同步电机测试题（含答案）（重庆大学）

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名姓号密学弊作绝拒、纪级考年肃严、信守实封诚、班争、竞业平专公院学程工气线电院学重庆大学电机学（1）第4次课堂测验

2023~2023学年第一学期

考试方式：

测验日期：2023.12.28测验时间：45分钟题号一二三四五六七八九十总分得分

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1．同步发电机的额定功率指额定状态下B。

A．电枢端口输入的电功率；B．电枢端口输出的电功率；C．转轴上输入的机械功率；D．转轴上输出的机械功率。2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组D。A．感应低频电动势；B．感应基频电动势；C．感应直流电动势；D．不感应电动势。

3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质

为C。

A．交磁电枢反应；B．直轴去磁电枢反应；

C．直轴去磁与交磁电枢反应；D．直轴增磁与交磁电枢反应。4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时C。A．电枢反应磁场的一个综合参数；B．气隙合成磁场的一个综合参数；

C．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数；D．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。

5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为D。A．X??Xad?Xd?Xaq?Xq；B．Xad?Xd?Xaq?Xq?X?；C．Xq?Xaq?Xd?Xad?X?；D．Xd?Xad?Xq?Xaq?X?。6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是D。

A．E??0超前于U；B．E????0滞后于U；C．I超前于U；D．I??滞后于U。7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos??0.8滞后的状况下，减小输出的有功功率，此时A。

A．功率角减小，功率因数下降；B．功率角增大，功率因数下降；C．功率角减小，功率因数增加；D．功率角增大，功率因数增加。8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应B。A．减小励磁电流，减小发电机的输出功率；B．增大励磁电流，减小发电机的输出功率；C．减小励磁电流，增大发电机的输出功率；D．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。

9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流D。

A．渐大；B．先增大后减小；C．渐小；D．先减小后增大。10．同步补偿机的作用是B。

A．补偿电网电力不足；B．改善电网功率因数；

C．作为用户的备用电源；D．作为同步发电机的励磁电源。

二、填空题（每空1分，共20分）

1．汽轮发电机转子一般为隐极式，水轮发电机转子一般为凸极式。2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为交轴电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生制动作用。

3．在隐极同步电机中，同步电抗Xs的大小正比于电枢绕组每相串联匝数的平方、主磁路的磁导和电枢电流的频率。4．在不计磁路饱和的状况下，如增加同步发电机的转速，则空载电压增大；如增加励磁电流，则空载电压增大。如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则空载电压不变。5．同步发电机并网的条件是：（1）发电机相序与电网一致；（2）发电机频率与电网一致；（3）发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位一致。6．同步发电机在过励时向电网发出滞后的无功功率，产生直轴去磁的电枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收超前的无功功率，产生直轴增磁的电枢反应。

7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作发电机运行，又可作电动机运行，还可作补偿机运行。

三、简答题（共30分）

重庆大学试卷同步电机第2页共3页

1．简述同步发电机功率角δ、功率因数角?、内功率因数角的含义，它们三

者之间的关系是什么？(15分)

答：同步发电机的功率角δ有双重含义，一是主极磁场B0轴线和电枢合成磁场B?u轴线之间的空间夹角（3分），二是激磁电动势E?0相量和端电压U相量之间的时间相位差（3分）；功率因数角?是端电压U?和负载电流I?之间的时间相位差（3分）；内功率因数角?0是激磁电势E?流I?0和负载电

之间的时间相位差（3分）；三者之间的关系?0为：?0????（3分）。

2．一台隐极同步发电机与无穷大电网并联运?E0?行，输出额定功率时调理励磁电流使发电jIXs机的cos?=1，忽略定子电阻，相量图如右所示。求：

I?U?（1）保持有功功率不变，试画出发电机在过励时的相量图。（7分）（2）若保持励磁电流不变，试画出增大有功功率输出时的相量图。（8分）答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。为了保持PUe?mE0Xsin?不变、sP2?mUIcos?不变，由于m、Xs与U不变，则E0sinδ与Icos?不变，

因此E0和I的终点轨迹分别为一条直线（3分）。在过励状况下，励磁电流增大，E0增大、电流I的无功分量增大，相量图如图a所示（4分）。

(2)励磁电流不变，则E0不变，因此E0的终点轨迹应为一个圆（2分）。

增大有功功率输出时，由于m、Xs、U与E0不变，由PE0Ue?mXsin?和

sP2?mUIcos?可知，sinδ增大、Icos?增大，此外，随着功率角δ增大，

同步电抗压降增大，电流I按比例增大（2分），相量图如图b所示（4分）。

?E''0?E??0E'0jI''XsjI?X?sjI'X?sE0jI?Xs?''I?U?I??I'IU?图a图b

四、计算题（共30分）

一台汽轮发电机接无穷大电网，已知I*N=1.0，U*N=1，cos?N=0.8(滞后)，X*s=0.8，R*a=0。试求额定状态下：(1)发电机输出有功功率P*N（2分）；

(2)励磁电动势E*0N（3分）；(3)内功率因数角?0N（3分）；(4)功率角?N（2分）；(5)电磁功率P*eN（3分）；(6)最大电磁功率P*e(max)（2分）；(7)过载能力kp(3分)。若调理原动机的输入功率，使发电机有功功率为额定功率的1.1倍，励磁电流保持不变，试求：(8)功率角?(3分)；(9)电枢电流I*(3分)；(10)功率因数cos?(3分)；(11)无功功率Q*(3分)。?解：

E*0N???令U*=1?0o，则有I*=1??36.87o。jIN*X*s?N(1)P*3UNINcos?N?N?3U?cos??N?0.8(2分)

?N0NU*NNINI?*N?(2)

??E*?***0N?UN?jINXs?1?j(0.72?j0.54)?0.8?1.61?23.39o（3分）

E*0N?1.61重庆大学试卷同步电机第3页共3页

**另解：根据相量图几何关系

E0N?(U*Ncos?N)2?(U*Nsin?N?INX*s)

?(1?0.8)2?(1?0.6?1?0.8)2?1.61*(3)??arctanUNsin?N?I*NX?s0NU*?arctan1?0.6?1?0.80.8?60.26o（3分）Ncos?N1?(4)?N??0N??N?60.26o?36.87o?23.39o

（2分）**(5)P*NUNeN?E0X?sin?1.61?1N?sin23.39o?0.8

（3分）

s0.8另解：当R*=0时，P??P?aeNN?cos?N?0.8?*(6)由P*eN?E*0NUNX?sin?知，当??90o时，P*E0NU*Ne(max)?X??2.01（2分）ss?(7)ke(max)p?PP??12.011Nsin????2.52

（3分）

N0.8sin23.39?(8)P*?1.1?P*N?0.88

由P*?P*E?*0Ue?X?sin??E*0NU*N?sin?知，sXssin??P*X?sE**?0.88?0.8?0.44

（3分）

0NUN1.61?1??sin?1(0.44)?26.1o?(9)E*0?E*0N???1.61?26.1o

?由E*?*?0?UN?jI*X*s知

???E*I*?0?U*N1.61?26.1o?1ojX*??90o?1.05??32.19（3分）

s0.8?(10)由I*?1.05??32.19o，知??32.19o（滞后）

cos??0.85

（3分）

第（9）、（10）小问另解：

?E*0N?**??jIXs???U*I*N

由相量图几何关系：E*0Ncos??U*N?I