重庆大学同步电机测试题(含答案)

重庆大学试卷同步电机第1页共2页重庆大学电机学（1）课堂测验五2011~2012学年第一学期考试方式：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．qaqdadXXXXX；B．XXXXXqaqdad；C．XXXXXaddaqq；D．XXXXXaqqadd。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333.5kVar；功率因数为0.9798；容量为1531kVA。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试卷同步电机第2页共2页三、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aF分解为adF和aqF，分别除以直轴磁阻和交轴磁阻，可得到ad和aq，它们分别在定子绕组感应电动势adE和aqE，写成电抗压降形式，即addadXIjE，aqqaqXIjE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XXXadd交轴同步电抗为XXXadddX和qX表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为A1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）0EsXIjUI答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。要保持sin0seXUEmP不变；cos2mUIP不变；由于相数m、Xs与U不变，则E0sinδ与cosI不变。在欠励情况下，励磁电流减小，E0减小，从而画出下图：0EsXIjUI'0E'IsXIj'(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：0EsXIjUI''I''0EsXIj''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)。重庆大学试卷同步电机第3页共2页解：sXIjN0NUNIN0E(1)0*N*N*N043.638.01116.01arctancossinarctanNsNNUXIU(4分)(2)087.368.0arccosN000N056.2687.3643.63NN(4分)(3)789.143.63sin1156.26cos1sincos00N0*NN*N0sNXIUE（4分）(4)8.056.26sin11789.1sin0N*NN0seNXUEP(4分)另解：8.08.011cosN*N*N2IUPPNeN(5)sin0seXUEP，取最大值时1sinm，δm=900。则789.10(max)seNXUEP(4分)(6)236.256.26sin1sin1(max)NNepPPk(4分)(7)保持有功功率不变，则sin0seXUEP不变、cos2IUP不变。当电网电压为U*=0.7时，为确保δ不大于300，则有：CXUEXUEPNNNsinsins0s0*e所以：285.230sin7.056.26sin1789.1sinsin0000UUEENNN(4分)(8)-(9)两问sXIjUI0E由向量图知：sincos0sXIUE则：2789.17.030cos285.2cossin00UEI（I）又由于：CIUIUPN*N*N2coscos则：1429.17.08.011coscosUIUINNN（II）由上述（I）、（II）两式可得：119.11429.12789.1cossintanII所以：功率因数cosφ=0.6663(4分)7153.16663.01429.1I(4分)