《电机学》各章练习题与自测题带答案 (13)

1、第13章 思考题与习题参考答案 13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压与电网电压大小相等，相位相同，即；（2）发电机的频率与电网频率相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。如果，则存在电压差，当并列合闸瞬间，在作用下，发电机中将产生冲击电流。严重时，冲击电流可达额定电流的58倍。如果，则电压相量与的旋转角速度不同，因此相量与便有相对运动，两相量的相角差将在之间变化，电压差在（）之间变化。频率相差越大，变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。交变的将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴

2、上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，和之间始终有相位差，电压差恒等于，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?答：功角既是时间相量空载电动势与电机端电压之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场与合成磁场之间的空间夹角。13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大

3、或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。13.4 同步发电机并联于无穷大电网运行，试比较下列三种情况下的静态稳定性,并说明理由?(1)在过励磁状态下运行或在欠励状态下运行；(2)在轻载状态下运行或在重载状态下运行；(3)直接接到电网或通过升压变压器、长输电线接到电网。答：（1）在过励状态下运行比在欠励状态下运行静态稳定性好。因为此时功角小，运行点离静态稳定极限（）远；（2）在轻载状态下运行比在重载状态下运行静态稳定性好。因为此时功角小，

4、运行点离静态稳定极限（）远；（3）直接接到电网比通过升压变压器、长输电线接到电网静态稳定性好，后者相当于发电机同步电抗增大，在输出功率一定时，发电机功角增大，运行点离静态稳定极限（）比前者近，稳定性变差。DCBA13.5 与无穷大电网并联运行的隐极同步发电机，保持无功功率不变，当增加有功功率输出时，功角、定子电流、功率因数和空载电动势如何变化？作出变化前、后的相量图？当保持输出有功功率不变，只增大励磁电流时，功角、定子电流、和空载电动势又如何变化？作出变化前、后的相量图？答：保持无功功率不变，则常数，因此的端点在竖直线CD上，同时常数，相量的端点在水平线AB上。（变化后各量加“”号）。从图可见

5、：当增加有功输出后，功角增大、定子电流增大、功率因数增大、空载电动势增大。也就意味着需要同时增大原动机输入功率（输入力矩）和励磁电流。DCBA保持输出有功功率不变，则常数，因此的端点在水平线AB上，同时常数，相量的端点在竖直线CD上。从图可见：当增加励磁电流后，功角减小、定子电流增大、功率因数减小、空载电动势增大。定子电流无功分量增大意味着输出无功功率增加。13.6 有一台、Y接线、 (滞后)的汽轮发电机，试求额定负载下发电机的空载相电动势、功角及内功率因数角，并画出相量图。解： （线电动势） 由 得 13.7有一台凸极同步发电机， ，电枢电阻略去不计，试计算发出额定电压、额定电流、(滞后)时

6、的发电机空载电动势及功角。解：（滞后） 13.8 有一台隐极同步发电机，并联于无穷大电网运行，Y接法，同步电抗。如果该发电机输出功率时，。若保持励磁不变，将输出功率减少到，忽略电枢电阻，求：功角、电枢电流和功率因数。解： 根据 可知 13.9 有一台隐极同步发电机，并联于无穷大电网运行，定子绕组Y接法，原来每相电动势， (滞后)，功角，输出电流。现在改变励磁使每相电动势，并减小原动机转矩，使功角，忽略电枢电阻，求：（1）电网电压和发电机同步电抗；（2）运行情况改变后的电枢电流和功率因数；（3）两种情况下，发电机发出的有功功率和无功功率。解：（1） （线电压）（2） （3） 13.10 一台汽轮

7、发电机并联于无穷大电网， (滞后)，如果保持励磁电流不变，在负载功率减为原来的、和时，求出这三种情况下的功角、电枢电流的标么值及功率因数。解：额定运行时当负载功率减为原来的时， 当负载功率减为原来的时， 当负载功率减为原来的时， 13.11 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，额定负载时，、Y接线、 ()，求： (1)发电机在额定状态下运行时，功角、电磁功率、比整步功率及静态过载能力； (2)若维持额定运行时励磁电流不变，输出有功功率减半时，、及将为多少?(3）发电机运行在额定状态下，仅将其励磁电流加大10时（不考虑磁路饱和），、和电流各变为多少?解：（1） （2）输出功率减半时， （3） 1

8、3.12 一台隐极发电机与无穷大电网并联运行，原来功角，因为电网发生故障使电网电压下降到原来的60%，若故障前后发电机输出的有功功率保持不变，电枢电阻忽略不计，试求欲使功角不大于时，应把上升到原来的多少倍？ 解：根据可知，在输出有功功率不变时，电网发生故障前后应满足 即 欲使 则13.13 有一台汽轮发电机与无穷大电网并联运行，其额定数据为：，、Y接线、 (滞后)，求： （1）发电机在额定负载时，电磁功率、功角、输出的无功功率及过载能力各是多少？ 2）若维持额定功率不变，减小发电机的励磁，使，试求此时发电机的电磁功率、功角、功率因数和输出的无功功率各是多少？解：（1） （2） 13.14 设有

9、一台凸极同步发电机，Y接线，并联于无穷大电网，线电压为，额定运行时功角，每相空载电动势。求该发电机额定运行时的基本电磁功率、附加电磁功率和总的电磁功率。 解： 13.15有一台并联于无穷大电网运行的凸极同步发电机，Y接线。电网线电压，忽略电枢电阻，此时输出为， (滞后)。若把功率因数提高到（滞后）并保持有功输出不变，求励磁电动势变成原来的百分之几？解： 提高功率因数到并保持有功输出不变，则第13章 自测题参考答案一、 填空题1准整步、自整步； 2、之间；3时间相量与的夹角、空间矢量与的夹角； 4大、小； 5输入功率（力矩）、励磁电流；6增大、减小；7减小、降低；8增大、提高； 9负载性质、励磁

10、电流大小； 10.先减小后增大、增大二、 选择题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.三、 简答及作图题1. 答：(1)验证发电机的相序；（2）将发电机转子励磁绕组跨接一个倍于励磁电阻的限流电阻形成闭合回路，以免电枢的冲击电流在励磁绕组中感应很高的电动势而损坏绕组；（3）在无励磁的状态下，把发电机拖动到接近同步转速（差值小于5%）；（4）合上发电机的并列开关，并立即加上直流励磁，依靠定、转子磁场形成的电磁转矩将发电机拉入同步。2. 答：功率变化，励磁电流不变时的相量图如图所示，其端点在以O点为圆心、为半径的圆弧CD上。可见：功率逐渐增大时，功角增大、定子电流增大、功率因数先增大后减小（由滞后过渡到超前）。3. 答：励磁电流增大、励磁电动势增大、功角减小、定