同步电机测试题(含答案)(重庆大学).doc

重庆大学试卷 同步电机 第 3 页 共 3 页

学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
重庆大学 电机学（1） 第4次课堂测验
2012~2013学年 第一学期

测验日期：2012.12.28
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（每小题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．； B．；
C．； D．。
6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。
A．超前于； B．滞后于； C．超前于； D．滞后于。
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，在滞后的情况下，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．在不计磁路饱和的情况下，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） 发电机频率与电网相同 ；（3） 发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位相同 。
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）
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Bu轴线之间的空间夹角（3分），二是激磁电动势相量和端电压相量之间的时间相位差（3分）；功率因数角是端电压和负载电流之间的时间相位差（3分）；内功率因数角是激磁电势和负载电流之间的时间相位差（3分）；三者之间的关系为：（3分）。

2．一台隐极同步发电机与无穷大电网并联运行，输出额定功率时调节励磁电流使发电机的=1，忽略定子电阻，相量图如右所示。求：
（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。为了保持不变、不变，由于m、Xs与U不变，则E0sinδ与不变，因此E0和I的终点轨迹分别为一条直线（3分）。在过励情况下，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，由和可知，sinδ增大、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）。

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，，(滞后)，，。试求额定状态下：(1)发电机输出有功功率（2分）；(2)励磁电动势（3分）；(3)内功率因数角（3分）；(4)功率角（2分）；(5)电磁功率（3分）；(6)最大电磁功率（2分）；(7)过载能力kp(3分)。若调节原动机的输入功率，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(3分)；(10)功率因数(3分)；(11)无功功率(3分)。
解：
令，则有。
(1) (2分)
(2) （3分）
另解：根据相量图几何关系
(3) （3分）
(4) （2分）
(5) （3分）
另解：当时，
(6) 由知，当时，（2分）
(7) （3分）
(8)
由知， （3分）

(9)
由知
（3分）
(10) 由，知（滞后）
（3分）
第（9）、（10）小问另解：

由相量图几何关系：，联立求解得：
（滞后）

(11) （3分）