下降5%，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)功率角如何變化（設(shè)勵(lì)磁不變，電樞電阻、凸極與飽和效應(yīng)忽略）9.某工廠電力設(shè)備的總功率為4500kW，（滯后）。由于生產(chǎn)發(fā)展，想添置一臺(tái)1000kW的同步電動(dòng)機(jī)，并使得工廠的總功率因數(shù)提高到0.