華南理工大學電機學第五章思考題

-1汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機在結構上有何區(qū)別，原因何在？【答】在結構上，汽輪發(fā)電機為隱極轉子，水輪發(fā)電機為凸極轉子。原因：汽輪發(fā)電機的原動機為汽輪機，轉速高，離心力大。故采用整塊鋼通過鍛壓工藝把轉子制成一個整體。水輪發(fā)電機的原動機為水輪機，轉速低，離心力小。故采用相對簡單的焊接工藝把轉子制成由多個部分組成的組合件。5-2同步電機有哪幾種運行狀態(tài)，如何區(qū)分？【答】同步電機有發(fā)電機、電動機和補償機三種運行狀態(tài)?？梢酝ㄟ^功率角來表征，功率角定義為相量超前相量的角度?？梢缘葍r為主磁場空間矢量超前合成磁場的角度。具體區(qū)分如下：時，轉子主磁場超前于合成磁場，轉子上受到一個制動性質的電磁轉矩，轉子輸入機械功率，定子繞組向電網(wǎng)或負載輸出電功率，電機作發(fā)電機運行；時，轉子主磁場與合成磁場的軸線重合，電磁轉矩為零，電機內沒有有功功率的轉換，電機處于補償機狀態(tài)（或空載狀態(tài)）；時，轉子主磁場滯后于合成磁場，轉子上受到一個驅動性質的電磁轉矩，定子繞組從電網(wǎng)吸收電功率，轉子可拖動負載輸出機械功率，電機作電動機運行。5-4何謂同步電機的電樞反應？電樞反應的性質取決于什么？試討論下列各種情況下的電樞反應（發(fā)電機慣例）：（1）電樞電流超前于勵磁電勢以角時；（2）電樞電流滯后于勵磁電勢以角時，其中?！敬稹客诫姍C在空載時，氣隙中僅存在著轉子磁動勢。負載以后，除轉子磁動勢外，定子三相電流也產生電樞磁動勢。電樞磁動勢的存在，使氣隙中磁場的大小及位置發(fā)生變化，這種現(xiàn)象成為電樞反應。電樞反應的性質取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置，空載電動勢和負載電流之間的夾角，即取決于負載的性質。（1）電樞電流超前于勵磁電勢以角，產生直軸增磁電樞磁動勢和交軸電樞磁動勢。（2）電樞電流滯后于勵磁電勢以角，產生直軸去磁電樞磁動勢和交軸電樞磁動勢。5-5試述交軸和直軸電樞反應對同步發(fā)電機中能量轉換和運行性能的影響?！敬稹拷惠S電樞反應與能量轉換有直接關系。直軸電樞反應與能量轉換有間接關系。能量轉換需要磁場。直接影響磁場，通過磁場影響能量轉換。沒有仍然有能量轉換，但如果，即，則沒有能量轉換。以隱極機為例，。影響磁場，從而影響發(fā)電機的功率因數(shù)。5-6試述電樞反應電抗的意義。【答】電樞反應電抗是對應于電樞反應磁通的電抗，，即等于單位電樞電流所產生的電樞反應電動勢。反映電樞反應主磁路（簡稱主磁路）、電樞繞組的一個參數(shù)。主磁路磁阻越大，則越大；電樞繞組匝數(shù)越多，則越大。5-7試畫隱極同步發(fā)電機在純電阻負載時的相量圖，并說明這種情況下的電樞反應的性質。【答】因為為銳角，故電樞反應的性質為直軸去磁電樞磁動勢和交軸電樞磁動勢。5-8為什么分析凸極同步電機時要用雙反應理論？凸極同步發(fā)電機負載運行時，若既不等于又不等于，問電樞磁場的基波與電樞磁動勢的基波在空間是否同相，為什么？【答】因為即使不計磁飽和，凸極同步發(fā)電機的氣隙沿電樞圓周是不均勻的，氣隙磁阻不是常數(shù)，因此，電樞反應電勢無法用一個負的電抗壓降來表示，從而無法引入電樞反應電抗。所以分析凸極機時，必須采用雙反應理論。既不等于又不等于時，電樞磁場基波與電樞磁勢基波在空間不同相。因為此時、都不等于零。由、合成而得。與成比例，與成比例。、磁路的磁阻不同，導致這兩個比例不同，故與的相位不同。5-9試述直軸和交軸同步電抗的意義。和的大小與哪些因素有關？和通常在什么范圍？【答】直軸同步電抗表征單位直軸電流所產生的直軸電樞反應電動勢與漏電勢之和。交軸同步電抗表征單位直軸電流所產生的交軸電樞反應電動勢與漏電勢之和。，和的大小與磁路的磁阻、繞組的有效匝數(shù)、頻率有關。5-16有一臺同步電動機在額定電壓、額定頻率、額定負載下（功率因數(shù)為超前）運行時，功率角，現(xiàn)因電網(wǎng)發(fā)生故障，情況有如下變化時，功率角有何變化？（1）電網(wǎng)頻率下降，負載轉矩不變；（2）電網(wǎng)電壓和頻率都下降，負載轉矩不變；設勵磁一直保持不變，電樞電阻、凸極效應和飽和效應均忽略不計?！敬稹客桨l(fā)電機的轉矩方程，則負載轉矩不變時，電磁轉矩也不變。勵磁不變，則不變。由。（1）電網(wǎng)頻率下降，則增大，從而功率角增大。（2）電網(wǎng)電壓和頻率都下降，則仍增大，從而功率角增大。5-17有一無窮大電網(wǎng)，受電端的線電壓，供電給一個，（滯后）的三相負載。今欲加裝同步補償機以把線路的功率因數(shù)提高0.95（滯后），此補償機將輸出多少滯后無功電流？【答】圖中cd為補償機輸出的滯后無功電