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同步电机习题题解.doc


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同步电机习题题解.doc
文档介绍:
10-1 什么叫同步电机?
答: 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机,其感应电动势的频率与转速之间的关系是:。
10-2答:便于电能输出或输入。
10-3试比较汽轮发电机和轮发电机的基本结构,为什么?
答:汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成,定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成;转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
隐极式发电机转子的励磁绕组嵌放在转子表面各槽内,气隙均匀,机械强度好,适用于少极、高转速的汽轮发电机, 凸极式发电机转子气隙不均匀,对着极弧气隙小,而极间气隙大,励磁绕组嵌放在极弧下,适用于多极低转速的水轮发电机。
10-4答:同步电机的励磁由转子側的直流提供,无需定子側提供无功,因而不影响交流电网的功率因数,所以其气隙可大些,这样利于整机装备和运行。
10-7 一台三相同步发电机,PN=10千伏安,,试求
ZL
11-2 同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么?在下列情况下,电枢反应各起什么作用?
三相对称电阻负载;
电容负载,发电机同步电抗;
电感负载
答: 电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ,
而ψ角既与负载性质有关,又与发电机本身的参数有关。
由等效电路图可知(忽略电枢绕组电阻ra):
①当负载阻抗为ZL=R时,阻抗Z=jxt+R,其阻抗
角ψ在900>ψ>00范围内,即空载电动势和
电枢电流之间的相位角ψ在900>ψ>00范围内,
所以电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应;
②当负载阻抗为ZL=-jxc时,阻抗Z=jxt-jxc,由于xt*=1.0>xc*=0.8, 阻抗角ψ=900,即空载电动势和电枢电流之间的相位角ψ=900,所以电枢反应为直轴去磁电枢反应;
③当负载阻抗为ZL=jxL时,阻抗Z=jxt+jxL的阻抗角为ψ=900,即空载电动势和电枢电流之间的相位角ψ=900,所以电枢反应为直轴去磁电枢反应。
11-4试分析下列情况对同步电抗的影响?
1)电枢绕组匝数增加;
2)铁心饱和程度增大;
3)气隙加大;
4)激磁绕组匝数增加。
答: 由于电机的气隙较小,磁阻很小,由得,同步电抗较大。
(1)电枢绕组匝数增加,同步电抗增大;
(2)铁心饱和程度提高,磁阻增大,同步电抗减小
(3)气隙增大,磁阻增大,同步电抗减小。
(4)励磁绕组匝数增加,由于未改变电枢绕组的匝数及电机磁路的磁阻,所以同步电抗不变。
11-7一般同步发电机三相稳态短路当时的激磁电流。。。?
答:同步发电机短路时,略去电枢绕组电阻有:,而气隙电动势为:
此时气隙电动势只需用来平衡漏抗压降,因很小,故气隙电动势很小,用来感应气隙电动势的气隙磁通很小,所以短路时,电机磁路不饱和,E0∝If,而E0∝Ik,所以短路特性是一条过原点的直线。
,尽管当Ik=IN 时励磁电流已于空载特性的饱和段,但其E0取之于空载特性曲线的气隙线,而且短路时电机磁路又处于不饱和状态,所以求得的xd为不饱和值。在正常负载下,电机磁路处于饱和状态,所以xd为饱和值。
11-8什么是短路比?
短路比----是指同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流If0励磁下三相稳态短路时的短路电流Ik0与额定电流之比,用kc表示。
短路比的数值对电机影响很大:
短路比小,负载变化时发电机的电压变化较大,并联运行时发电机的稳定度较差,但电机造价较便宜。
增大气隙可减小Xd,使短路比增大,电机性能变好,但励磁电动势和转子用铜量增大,造价增高。
随着单机容量的增长,为提高材料利用率,希望短路比有所降低。对汽轮发电机,kc=0.4~1.0;对水轮发电机,kc=0.8~1.8,因为水电站输电距离长,稳定问题较严重。
11-11.解:阻抗基值
(1)
(2) 设则


(3) 此时
同理可得
11-14.解一:额定运行时,, ,=31.79



=

解二:以作参考量令则
11-16: 解:
(1)

(2)
(3)

11-18有一台三相气轮发电机, ,=10.5KV, Y接法, (滞后) ,作单机运行,有试验测得的它的同步电抗标幺值为=2.13。.电枢电阻忽略不计.每相磁势电动势为 7520V。
试求分以下几种情况下接上三相对成负载时的电枢电流值,并说明其用电枢反应的性质.
(1) 每相是7.52 纯电阻:
(2) 每相是7.52 纯电感
(3) 每相是(7.52-j7.52) 电阻电容性质负载.
解阻抗基值是
=
同步电抗

纯电阻负载时
电枢电流是
电流滞后于的角度是=
故电枢反应是直轴去磁兼交磁作用.
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