13章-同步发电机的并联运行-课后答案

第13章思考题与习题参考答案13.1试述三相同步发电机理想并列的条件?为什么要满足这些条件?答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压与电网电压大小相等，相位相同，即；（2）发电机的频率与电网频率相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。gUcUcgUUgfcf如果，则存在电压差，当并列合闸瞬间，在作用下，发电机中将产生冲击电流。严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。cgUUcUUUU如果，则电压相量与的旋转角速度不同，因此相量与便有相对运动，两相量的相角差将在～之间变化，电压差cgff0gUcUgUcU360U在（～）之间变化。频率相差越大，02gUU变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。交变的U将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，和之间始终有相位差，电压差恒等于gUcU120UgU3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。13.2同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?答：功角既是时间相量空载电动势与电机端电压U之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场与合成磁场之间的空间夹角。0E0U13.3与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。13.4同步发电机并联于无穷大电网运行，试比较下列三种情况下的静态稳定性,并说明理由?(1)在过励磁状态下运行或在欠励状态下运行；(2)在轻载状态下运行或在重载状态下运行；(3)直接接到电网或通过升压变压器、长输电线接到电网。答：（1）在过励状态下运行比在欠励状态下运行静态稳定性好。因为此时功角小，运行点离静态1稳定极限（远；（2）在轻载状态下运行比在重载状态下运行静态稳定性好。因为此时功角90）小）），运行点离静态稳定极限（远；（3）直接接到电网比通过升压变压器、长输电线接到电网静态稳定性好，后者相当于发电机同步电抗增大，在输出功率一定时，发电机功角增大，运行点离静态稳定极限（比前者近，稳定性变差。909013.5与无穷大电网并联运行的隐极同步发电机，保持无功功率不变，当增加有功功率输出时，功角、定子电流Icos、功率因数和空载电动势如何变化？作出变化前、后的相量图？当保持输出有功功率不变，只增大励磁电流时，功角0E、定子电流I、cos和空载电动势又如何变化？作出变化前、后的相量图？0E答：保持无功功率不变，则cos0E常数，因此的端点在竖直线CD上，同时0EsinI常数，相量I的端点在水平线AB上。（变化后各量加“′”号）。从图可见：当增加有功输出后，功角增大、定子电流增大、功率因数增大、空载电动势增大。也就意味着需要同时增大原动机输入功率（输入力矩）和励磁电流。保持输出有功功率不变，则sin0E常数，因此的端点在水平线AB上，同时0EcosI常数，相量I的端点在竖直线CD上。从图可见：当增加励磁电流后，功角减小、定子电流增大、功率因数减小、空载电动势增大。定子电流无功分量增大意味着输出无功功率增加。13.6有一台、UkW25000NPkV510.N、Y接线、cos8.0N(滞后)的汽轮发电机，，R，试求额定负载下发电机的空载相电动势、功角13.2*sX0a0E及内功率因数角，并画出0EICsXIj0EDBAsXIjIUC0EIsDXIjBA0EsXIjIU2相量图。解：AUPINNNN3.17188.0105.1031025000cos3338.368448.2704.1278.213.287.36110jjXIjUEskVUEEN87.295.108448.200（线电动势）8.36由8.0cosN得87.36N67.738.3687.3613.7有一台凸极同步发电机，，，电枢电阻略去不计，试计算发出额定电压、额定电流、8.0*dX6.0*qX8.0cosN(滞后)时的发电机空载电动势及功角*0E。解：8.0cosN（滞后）87.36N31.568.016.016.01arctancossinarctanNNqNUUXI83205.031.56sin1sinNdII44.1987.3631.56N609.18.083205.044.19cos1cos0ddXIUE13.8有一台隐极同步发电机，并联于无穷大电网运行，V400NU，Y接法，同步电抗2.1sX。如果该发电机输出功率kW80P时，1cos。若保持励磁不变，将输出功率减少到，忽略电枢电阻，求：功角、电枢电流和功率因数。kW20解：AUPIN47.115140031080cos336.034002.147.115tanNPsUIX964.30根据sin0semXUEmP可知4sinsinememPP1286.04964.39sin4sinsin39.7332.269)2.147.115()3400()(22220sNPIXUE63.341286.032.269sincos0EXIs14.36340039.7cos32.269cossin0NPsUEXI05.5014.3663.3422sXIAXIs708.412.105.5005.50692.005.50.63.34cos13.9有一台隐极同步发电机，并联于无穷大电网运行，定子绕组Y接法，原来每相电动势，V2700E8.0cos(滞后)，功角，输出电流5.12A120I。现在改变励磁使每相电动势，并减小原动机转矩，使功角，忽略电枢电阻，求：V2360E9（1）电网电压和发电机同步电抗；（2）运行情况改变后的电枢电流和功率因数；（3）两种情况下，发电机发出的有功功率和无功功率。解：（1）sincos0EIXs60874.08.01205.12sin270cossin0IEXs829.438.06.05.12sin270tansinsin0EIXsVIXEUsNP77.219829.435.12cos270sincos0VUUNPN65.38077.21933（线电压）（2）92.369sin236sincos0EXIs32.1377.2199cos236cossin0NPsUEXI25.3932.1392.3622sXIAXIs48.6460874.025.3925.399406.025.3992.36cos（3）kWIUPN29.638.012065.3803cos3kVarIUQN47.476.012065.3803sin3kWIUPN987.399406.048.6465.3803cos34kVarIUQN454.1434.048.6465.3803sin313.10一台汽轮发电机并联于无穷大电网，，，，，1*U1*I8.0*sX0aR8.0cosN(滞后)，如果保持励磁电流不变，在负载功率减为原来的43、21和41时，求出这三种情况下的功角、电枢电流I的标么值及功率因数cos。解：额定运行时385.2361245.164.048.18.087.36110jjXIjUEs8.0cosNemP当负载功率减为原来的43时，6.08.043sin101semXEP2977.061245.18.06.06.0sin01EXs32.17148.0sincos1011EXIs539337.01cossin1011EXIs722.0539337.048.0221sXI9025.08.0722.0722.01sXI66482.0722.0.48.0cos1当负载功率减为原来的21时，4.08.021sin202semXEP198456.061245.18.04.04.0sin02EXs447.11232.0sincos2022EXIs5803763.01cossin2022EXIs66275.05803763.032.0222sXI8284.08.066275.066275.02sXI48284.066275.032.0cos25当负载功率减为原来的41时，2.08.041sin303semXEP09923.061245.18.02.02.0sin03EXs695.5316.0sincos3033EXIs604491.01cossin3033EXIs62531.0604491.016.0223sXI7816.08.062531.062531.03sXI25587.062531.0.16.0cos313.11一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，额定负载时kW25000NP，、Y接线、kV510.UN8.0cosN(0N)，7sX，0aR，求：(1)发电机在额定状态下运行时，功角N、电磁功率、比整步功率及静态过载能力；emPsynPPk(2)若维持额定运行时励磁电流不变，输出有功功率减半时，、、及emPsynPcos将为多少?(3）发电机运行在额定状态下，仅将其励磁电流加大10％时（不考虑磁路饱和），、、emPcos和电流I各变为多少?解：（1）528.310250008.0)105.10(cos.3232NNNNNPNPUIUZ98413.1528.37NssZXX9285.35705.2587304.119048.298413.187.36110jjXIjUEs9285.35NkWPPNem250008.0cosNemP104.19285.35cos98413.11705.2cos0NssynXUEPradkWSPPNsynsyn/345008.025000104.1704.19285.35sin1sin1NPk6（2）输出功率减半时，4.08.021sin101semXEP2934.0705.298413.14.04.0sin01EXs062.171kWPPNem1250025000212113033.1062.17cos98413.11705.2cos101ssynXUEPradkWSPPNsynsyn/125.407288.0250003033.111793652.098413