同步发电机习题二（有答案）1

同步发电机习题二 一、填空题

1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________(24)

2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是_________________(直轴去磁)

3、装在用户附近的一台调相机，在负载比较小的夜间为改善长线末端的电压应使调相机处于 状态。（欠励） 4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。（无功功率） 5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。（三相灯出现同时暗，同时亮的交替变化现象）

9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。_(直轴去

磁)

10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象

___________ 。（一个相灯没有绝对熄灭的时侯，在最亮和最暗范围内闪烁）

11．同步发电机处于“欠励磁”状态时发出无功的性质为___________.（容性） 12．并联于无限大电网的运行的同步发电机，要改变有功功率输出，只需调节______________________.（原动机的转速）

13．同步发电机气隙增大，其同步电抗将 。（减小） 14．同步发电机内功率因数角ψ=0时的电枢反应为________ 。（交轴电枢反应）

15、同步发电机在过励时从电网吸收 容性无功功率 ，产生 直轴去磁的电枢反应 电枢反应

16、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；是 和 空间夹角。（电动势和电压；励磁磁动势和气隙磁动势）

17．凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为

mU2?2(1Xq?1Xd)sin2?

18、一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知原运行点的功率因数是超前的，则电机运行在______励状态，此时电机从电网吸收_____性质的无功功率；若不调节原动机输出而将励磁电流单方向调大，则电机可变化到_____励状态，此时电机向电网发出_______无功功率。（欠励，感性，过励，感性）

19、同步发电机按转子结构分，有 , ；按原动机类型分，主要有 , ；（凸极式和隐极式；汽轮层峦叠嶂电机和水轮发电机）

20、同步电机空载运行指仅有_____________输出，________________输出为零

二、单项选择题

1

1、并联于大电网上的同步发电机，当运行于cos=1.0的情况下，若逐渐减小励磁电流，则电枢电流是（ A ） A．逐大 B．逐小 C．先增大后减小 D．先减小后增大

2、 同步发电机电枢反应性质取决于( C )

A．负载性质 B发电机本身参数 C．负载性质和发电机本身参数 D负载大小 3、 同步发电机短路特性是一条直线的原因是（ B）。 A．励磁电流较小磁路不饱和 B．电枢反应去磁作用使磁路不饱和

C．短路时电机相当于一个电阻为常数的电路运行，所以Ik和If成正比 D．短路时短路电流大使磁路饱和程度提高 4、三相同步发电机的cos?N?0.8，所谓正常励磁状态是指励磁电流（ D ） A 额定励磁电流

B 输出感性无功功率所需的励磁电流 C 输出容性无功功率所需的励磁电流 D 仅有有功功率输出时的励磁电流

5．异步电动机处于理想空载状态时，转差率为( A )。 A. s=0 B. s=1 C. 0

6、并联于大电网上的同步发电机，当运行于cos=1.0的情况下，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流是（ A ）

A．逐大 B．逐小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 7．同步发电机在无穷大电网上运行，在下列哪种情况下静态稳定性能较好（ A ）。

A.短路大 B.欠励运行 C.过励运行 D.同步电抗大

8．隐极同步发电机静态稳定运行的极限对应的功率角为（ B ）

A 0? B 90? C 180? D 75?

9、同步发电机当其电枢电流超前空载电势运行时，其电枢反应为（ D ） A 交磁 B 直轴增磁

C 交磁兼直轴去磁 D 交磁兼直轴增磁 10、同步电机运行于电动状态，其（ D ） A E0?U B E0?U C F?f1超前F? D F??f1滞后F?

?三、作图题

1、当一台隐极同步电机发出有功功率，同时发出感性无功功率时，分别按电动机惯例和发电机惯例画出电动势相量图 2、★作出凸极发电机的电动势相量图

3、★画出隐极同步发电机的电动势相量图和等效电路图。 4、★作出同步发电机的外特性和调整特性。

5、★作出同步发电机的V形曲线，并说明其特点。 6、★同步电机时-空相矢量图 四、简答题

2

1、简述同步发电机的工作原理。

2、简述同步发电机用相灯法并网时，条件不满足时所呈现的现象，应采取的措施。

3、简述同步发电机用灯光旋转法并网时，条件不满足时所呈现的现象，应采取的措施。

3、简述同步发电机采用自同步法合闸的操作过程。

（答：（1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步转速，励磁绕组经限流电阻短路。 （2）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转子自动牵入同步。）

4、同步发电机并联合闸的条件？若四个条件中有某一个不符合时，应采取什么

措施使之满足并联条件。

（答：（1）发电机频率等于电网的频率；若不等，调节原动机的转速，改变发电机的频率 （2）发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致；若不同，调节励磁电流从而改变发电机的端电压。 （3）发电机的电压相序与电网的电压相序相同；若发电机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接线。

（4）在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样；若不一致，需微调节

转速。 ）

5、用电枢反应理论解释同步发电机的外特性。

（同步发电机的外特性是指同步发电机在转速为额定转速、功率因素为常数、励磁电流为额定值时测出的发电机端电压关于电枢电流的特性曲线。当功率因素为小于1（滞后）时特性曲线为略微下降趋势，这时因为电枢电流起到了去磁作用，使得磁通减小，进而使得感应电势减小，进而使电压下降。当功率因素为等于1时特性曲线为略微下降趋势，因为电机本身有电感，电流仍滞后于电压，内功率因素角接近于90度，直轴电枢反应影响较小，电压下降不大。当功率因素为小于1（超前）时特性曲线为略微上翘趋势，这时因为电枢电流起到了增磁作用，使得磁通增大，进而使得感应电势增大超过了内阻压降值，进而使电压上升。）

6、简述同步电动机异步起动过程

采用感应电动机工作原理.在转子极靴上加装起动绕组（发电机称为阻尼绕组），起动时，励磁绕组不能开路（以免产生过大的感应电势，击穿绝缘），亦不能直接短路（以免产生大电流），需串入阻值约为10倍的电阻。起动过程就是依靠电磁感应原理产生电磁转矩而旋转.当异步起动使转子转速上升接近同步转速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。

7、什么是无限大电网，它对并联于其上的发电机有什么约束？

电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。

8、 一台并联于无限大电网运行的同步发电机，其电流滞后电压，若逐渐减小其励磁电流，试问电枢电流如何变化？

9、 一台与电网并联运行的同步发电机，仅输出有功功率，无功功率为零，这时发电机电枢反应磁动势的性质是什么？

10、 并联于电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功率

3

角?、电磁转矩T、电枢电流I及功率因数cos?各会发生怎样的变化？ 11、并联于无限大电网运行的隐极同步发电机，当调节发电机有功功率输出而保持无功功率输出不变时，功率角及励磁电流是否变化？电流和空载电动势的变化轨迹是什么？

12、并联在电网运行的同步发电机，当保持励磁电流不变时，调节发电机输出有功功率，输出无功功率变不变？试问电流和空载电动势变化规律是什么？

当励磁电流为常数时，调节发电机输出的有功功率，发电机的无功功率也会改变，输出有功功率减少时，输出落后性无功功率会增大。电动势向量的轨迹是一个圆，电枢电流向量的轨迹也是一个圆(圆心不是0)，把它们称为同步电机的圆图。

五、计算题

1、有一台隐极同步发电机带三相对称负载，cos??1此时，U?UN,I?IN若该电机的X??0.15,Xa?0.85电枢电阻略去不计。用时间相量求出空载电动势

E0,?,?

'2、★一台三相星形联结1500KW的水轮同步发电机，额定电压6300V,额定功率因素cos?N?0.8 (滞后),已知它的参数 Xd?21.3?,Xq?13.7?忽略电枢电阻,试求:

(1) Xd和Xq的标么值; (2) 画出电动势相量图;

(3) 计算额定负载时的电动势E0 3、★已知一台4极隐极同步电机，端电压U?1.I?1,XC?1.2,cos??忽略定子电阻，励磁磁动势幅值为Ff1电枢反应磁动势的幅值Fa?1232（滞后），

Ff1，试用时

4

空相－矢量图求出合成磁动，试用时空相－矢量图求出合成磁动势 F?与Ff1 的 夹角和空载时电动势E0

4、★一台11KV、50HZ、4极星形联结的隐极同步发电机，同路电抗Xs?12?不计电枢电阻，该发电机并联于额定电压的电网运行。输出有功功率3MW，功率因素为0.8（滞后）

（1）求每相空载电动势E0和功率角?

（2）如果励磁电流保持不变，求发电机不失去同步时所能产生的最大电磁转矩。 5、★一台隐极同步发电机并联运行,已知U?1,I?1,Xs?1,cos??32(滞后)忽略

???定子绕组电阻现调节原动机使有功输出增加一倍.同时调节励磁电流其增加20%,试求:

(1)画出调节后的电动势相量图

(2)说明无功功率输出是增加还是减小了?

6、★一台与无限大电网并联的三相6极同步发电机,定子绕组星形联结,

SN?100kVA,UN?2300V,f?60Hz，Xs?64.4?忽略电枢电阻,已知空载时,励磁

电流为23A，此时发电机的输入功率为3.75KW,设磁路线性,求:

(1) 当发电机输出额定电流、功率因素cos??0.9（滞后）时，所需励磁电流为多少？发电机的输入功率是多少？

(2) 当发电机输出每相电流为15A，且励磁电流为20A时，发电机的电磁转矩T和过载能力 ?m 是多少

7、★一台汽轮发电机数据如下：SN?31250kVA,UN?10500V,cosN?0.8(滞后)，

XC?7.0?，此发电机并联于无限大电网运行，

（１）发电机额定负载时的功率角?N，电磁功率PM，过载能力km为多大？ （２）这台发电机如有功输出减小一半，励磁电流不变，求?,PM及功率因数?问输出的无功功率怎样变化？

8、一台同步发电机的参数，用标么值表示时为：Xd＝0.9，Xq＝0.6。试求：该机在额定电压下供给额定电流，且Cos?＝0.8（滞后）时的电压调整率。（电枢电阻略去不计）

9、有一台三相凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标么值分别等于Xd＝1.0，

5

X

q

＝0.6，电枢电阻可以忽略不计。试求发电机发出额定电压、额定功率、Cos?N＝0.8（滞后）时发电机励磁电势的标么值E0，并作出相量图。 10、一台PN＝725000kW，UN＝10.5kW，Ｙ接法，Cos?N＝0.8（滞后）的水轮

发电机，其同步电抗的标么值为：Xd＝1，Xq＝0.554，忽略电枢电阻。试求额定负载下发电机励磁电势E0，E0与Ｕ的夹角。

11、隐极同步发电机SN＝31250kVA，UN＝10.5kV（Ｙ接法），Cos?N＝0.8（滞

后），定子每相同步电抗XC＝7Ω，定子绕组电阻忽略不计，发电机与无穷大电网并联运行。试求：⑴发电机在额定状态下运行时的功角?，电磁功率PM，每相感应电势Ｅ０；⑵发电机在额定状态下运行，求将其励磁电流加大10％时?、PM，

Cos?和定子电流I。（设磁路不饱和）。

12、一台三相Ｙ接隐极同步发电机与大容量电网并联运行。已知电网电压为400V，发电机的每相同步电抗XC＝1.2Ω，此发电机的输出功率当Cos?＝1时为80kW。若保持励磁电流不变，减少原动机的输出，使该发电机的输出减少到20kW。若电枢电阻忽略不计，求此时：⑴功角?；⑵功率因数Cos?；⑶电枢电流Ia；⑷输出无功功率Ｑ，并指出是超前还是滞后。

13、一台三相凸极同步发电机相电势E0＝225.5kV，Xd＝１.２Ω，Xq＝０.９Ω，接于相电压Ｕ＝230V的电网上，在满载时?＝２４°，求：⑴此机能供给的满载功率；⑵最大功率及过载能力。

14、★一台三相Ｙ接接隐极同步发电机，SN＝31250kVA，UN＝10500V，Cos?N＝0.8（落后），XC＝70Ω（不饱和值），此发电机并联于无穷大电网运行，试求：发电机输出为额定负载时的功角?N，电磁功率PM，过载能力KM。

15、★一台三相、50HZ、星形连接、11KV、8750KVA凸极式水轮发电机。额定运行时功率因数为0.8滞后，每相同步电抗xd?17.2?,xq?9.3?，电阻可略去不计。 求（1）额定运行情况下的功率角?N和每相励磁是动势E0。 （2）最大电磁功率PMmax

6

16、★有一台隐极式同步发电机，额定容量 SN?31250kVA，额定电压

UN?10500V，星形联结，额定功率因素cos?N?0.8（滞后），定子每相同步电

抗XS?6.5，并联于无限大电网运行，求发电机额定负载时的功率角?N、电磁功率PM、过载能力km？

17、一电所的容量为2000kVA，变电所本来的负荷为1200kW，功率因数Cos?＝0.65（落后），今该厂欲增加一台额定功率为500kW，功率因数Cos?＝0.8（超前）的同步电动机，问当该同步电动机满载时，全厂的功率因数是多少？变电所是否

过载？

18、当Cos?＝0.5（落后）时，用户需要1000kW，决定：⑴供给此用户的发电机的千伏安容量；⑵如果添设一台调相机能完全补偿无功功率，求它的容量；⑶如果只将发电机的功率因数提高到0.8（落后），求调相机的容量。 19一台汽轮发电机数据为：额定功率PN?25000kW额定电压UN?10.5kV额定功率因数cos?N?0.8，三相绕组Y联接，忽略定子绕组电阻。此时电机并联于无

*?2.13,cos?N?0.8时，如果电机的有功输出限大电网，当运行在U*?1,I*?1,XS功率减少一半，励磁电流不变，求功率角?，电磁功率PM及功率因素角?，问输出无功功率怎样变化？

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