重庆大学同步电机测试题(含答案).doc

重庆大学试卷 同步电机 第 3 页 共 2 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） 课堂测验五
2011~2012学年 第一学期

测验日期：2011.12.30
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．凸极同步发电机的电抗大小排列顺序为 D 。
A．； B．；
C．； D．。
2．当同步发电机的负载减少时，其转速和功率角的变化情况是 C 。
A．转速不变，功率角增加； B．转速下降，功率角下降；
C．转速不变，功率角下降； D．转速增加，功率角增加。
3．三相同步发电机稳定运行，外接纯电阻性负载，则该电机的电枢反应性质为 D 。
A．交轴电枢反应； B．直轴去磁电枢反应；
C．直轴增磁与交轴电枢反应； D．直轴去磁与交轴电枢反应。
4．保持同步发电机的激磁电流不变，增加其有功功率的输出，则激磁电动势将 B 。
A．变大； B．不变； C．变小； D．无法确定。
5．凸极同步发电机带感性负载运行，电枢绕组感应的电动势由 D 产生。
A．转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同；
B．转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同；
C．交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同；
D．转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同。
6．一台并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变，减小励磁电流，发现其电枢电流减小，则发动机原来的运行状态为 A 。
A．过励； B．正常励磁； C．欠励； D．无法确定。

7．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。
8．已知一台隐极同步发电机额定运行时的功率因数为0.8(滞后)，定子电流直轴分量与交轴分量之比为2.8，则该发电机的过载能力最接近于 C 。
A．1.6； B．1.7； C．1.8； D．1.9。
9．一台同步发电机在额定负载时增加励磁电流，则 A 。
A．电磁功率不变，功率角下降； B．电磁功率下降，功率角下降；
C．电磁功率增加，功率角增加； D．电磁功率不变，功率角增加。
10．同步电动机带某一负载运行时功率因数为1，在不改变励磁电流的情况下撤去负载，则此时该电机的电枢电流为 B 。
A．0； B．容性电流； C．感性电流； D．纯有功电流。
二、 填空题（每空1分，共20分）
1．同步发电机并网的条件是：(1) 发电机的相序与电网的相序要一致 ；(2) 发电机的频率应与电网相同 ；(3) 发电机的激磁电动势应与电网电压大小相等、相位相同、波形相同 。
2．同步发电机在过励时向电网发出 滞后 无功功率，产生 直轴去磁 电枢反应；同步电动机在过励时从电网吸收 超前 无功功率，产生直轴增磁电枢反应。(超前或滞后；直轴去磁或增磁)
3．同步电机功率角的物理意义在时间上为 励磁电动势与电压夹角 ；在空间上为 主极轴线与气隙合成磁场轴线夹角 。
4．在不考虑磁路饱和的情况下，如增加转速，则同步发电机空载电压 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%，则同步发电机的空载电压 不变 。(减小、不变或增加)
5．一台同步电动机拖动一恒转矩负载，额定运行时的功率因数为0.8(超前)，在其他条件不变的情况下增大励磁电流，则带来以下变化：电机的电枢电流 增大 ，电磁转矩 不变 ，激磁电动势 增大 ，功率因数 减小 。(减小、不变或增加)
6．某公司电力设备的总功率为6000kW，cosφ=0.75(滞后)。由于发展需要增添一台1500kW的同步电动机，并使系统的功率因数提高到0.8(滞后)，则该同步电动机 吸收 (吸收或发出)的无功功率为 333.5 kVar ；功率因数为 0.9798 ；容量为 1531 kVA。

三、 简答题（共24分）
1．试述直轴同步电抗和交轴同步电抗的意义。（8分）
答：在凸极同步电机中，由于气隙不均匀为了计算方便，将电枢磁动势分解为和，分别除以直轴磁阻和交轴磁阻，可得到和，它们分别在定子绕组感应电动势和，写成电抗压降形式，即
，
和分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，它们分别反映出上述直轴和交轴电枢反应磁通的强弱。
直轴同步电抗为
交轴同步电抗为
和表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为时，三相总磁场在电枢绕组中每相感应的电动势。
2．并联于无穷大电网的汽轮发电机，忽略定子电阻，在正常励磁时得到的相量图如下所示。(1)保持有功功率不变，试画出发动机在欠励情况下的相量图；(2)保持励磁电流不变，试画出增加有功功率时的相量图。（16分）

答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。要保持不变；不变；由于相数m、Xs与U不变，则E0sinδ与不变。在欠励情况下，励磁电流减小，E0减小，从而画出下图：

(2)保持励磁电流不变，则激磁电动势E0大小不变，即E0轨迹应在一个圆上。增加有功功率，功率角增加，从而画出下图：

四、 计算题（共36分）
一台隐极同步发动机，X*s=1，R*a=0，接在U*N=1的电网上，运行工况为I*N=1、cosφN=0.8(滞后)。试求额定情况下：(1)内功率因数角ψ0N(4分)；(2)功率角δN(4分)；(3)激磁电动势E*0N(4分)；(4)电磁功率P*eN(4分)；(5)最大电磁功率P*eN(max)(4分)；(6)过载能力kp(4分)。当电网电压下降为U*=0.7时，为了维持有功功率不变，并使功率角保持在不大于300的范围内，试求：(7)激磁电动势E*0(4分)；(8)电枢电流I*(4分)；(9)功率因数cosφ(4分)。

解：

(1) (4分)
(2)
(4分)
(3)
（4分）
(4) (4分)
另解：
(5) ，取最大值时，δm=900。
则 (4分)
(6) (4分)
(7)保持有功功率不变，则不变、不变。
当电网电压为U*=0.7时，为确保δ不大于300，则有：

所以： (4分)
(8)-(9)两问

由向量图知：
则： （I）
又由于：
则： （II）
由上述（I）、（II）两式可得：
所以：功率因数cosφ=0.6663 (4分)
(4分)