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第六章 同步电机
一、填空
1. ★在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。 2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
3. ★同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。
4. ★同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和
空间夹角。
5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使Xq和Xd将 。 6. 凸极同步电机气隙增加使Xq和Xd将 。
7. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。
二、选择
1. 同步发电机的额定功率指（ ）。
A 转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率；
C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。
2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性cos??0.8，则其电枢反应的性质为（ ）。
A 交轴电枢反应； B 直轴去磁电枢反应；
C 直轴去磁与交轴电枢反应； D 直轴增磁与交轴电枢反应。 3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ ）。
A 漏阻抗较大； B 短路电流产生去磁作用较强； C 电枢反应产生增磁作用； D 同步电抗较大。
4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ ）。
A X??Xad?Xd?Xaq?Xq； B Xad?Xd?Xaq?Xq?X?； C Xq?Xaq?Xd?Xad?X?； D Xd?Xad?Xq?Xaq?X?。 5. 同步补偿机的作用是（ ）。
A 补偿电网电力不足； B 改善电网功率因数；
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C 作为用户的备用电源； D 作为同步发电机的励磁电源。
三、判断
1. ★负载运行的凸极同步发电机，励磁绕组突然断线，则电磁功率为零 。 （ ） 2. 同步发电机的功率因数总是滞后的 。 （ ） 3. 一并联在无穷大电网上的同步电机，要想增加发电机的输出功率，必须增加原动机的输入功率，因此原动机输入功率越大越好 。 （ ） 4. 改变同步发电机的励磁电流，只能调节无功功率。 （ ） 5. ★同步发电机静态过载能力与短路比成正比，因此短路比越大，静态稳定性越好（ ） 6. ★同步发电机电枢反应的性质取决于负载的性质。 （ ） 7. ★同步发电机的短路特性曲线与其空载特性曲线相似。 （ ） 8. 同步发电机的稳态短路电流很大。 （ ） 9. 利用空载特性和短路特性可以测定同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗（ ） 10. ★凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。 （ ） 11. 与直流电机相同，在同步电机中，E?U还是E?U是判断电机作为发电机还是电动机运行的依据之一。 （ ）
?与I?电枢电流同相时，其电枢反应的性质为直12. ★在同步发电机中，当励磁电动势E0轴电枢反应 。
（ ）
四、简答
1. ★测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降至0.95n1，对试验结果有什么影响？
2. ★为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不用电枢旋转式？ 3. ★为什么同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大？ 4. ★同步发电机电枢反应性质由什么决定?
5. 试述直轴和交轴同步电抗的意义？如何用试验方法来测定？
6. ★凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗Xad大于交轴电枢反应电抗Xaq？ 7. ★为什么同步发电机的短路特性是一条直线？
8. ★在直流电机中，E?U还是E?U是判断电机作为发电机运行还是电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗？
9. ★什么是同步电机的功角特性？?角有什么意义？
10. ★一般同步发电机三相稳定短路，当Ik?IN时的励磁电流Ifk和额定负载时的励磁电流IfN都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取未饱和值而后者取饱和值？为什么
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Xd一般总是采用不饱和值？
11. ★同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？
12. ★同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是怎样的?转子表面某一点的气隙磁通
密度大小随时间变化吗?定子表面某一点的气隙磁通密度随时间变化吗?
五、计算
1. ★有一台三相汽轮发电机，PN?25000kW，UN?10.5kV，Y接法，cos?N?0.8（滞后），作单机运行。由试验测得它的同步电抗标么值为Xs?2.13。电枢电阻忽略不计。每相励磁电动势为7520V，试求分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢反应的性质：
(1) 每相是7.52?纯电阻； (2) 每相是7.52?纯电感； （3）每相是(7.52?j7.52)?电阻电容性负载。
2. ★有一台PN?25000kW，UN?10.5kV，Y联接，cos??0.8（滞后）的汽轮发
*?与I?的夹角电机，Xs?2.13，电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电动势E0及E0*?。
3. ★有一台PN?725000kW，UN?10.5kV，Y接法，cos?N?0.8（滞后）的水轮
**?与I?的发电机，Ra?0，Xd?1，Xq?0.554，试求在额定负载下励磁电动势E0及E0*夹角。
4. ★★有一台三相1500kW水轮发电机，额定电压是6300V，Y接法，额定功率因数，已知额定运行时的参数：Xd?21.2?，Xq?13.7?，电枢电阻cos?N?0.8（滞后）
可略去不计。试计算发电机在额定运行时的励磁电势。
5. ★★有一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标幺值分别等于
??Xd?1.0,Xq?0.6，电枢电阻可以忽略不计。试计算发电机的额定电压，额定容量，*cos??0.8（滞后）时发电机励磁电动势E0。
6. ★有一台PN?25000kW，UN?10.5kV，Y接法，Cos?2?0.8（滞后）的汽论发
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电机，其同步电抗标么值为xt*?2.13，试求额定负载下发电机的励磁电势E0，ra*?0。
E0与U的夹角以及E0与I的夹角。
7. ★有一台PN＝72500kw，UN＝10.5kV，Y接，Cos?N?0.8 滞后的水轮发电机，参
?数为：x?忽略电枢电阻。试求额定负载下发电机励磁电势E0和E0d?1，xq?0.554，
与U的夹角。
8. ★★有一台汽轮发电机数据如下：SN?31250KVA，UN＝10.5kV（Y接法），
，定子每相同步电抗xt?7.0?，而定子电阻忽略不计，此发电Cos?N?0.8（滞后）
机并联运行于无穷大电网。试求：
（1） 当发电机在额定状态下运行时，功率角?N，电磁功率Pem。
（2） 若维持上述励磁电流不变，但输入有功功率减半时，?N，电磁功率Pem，
Cos?N将变为多少？
（3） 发电机原来在额定运行时，现仅将其励磁电流加大10％，?N，Pem，Cos?N，
I将变为多少？
9. ★★一台Y接法水轮发电机进行转差率试验，数据如下：Umax?3300V，
Imin?182A，Umin?3100V，Imax?250A，阻抗基值为13.9?。试求：
（1） 直轴同步电抗和交轴同步电抗的标幺值；
（2） 额定负载且功率因数为0.8（滞后）时的励磁电动势和功角：
*10. ★★一台隐极同步发电机，在额定电压下运行，Xs?2，Ra?0，试求：
*(1) 调节励磁电流使用额定电流时，cos??1，空载电动势E0是多少？ *(2) 保持上述E0不变，当cos??0.866（滞后）时，I是多少？
*11. ★★有一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标幺值分别等于Xd?1.0，
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*cos??0.8电枢电阻可以忽略不计。试计算发电机发出额定电压，额定千伏安，Xq?0.6，*（滞后）时发电机的励磁电动势E0，并作出相量图。
同步电机习题
