《電機(jī)學(xué)》各章練習(xí)題與自測(cè)題帶答案 (13)

1、第13章 思考題與習(xí)題參考答案 13.1 試述三相同步發(fā)電機(jī)理想并列的條件? 為什么要滿足這些條件?答：三相同步發(fā)電機(jī)理想并列的條件是：（1）發(fā)電機(jī)的端電壓與電網(wǎng)電壓大小相等，相位相同，即；（2）發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等；（3）發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)相序相同。如果，則存在電壓差，當(dāng)并列合閘瞬間，在作用下，發(fā)電機(jī)中將產(chǎn)生沖擊電流。嚴(yán)重時(shí)，沖擊電流可達(dá)額定電流的58倍。如果，則電壓相量與的旋轉(zhuǎn)角速度不同，因此相量與便有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩相量的相角差將在之間變化，電壓差在（）之間變化。頻率相差越大，變化越激烈，投入并列操作越困難，即使投入電網(wǎng)，也不易牽入同步。交變的將在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間引起很大的電流，在轉(zhuǎn)軸

2、上產(chǎn)生周期性交變的電磁轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)振蕩。如果發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)相序不同而投入并列，則相當(dāng)于在發(fā)電機(jī)端點(diǎn)上加上一組負(fù)序電壓，和之間始終有相位差，電壓差恒等于，它將產(chǎn)生巨大的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)受到嚴(yán)重破壞。13.2 同步發(fā)電機(jī)的功角在時(shí)間和空間上各具有什么含義?答：功角既是時(shí)間相量空載電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)端電壓之間的時(shí)間相位差角，又是空間相量主磁場(chǎng)與合成磁場(chǎng)之間的空間夾角。13.3 與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，如何調(diào)節(jié)有功功率？調(diào)節(jié)有功功率對(duì)無(wú)功功率是否產(chǎn)生影響？如何調(diào)節(jié)無(wú)功功率？調(diào)節(jié)無(wú)功功率對(duì)有功功率是否產(chǎn)生影響？為什么？答：與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率（增大

3、或減小輸入力矩）來(lái)調(diào)節(jié)有功功率，調(diào)節(jié)有功功率會(huì)對(duì)無(wú)功功率產(chǎn)生影響；通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，調(diào)節(jié)無(wú)功功率對(duì)有功功率不產(chǎn)生影響，因?yàn)樵谳斎牍β什徽{(diào)節(jié)時(shí)，輸出功率不會(huì)變化，這是能量守衡的體現(xiàn)。13.4 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)運(yùn)行，試比較下列三種情況下的靜態(tài)穩(wěn)定性,并說(shuō)明理由?(1)在過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)下運(yùn)行或在欠勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行；(2)在輕載狀態(tài)下運(yùn)行或在重載狀態(tài)下運(yùn)行；(3)直接接到電網(wǎng)或通過(guò)升壓變壓器、長(zhǎng)輸電線接到電網(wǎng)。答：（1）在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行比在欠勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性好。因?yàn)榇藭r(shí)功角小，運(yùn)行點(diǎn)離靜態(tài)穩(wěn)定極限（）遠(yuǎn)；（2）在輕載狀態(tài)下運(yùn)行比在重載狀態(tài)下運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性好。因?yàn)榇藭r(shí)功角小，

4、運(yùn)行點(diǎn)離靜態(tài)穩(wěn)定極限（）遠(yuǎn)；（3）直接接到電網(wǎng)比通過(guò)升壓變壓器、長(zhǎng)輸電線接到電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定性好，后者相當(dāng)于發(fā)電機(jī)同步電抗增大，在輸出功率一定時(shí)，發(fā)電機(jī)功角增大，運(yùn)行點(diǎn)離靜態(tài)穩(wěn)定極限（）比前者近，穩(wěn)定性變差。DCBA13.5 與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的隱極同步發(fā)電機(jī)，保持無(wú)功功率不變，當(dāng)增加有功功率輸出時(shí)，功角、定子電流、功率因數(shù)和空載電動(dòng)勢(shì)如何變化？作出變化前、后的相量圖？當(dāng)保持輸出有功功率不變，只增大勵(lì)磁電流時(shí)，功角、定子電流、和空載電動(dòng)勢(shì)又如何變化？作出變化前、后的相量圖？答：保持無(wú)功功率不變，則常數(shù)，因此的端點(diǎn)在豎直線CD上，同時(shí)常數(shù)，相量的端點(diǎn)在水平線AB上。（變化后各量加“”號(hào)）。從圖可見(jiàn)

5、：當(dāng)增加有功輸出后，功角增大、定子電流增大、功率因數(shù)增大、空載電動(dòng)勢(shì)增大。也就意味著需要同時(shí)增大原動(dòng)機(jī)輸入功率（輸入力矩）和勵(lì)磁電流。DCBA保持輸出有功功率不變，則常數(shù)，因此的端點(diǎn)在水平線AB上，同時(shí)常數(shù)，相量的端點(diǎn)在豎直線CD上。從圖可見(jiàn)：當(dāng)增加勵(lì)磁電流后，功角減小、定子電流增大、功率因數(shù)減小、空載電動(dòng)勢(shì)增大。定子電流無(wú)功分量增大意味著輸出無(wú)功功率增加。13.6 有一臺(tái)、Y接線、 (滯后)的汽輪發(fā)電機(jī)，試求額定負(fù)載下發(fā)電機(jī)的空載相電動(dòng)勢(shì)、功角及內(nèi)功率因數(shù)角，并畫(huà)出相量圖。解： （線電動(dòng)勢(shì)） 由 得 13.7有一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)， ，電樞電阻略去不計(jì)，試計(jì)算發(fā)出額定電壓、額定電流、(滯后)時(shí)

6、的發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)及功角。解：（滯后） 13.8 有一臺(tái)隱極同步發(fā)電機(jī)，并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)運(yùn)行，Y接法，同步電抗。如果該發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，。若保持勵(lì)磁不變，將輸出功率減少到，忽略電樞電阻，求：功角、電樞電流和功率因數(shù)。解： 根據(jù) 可知 13.9 有一臺(tái)隱極同步發(fā)電機(jī)，并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)運(yùn)行，定子繞組Y接法，原來(lái)每相電動(dòng)勢(shì)， (滯后)，功角，輸出電流?，F(xiàn)在改變勵(lì)磁使每相電動(dòng)勢(shì)，并減小原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使功角，忽略電樞電阻，求：（1）電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)同步電抗；（2）運(yùn)行情況改變后的電樞電流和功率因數(shù)；（3）兩種情況下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率。解：（1） （線電壓）（2） （3） 13.10 一臺(tái)汽輪

7、發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)， (滯后)，如果保持勵(lì)磁電流不變，在負(fù)載功率減為原來(lái)的、和時(shí)，求出這三種情況下的功角、電樞電流的標(biāo)么值及功率因數(shù)。解：額定運(yùn)行時(shí)當(dāng)負(fù)載功率減為原來(lái)的時(shí)， 當(dāng)負(fù)載功率減為原來(lái)的時(shí)， 當(dāng)負(fù)載功率減為原來(lái)的時(shí)， 13.11 一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)運(yùn)行，額定負(fù)載時(shí)，、Y接線、 ()，求： (1)發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，功角、電磁功率、比整步功率及靜態(tài)過(guò)載能力； (2)若維持額定運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流不變，輸出有功功率減半時(shí)，、及將為多少?(3）發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定狀態(tài)下，僅將其勵(lì)磁電流加大10時(shí)（不考慮磁路飽和），、和電流各變?yōu)槎嗌?解：（1） （2）輸出功率減半時(shí)， （3） 1

8、3.12 一臺(tái)隱極發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，原來(lái)功角，因?yàn)殡娋W(wǎng)發(fā)生故障使電網(wǎng)電壓下降到原來(lái)的60%，若故障前后發(fā)電機(jī)輸出的有功功率保持不變，電樞電阻忽略不計(jì)，試求欲使功角不大于時(shí)，應(yīng)把上升到原來(lái)的多少倍？ 解：根據(jù)可知，在輸出有功功率不變時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生故障前后應(yīng)滿足 即 欲使 則13.13 有一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，其額定數(shù)據(jù)為：，、Y接線、 (滯后)，求： （1）發(fā)電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，電磁功率、功角、輸出的無(wú)功功率及過(guò)載能力各是多少？ 2）若維持額定功率不變，減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，使，試求此時(shí)發(fā)電機(jī)的電磁功率、功角、功率因數(shù)和輸出的無(wú)功功率各是多少？解：（1） （2） 13.14 設(shè)有

9、一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)，Y接線，并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)，線電壓為，額定運(yùn)行時(shí)功角，每相空載電動(dòng)勢(shì)。求該發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的基本電磁功率、附加電磁功率和總的電磁功率。 解： 13.15有一臺(tái)并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)運(yùn)行的凸極同步發(fā)電機(jī)，Y接線。電網(wǎng)線電壓，忽略電樞電阻，此時(shí)輸出為， (滯后)。若把功率因數(shù)提高到（滯后）并保持有功輸出不變，求勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)變成原來(lái)的百分之幾？解： 提高功率因數(shù)到并保持有功輸出不變，則第13章 自測(cè)題參考答案一、 填空題1準(zhǔn)整步、自整步； 2、之間；3時(shí)間相量與的夾角、空間矢量與的夾角； 4大、?。?5輸入功率（力矩）、勵(lì)磁電流；6增大、減??；7減小、降低；8增大、提高； 9負(fù)載性質(zhì)、勵(lì)磁

10、電流大小； 10.先減小后增大、增大二、 選擇題1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.三、 簡(jiǎn)答及作圖題1. 答：(1)驗(yàn)證發(fā)電機(jī)的相序；（2）將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組跨接一個(gè)倍于勵(lì)磁電阻的限流電阻形成閉合回路，以免電樞的沖擊電流在勵(lì)磁繞組中感應(yīng)很高的電動(dòng)勢(shì)而損壞繞組；（3）在無(wú)勵(lì)磁的狀態(tài)下，把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速（差值小于5%）；（4）合上發(fā)電機(jī)的并列開(kāi)關(guān)，并立即加上直流勵(lì)磁，依靠定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)形成的電磁轉(zhuǎn)矩將發(fā)電機(jī)拉入同步。2. 答：功率變化，勵(lì)磁電流不變時(shí)的相量圖如圖所示，其端點(diǎn)在以O(shè)點(diǎn)為圓心、為半徑的圓弧CD上。可見(jiàn)：功率逐漸增大時(shí)，功角增大、定子電流增大、功率因數(shù)先增大后減?。ㄓ蓽筮^(guò)渡到超前）。3. 答：勵(lì)磁電流增大、勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)增大、功角減小、定