(整理)同步發(fā)電機習(xí)題

1、三、作圖題1、當(dāng)一臺隱極同步電機發(fā)出有功功率，同時發(fā)出純感性無功功率時，分別按電 動機慣例和發(fā)電機慣例畫出電動勢相量圖2、作出凸極發(fā)電機的電動勢相量圖 P2523、 畫出隱極同步發(fā)電機的電動勢相量圖和等效電路圖。P2474、 作出同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性。P2675、作出同步發(fā)電機的V形曲線，并說明其特點。P293四、簡答題1、簡述同步發(fā)電機的工作原理。2、簡述同步發(fā)電機用相燈法并網(wǎng)時，條件不滿足時所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，應(yīng)采取的措 施。 頻率不等時，三個相燈將呈現(xiàn)著同時暗，同時亮的交替變化現(xiàn)象。這時， 只要調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速；電壓不等時，相燈沒有絕對熄滅的時候，而是在最亮和 最暗范圍閃爍。這時，只要

2、調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，使它們的電壓相等；相序不 等時，相燈不一樣明暗，并出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這時，只要把發(fā)電機接到并聯(lián)開關(guān)的 任兩根線互相對調(diào)一下接頭：相角不等時，相燈不會熄滅，這時，只要把發(fā)電機 和原動機轉(zhuǎn)速稍為調(diào)節(jié)一點，直到三個相燈都熄滅。3、簡述同步發(fā)電機用燈光旋轉(zhuǎn)法并網(wǎng)時，條件不滿足時所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，應(yīng)采取 的措施。3、簡述同步發(fā)電機采用自同步法合閘的操作過程。事先校驗好發(fā)電機的相序，啟動發(fā)電機后，把轉(zhuǎn)速調(diào)到接近同步速。不加勵 磁（勵磁繞組經(jīng)限流電阻短路），合上并聯(lián)刀閘，再立即加勵磁，靠定轉(zhuǎn)子之間 的電磁力，自動牽入同步。這種方法的優(yōu)點是操作簡單迅速， 不需增加復(fù)雜的并 聯(lián)裝置，缺點是合閘后，

3、有電流沖擊。4、同步發(fā)電機并聯(lián)合閘的條件？若四個條件中有某一個不符合時，應(yīng)采取什么 措施使之滿足并聯(lián)條件。并聯(lián)運行的四個條件是發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率，電壓幅值，電壓相序及電壓的 初相角分別相同，并聯(lián)條件中的某一個不符合時，并網(wǎng)時會產(chǎn)生很大的電流沖擊。發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率不等時應(yīng)調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速，電壓大小不等時應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā) 電機的勵磁電流，相序不一致時應(yīng)將發(fā)電機接至并聯(lián)開關(guān)的任意兩根線互相對調(diào) 初相角不同時，應(yīng)調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速。5、 一臺并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運行的同步發(fā)電機，其電流滯后電壓，若逐漸減小其 勵磁電流，試問電樞電流如何變化？并聯(lián)運行時，若電樞電流滯后于電壓，則發(fā)電機發(fā)出感性無功功率。減小勵 磁電流

4、if時，發(fā)電機發(fā)出的有功功率不變（不計電樞電阻）。因此，電樞電流I 變化的軌跡是垂直于U的直線。隨著if的減小，I由滯后于U變?yōu)榕cU同相； 若進一步減小if , I將超前于U。I的有效值，在I滯后于U時隨if減小而變??； 在I超前于U時，則隨if的減小而增大。& 一臺與電網(wǎng)并聯(lián)運行的同步發(fā)電機，僅輸出有功功率，無功功率為零，這時 發(fā)電機電樞反應(yīng)磁動勢的性質(zhì)是什么？此時sin © =0，即© =0 I與U同相 畫出電動勢相量的圖可知 此時電樞反應(yīng) 的磁動勢性質(zhì)為直軸去磁磁動勢和交軸磁動勢。為什么當(dāng)cos滯后時，電樞反應(yīng)在發(fā)電機的運行里顯示出去磁作用；而在電動機中起增磁

5、作用？因為在發(fā)電機和電動機中，電流I的正方向規(guī)定得正好相反，如圖19-1(a)，(b)所示。在發(fā)電機中，正的I產(chǎn)生正的電樞反應(yīng)磁動勢 Fa ；而 在電動機中，正的I產(chǎn)生負的電樞反應(yīng)磁動勢 Fa。因此，當(dāng)COS ©為滯 后即I滯后于U時，在發(fā)電機中Fa起去磁作用，在電動機中Fa則氣增 磁作用，相應(yīng)的時空-矢量圖分別如圖19-1 ( C) (d)所示7、 同步電動機欠勵運行時，從電網(wǎng)吸收什么性質(zhì)的無功功率？過勵時，從電網(wǎng)吸收什么性質(zhì)的無功功率？同步電動機欠勵，過勵運行時，分別從電網(wǎng)吸收感性和容性無功功率。8、 并聯(lián)于電網(wǎng)上運行的同步電機， 從發(fā)電機狀態(tài)變?yōu)殡妱訖C狀態(tài)時， 其功率角&quo

6、t;電磁轉(zhuǎn)矩T、電樞電流I及功率因數(shù)cos 各會發(fā)生怎樣的變化？功率角B和電磁轉(zhuǎn)矩T先都逐漸減小，減為零后，再隨負載增加而反向逐漸 增大。隨著B減小，電樞電流I和功率因數(shù)cos©的值也減小。當(dāng)B減至零時， I的值達到最小值，cos © =0，即卩© =90°。之后，隨著B反向增大，I和cos © 的大小又都增大，但cos ©符號與原來發(fā)電機時的相反，即仍采用發(fā)電機慣例時， 有©90°，而無功功率的性質(zhì)(感性或容性)未變。9、并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運行的隱極同步發(fā)電機，當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)電機有功功率輸出而保 持無功功率輸出不變時，功

7、率角及勵磁電流是否變化？電流和空載電動勢的變化 軌跡是什么？調(diào)節(jié)有功功率P時，功率角B要隨之變化，無功功率 Q也隨之變化。要保 持無功功率Q不變，就必須同時調(diào)節(jié)勵磁電流if。不計電樞電阻，要使無功功 率Q不變，則應(yīng)Isin ©二常數(shù)，因此電樞電流I的軌跡是一條平行于U的直線， IXcsin ©也為常數(shù)，因此Eo的軌跡是一條與U垂直的直線，與jlXc的軌跡相同。 I 與 Eo 的 變 化 軌 如 圖 18-1 所 示 。氏的軌跡圖 18-110、并聯(lián)在電網(wǎng)運行的同步發(fā)電機，當(dāng)保持勵磁電流不變時，調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出的有功功率，輸出無功功率變不變？試問電流和空載電動勢變化規(guī)律是什么？

8、If不變時，Eo不變，調(diào)節(jié)有功功率時，功率角B就要改變。由于 Eo的軌跡是一個圓弧，U不變，因而JIX的軌跡也是一個圓弧，則 I的軌跡也是一個圓弧，相應(yīng)的電動勢相量-L C r _ 垃圖如圖18-2所示，電流I的軌跡可由求出 從圖可以看出，隨著有功功率的變化，0角要變化，隨之0角要變化，I變化，Icos $變化Isin $也變化，也就 是說，無功功率的大小會變化，性質(zhì)也可能改變。m 12五、計算題1、有一臺隱極同步發(fā)電機帶三相對稱負載，cos -1此時，U =UN,I = IN若該電機的屮Eo6附)6故21X13EoX.-：=0.15,Xa =0.85電樞電阻略去不計。用時間相量求出空載電動勢

9、2、一臺三相星形聯(lián)結(jié)1500KW 的水輪同步發(fā)電機，額定電壓6300V,額定功率因素cos N =0.8 （滯后）,已知它的參數(shù)Xd =21.3jXq =13.7門忽略電樞電阻 試求:1 Xd和Xq的標(biāo)么值2畫出電動勢相量圖;3計算額定負載時的電動勢16-12 一臺隱極同歩發(fā)電機帶三相對稱負載山0呼廠1,此時端電壓電樞電 H和若知該電機的X-0J5.X0.85您略定子電齟用時間相供圖求出空載電動 勢及事角各為多大？一曲 岐解:已知q嚴曄=】；則r = i j = lif薩Q*于是*/X產(chǎn)/Xd = IX0.85=0*851 :-嚴/兒+丿凡=05+085 = 1畫出時間相It圖，如圖1645所

10、示根據(jù)以上數(shù)抵可 得:鉀 /T"=45 Ei與F的夾角為I釜0.15 c冷arctan 気-arctan r 53u1所以0=申"& 5臚=45匕853壬36MF解；"）先求阻抗甚tfl "星形聯(lián)結(jié)時"所VI15°°- l«75(kVA)d）額定負載時的電動勢相嚴圖如圖16-18所示.其中，0 = arctan上狀gj魚=穌窗皿憶耗好，九眾3,irft爲(wèi)=當(dāng) 168<n)s 2M68=lb°°6F由 已知ISOOkW J/.v =.cos- 0. 8 滯詩得?> y =-=c

11、osy 0. 8(3)=arccosO. 8 = 36* 87"Id Xsin57* 32° = 0 8417E° =/dXd+(7co 客(0舸)=0 8417XL 006 4-lXcos(57* 32° 36 87°) -1.7838所以相電動勢為733、已知一臺4極隱極同步電機，端電壓 U 1.I - 1, Xc =1.2,COS （滯后），忽略定2一 1子電阻，勵磁磁動勢幅值為Ffi電樞反應(yīng)磁動勢的幅值FaFf1，試用時空相一矢量圖求2L LL出合成磁動，試用時空相一矢量圖求出合成磁動勢F、.與Ffi的 夾角和空載時電動勢 EoStfa

12、rccos r=30c, I Xc=IXL 21- 2l.可先作出各時間相氟根據(jù)F”超前E，3只與/同相位占化專F-町作出各磁動勢矢配所作的時空相-矢量圖如圖恰21所示由圖可得0 詡+ 尸問 an 毘衆(zhòng)3®JXh2+IX0.5= 63“所以40-尸 63°-3=33°cos63e-L908從矢最圖可以看出爲(wèi)與代的夾角為9+0+尸艸+腔=1531對于幾與兒構(gòu) 成的三角形（二者的夾角為小，有$詭（153"護）sin曲于F嚴扛二,因此有即則所以sin（153fl 卩）二闊卅sin!53°cos 'cosl53°sinf2sinf51

13、53"2+cosl53- = 040938y = arctan0.40938-22.26*4、一臺11 KV、50HZ、4極星形聯(lián)結(jié)的隱極同步發(fā)電機，同路電抗Xs =12"不計電樞電阻，該發(fā)電機并聯(lián)于額定電壓的電網(wǎng)運行。輸出有功功率3MW，功率因素為0.8（滯后）（1）求每相空載電動勢 E0和功率角v（2 ）如果勵磁電流保持不變，求發(fā)電機不失去同步時所能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。解上已知輸岀有功功華 凡= 3MW.g呼：=J丄滯后，則p 36.87%*0電流為3X 10"1 = 7tlcosp= /Tx 11X13JXO.S I卅阿"相電壓為圖廠兀十*呼S2X

14、 12+6350. S5XO.6&350. 85X0, 8-1- 21490=50+ 54"&=電 卩=56 51"3& 87=13* 6廠嚴 Ug普 5350.X0 “沖 “”、CGS050*54另解：設(shè)" = 6350.則 7 = 196. 82Z-36.37°A,£. = U + /Xt = 6350. 85 + j 196. 82-36. 37°X12= 7994. 4ZI3. 6嚴VEO= 7994V-13* 6廠.(2M = 9(T時有最大電磁轉(zhuǎn)矩為1 3 KJJ p 3E.U2,3X7994X63

15、50, 85”心葉小 vX- - 8O8O4- 7(N * m?2jtX 50125 一臺隱極同步發(fā)電機并聯(lián)運行，已知也卄于（滯后）忽略定子繞組電阻現(xiàn)調(diào)節(jié)原動機使有功輸出增加一倍.同時調(diào)節(jié)勵磁電流其增加 20%,試 求：（1）畫出調(diào)節(jié)后的電動勢相量圖說明無功功率輸出是增加還是減小了？匕二£牌ggp1 X 1 X 2 =宀866而l X.=X I =l,r=hrt岀此時的電動勢相址圖.如圖18-5中虎線所示.口丁以首出;F=30S E = 2CrcasZ?= /T現(xiàn)住右功功率增加一倍、勵磁電流增加20%.則有功功率和電磁功率血為尸2 =廠,刷=2巴=9 乂 2= v3 1*732 2空

16、載電動勢變?yōu)镋 - L 2E&=L2X /T=2. 078且應(yīng)冇空“即少亠5乩$獷作岀此吋的電動掙相鈦圖如圖18 S中實線所樂.叮求出有功增加后的電樞電流廠rx,二丿怎尸+u-述心co卅- ； =而薩卜 1 廣一2x2* Q78 X1 XQg 56. 44* 738由 2U_ Zcosj -U rcosf/ 叮求得cos = jfcos= X -p- = 0. 99fi6刀則 0 = 4.74“宀 /Q）無功功率的變化町由1估0 4細n平相7 比較而得知：/ sin 1, 738sin4- 74° = 0, 1436Zsin IX sin30o = 0, 5因此無功功率減小了

17、*6、一臺與無限大電網(wǎng)并聯(lián)的三相6極同步發(fā)電機，定子繞組星形聯(lián)結(jié),Sn =100kVA,UN =2300V,f =60Hz，Xs =64.1忽略電樞電阻，已知空載時，勵磁電流 為23A，此時發(fā)電機的輸入功率為 3.75KW,設(shè)磁路線性,求:當(dāng)發(fā)電機輸出額定電流、功率因素COS =0.9 （滯后）時，所需勵磁電流為多少？發(fā)電機的輸入功率是多少？（2）當(dāng)發(fā)電機輸出每相電流為 15A，且勵磁電流為20A時，發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩 T和過載能力 m是 多少h空載時，笈電機的輸人功耶等于空栽損耗知即=3 75kW.門空載時.勵磁電流為f=2-lS27*9（V）/J /T額定運行時，電樞電流為I 耳=-a 4尊

18、 | n. /Til -/T X 2300護=arccos0. f) = 25. 84，J * siny?- (X 4359空載相電動勢為E： ljuyx嚴=71327* 9r+(25- 1X64-4)Z+2X 1327/9X25*TX64* 4sin25. 84a= 2499, 16( V)由丁磁路線性，因此所蠱的勵磁電流為亠叵不計電樞電隔時輸人功率為廠】=卩礦» pa二H +衛(wèi)口一 S曲G莒曠+ po=100XQ. 9+3. 7503, 75(kW)<2V- 20A時空栽電功勢變?yōu)?#163;；= f-E0 = ：X 1327.91154* 7(V) %23輸出每相電流為/

19、=15A時JXr= 15X64. 4=966%則1154, 7=4-1327-93-965?2X 1154. 7 X 1327. 9-0. 705496*- 45. 13sintf- 0. 7087j 暑口= I*門=垃=込學(xué) ° = 125. 66(rad/s)P JJ25> 66= 402. 84(N * m)T= 竽訕=4x14X0.70877、臺汽輪發(fā)電機數(shù)據(jù)如下：Sn =31250kVA,UN = 10500V,C0Sn = 0.8(滯后),Xc =701 ，此發(fā)電機并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運行，(1) 發(fā)電機額定負載時的功率角 春，電磁功率Pm，過載能力km為多大？(2)

20、這臺發(fā)電機如有功輸出減小一半， 勵磁電流不變，求二,Pm及功率因數(shù)問 輸出的無功功率怎樣變化？務(wù)= 35. 93*»= 25000k W . = L 7解：勵礎(chǔ)電流不變+則町粘變冷11題數(shù)據(jù)刃求岀和電壓與空載電動勢為110500 I F mi = 嚴/3 J 36062. 2<V)6062n35?93fl 1639&駅”)由于有功功率輸出減少一半肉此.!=尸劇=| X 25000= !25OO(kW)因E,.不變,則山須減小一半即珀ng -yain*Xsin35* 0u°. 29339£ £即有功功率輸岀減小一半后，存=17* 06

21、6;/Xt =- ZEJLJO=薩死需尹32忝碩7 (i06272tosl7? 06°= 1G75L4(V)r二令二 L°Z|L* = 153乩 9(A)p： rM12500X103e 一*W-疋7 = 3丙二 3X6062,2X 1535.9 =僅的心所以尸63* 42円上題中額定運行時的無功功率為Qx = S.vsinfl=312SOX 0,= l8750(kvar)本題中的無功功率為Q =3t?/sin-3X6062- 2X 153久 9XHM3. 4曠 =24980.6(kvar>町見無功功率比額定運行時增大了Q -Qw=24980. 6 187506230,

22、 6(kvar)8、一臺同步發(fā)電機的參數(shù)，用標(biāo)么值表示時為：Xd二0.9, Xq= 0.6。試求：該機在額定電壓下供給額定電流，且Cos' = 0.8 (滯后)時的電壓調(diào)整率。(電樞電 阻略去不計)tan© =(l*Xq*+U*sin © )/(U*cos © )= ld*=l*sin ©Eo*=U*(書-© )+Id*Xd*=n =( Eo*- U*) / U*= 9、有一臺三相凸極同步發(fā)電機，其直軸和交軸同步電抗標(biāo)么值分別等于 Xd = 1.0,Xq = 0.6,電樞電阻可以忽略不計。試求發(fā)電機發(fā)出額定電壓、額定功率、Cos=0.8

23、 （滯后）時發(fā)電機勵磁電勢的標(biāo)么值 Eo，并作出相量圖。10、 一臺 Pn = 725000kW, Un = 10.5kW,Y接法，CosN = 0.8 （滯后）的水輪發(fā)電機，其同步電抗的標(biāo)么值為：Xd = 1, Xq = 0.554,忽略電樞電阻。試求額定負載下發(fā)電機勵磁電勢E。, E。與U的夾角。11、隱極同步發(fā)電機 Sn = 31250kVA , Un = 10.5kV （Y接法）,Cosj = 0.8 （滯后），定子每相同步電抗Xc = 7Q ,定子繞組電阻忽略不計，發(fā)電機與無窮大電 網(wǎng)并聯(lián)運行。試求：發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時的功角V，電磁功率PM，每相感應(yīng)電勢E o ；發(fā)電機在額定狀

24、態(tài)下運行，求將其勵磁電流加大10 %時八Pm , Cos 和定子電流I。（設(shè)磁路不飽和）。解:調(diào)節(jié)勵磁電梳時電磁功率不變不計電樞電臥®|輸出的有功功率不變，即% = P;25000kW.勵磁電詭增大10%后我/電增大10%,E卩E.= L 1E=L IX l«398h-18038.7（V）因幾不變則E劇皿=常數(shù).即Epsinff呂 iti0=sin35. 93*0* 53345則有所以/X.亠 a/e：H廠一2EJ7ws/ino'3 7r 6麗2了可乂?如呂拆額砒飛匕虛立衛(wèi)彳- 13310 0（ V）- 1901-UA)-0, 723匕25000X103cospr 麗=3X6062. 2X 1901. 4爭=43. rQ = 3t7siii-3X6062. 2 X L9OU4Xsin43. ?*“23890> ?(kvar)因此輸出的無功功率增大了Q-Gy-23890* 7- 18750 = 5140. 7(kvar)1