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?、I?的轨迹，说明： 电阻），并画出E0（1） 保持励磁不变，调节有功，?角及输出无功是否改变？
（2） 保持有功输入不变，调节励磁，?角及输出有功是否改变？ （3） 保持输出有功不变，调节有功，?角及励磁电流是否改变？
三、计算题
1 有一台两极50Hz汽轮发电机数据如下：
SN=31250kVA，UN=10.5Kv(Y接法)，cos?=0.8(滞后)，定子每项同步电抗xs=7.0?（不
饱和值），而定子电阻忽略不计，此发电机并联运行于无限大电网，试求： （1） 当发电机在额定状态下运行时，功率角?N，电磁功率PN，同步转矩系数
载能力km为多大？
（2） 若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半时，?、PM同步转矩系数
dTM，过d?cos?将变为多少？输出无功功率将怎样变化？
dTM及d?（3） 发电机原来在额定状态下运行，现在公将其励磁电流加大10%，?、PM、cos?和2
I将变化为多少？
一台5000Kw、13800V（Y接法）、cos?=0.8(滞后)的水轮发电机并联于一无限大电网
??上，其参数为ra?0，xd=11.15, xq=0.7并假定其空载特性为一直线，试求：
（1） 当输出功率为10000Kw, cos?=1.0时，发电机的励磁电流if及功率角?0 （2） 若保持此输入有功功率不变，当发电机失去励磁时，?=？cos?=？ 3
一个三相对称负载与电网以及一台同步发电机并联，如图3-6所示，已知电网电压为
?380V，线路电流Ic为50A，功率因数cos?=0.8(滞后)，发电机输出电流I为40A，功率因数为0.6(滞后)。求：
（1） 负载的功率因数为多少？
（2） 调节同步发电机的励磁电流，使发电机的功率因数等于负载的功率因数，此时发电
机输出的电流I为多少？又此时从电网吸收的电流Ic为多少？
答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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Ic电网I负载GS3~
图36
习题二十二 同步电动机和同步调相机 一、思考题 1
从同步发电机过渡到电动机时，功率角?，电流I，电磁转矩TM的大小和方向有何变
化？
2 分别按电动机惯例与发电机惯例画出同步电机在下列运行状态下的电动势相量图； （1） 发出有功功率和电感性无功功率； （2） 发出无功功率和电容性无功功率； （3） 吸收有功功率和发出电感性无功功率； （4） 吸收有功功率和发出电感性无功功率；
3 已知一台同步电机的电压、电流相量图如图37所示 ：
（1） 若此相量力是按发电机惯例画出，判断该电机是运行在发电机状态还是在电动机状
态，是运行在过励还是欠励状态？
（2） 若此相量图按电动机惯例画出，重新回答（1）中的问题。
U150I
4
图37
为什么当cos?落后时，电枢反应在发电机的运行里显示出去磁作用；而在电动机中起
助磁作用？
5 为什么反应式同步电动机必须做成凸极式的才行？它建立磁场所需的励磁电流由什么供给？它是否还具有改善电网功率因数的优点？能否单独作发电机供给电阻或电感？为什么？
6 一水电站供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台同步调相机，问此机应装在发电大崄这是装在离用户不远的变电站内？为什么？
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二、计算题 1
一台三相同步电动机的数据如下：额定功率PN=2000kW，额定电压UN=3000V(Y接)，
额定功率因数cos?=0.90(超前)，额定效率?N=0.8，同步电抗为xs=1.5?，忽略定子电阻ra。当电动机的电流为额定值，cos?=1.0时，励磁电流为5A，如果功率改变，电流变为0.9IN，
cos?=0.8(超前),求此时的励磁电流（设无载特性为一直线）
2
三相隐极同步发电机额定容量SN=60Kva,Y联结，电网电压UN=380V，xs=1.55?。当
电机过励、cos?=0.8（滞后），S=37.5kVA时， （1） 作相量图，求E0、?（不计ra）
（2） 移去原动机，不计损耗，作相量图，求I；
（3） 用作同步电动机时，PM同（1），If不变，作相量图；
（4） 机械负载不变，PM同（1），使cos?=1，作相量图，求此时电动机的E0。 3 某工厂变电所变压器的容量为2000Kva,该厂电力设备的总负载为1200kW，cos?=0.65（滞后）; 今欲添一台500kW，cos?=0.8(超前), ?=95%的同步电动机，问当电动机满载时全厂的功率因数是多少？变压器过载否？
4 一台隐极同步电动机拖动一负载，在额定功率及电压下其功率角?=30?，现因电网发生故障，它的端正电压及频率都下降了10%，求： （1） 若此负载为功率不变型，?=？ （2） 若此负载为转矩不变型，?=？
5 一个1000Kw, cos?=0.5（滞后）的感性负载，原由一台同步发电机单独供给，现为发送功率因数，在负载端正并联一台同步调相机，求：
（1） 发电机单独供给此负载需求要多大容量（千伏安）？
（2） 如利用同步调相机来安全补偿无功功率，则调相机的容量与发电机的容量各为多
少？
（3） 如果只把发电机的cos?由0.5(滞后) 调到0.8(滞后)时，则此时调相机与发电机的容量又各为多少？
（4） 如果提高发电机的cos?到0.9(滞后)与1.0时，调相机与发电机的容量又各为多少？ 并与（3）比较其容量。
习题二十三 同步发电机的不对称运行 一、思考题
1 当转子以额定转速旋转时，定子绕组通往负序电流后，定子绕组与转子绕组之间的电磁联系与通入正序电流时有何区别？
2 有两台同步发电机，定子的材料，尺寸和零件都完全一样但转子材料不同，一个转子的磁极用钢板叠成，另一个为实心磁极（整块锻钢），设两者都没有装阻尼绕组，问哪太电机
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的负序电抗小些？ 3
为什么零序电流只建立漏磁通以及三和三的奇数倍数次谐波磁通？为什么x0< x??
二、计算题
1 一台三相同步发电机，在空载电压为额定植的励磁下作短路试验，结果如下：Ik3=0.9，
**Ik2=1.2，Ik1=1.9。试求x1、x2和x3值。在计算中电阻忽略去不计。
*2 一台同步发电机定子
1UN的恒定三相交流电压，转子励磁绕组短路。当转子向一个方向5以同步速旋转时测得定子电流为IN，当转子向相反方向以同步速旋转时测得定子电流为
1IN。如忽略零序阻抗，试求该发电机在空载电压下发生机端持续三相、二相、单相短路5时的稳态短路电流值（用标幺值表示）为多大？
3 有一台三相同步发电机额定数据如下：SN=500kVA, UN=6300V(Y接)，cos?N=0.8(滞
*****后)，nN=750r/min,f=50Hz。参数为xd=1.31，xq=0.77 ,x?=0.103, xd=0.30, x2=0.48。在空
载且E0=1.1UN时发生现两线间短路。试求：线与线间的稳态短路电流及各相、线电压。 4 已知一三相同步发电机的励磁电动势EA和各序电抗x1、x2、x0，试用对称分量法求出定子绕组两相并联再和一相串联后带单相负载ZL（如图）时的各大相电压和电流。
AUAIBBUBIC图38
习题二十四 同步发电机的三相突然短路 一、思考题
1 三相突然短路时，各绕组的周期性电流和非周期性电流如何出现？在定、转子绕组中，它们的对应关系是怎样的？在什么情况下定子某相绕组中非周期性电流最大？ 2
IAUCIACZL
??，x2，x0。 ?，xd??，xq试按数值的大小排列同步电机的各种电抗x?，xd，xq，xd答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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3 三相突然短路时，定、转子各大分量电流为什么会衰减？衰减时哪几个分量是主动的？哪几个是随动的？ 4 三相突然短路时，定子各相电流周期分量的起始什与转子在短路发生瞬间与定子绕组的相对位置有关，那么与它对应的转而子绕组中的非周期性分量幅值是否也与此位置有关。为什么？
二、计算题
*??=0.208, xd???=0.126, Td?=0.74, Td??=0.093, 1 一台汽轮发电机有下列数据：xd=1.62, xdTa=0.132。设设机在空载额定电压下发生三相机端短路，试求？
（1）
（2） （3） （4） 2
在最不得情况下的A相定子突然短路电流表达式； 最大瞬时冲击电流；
在短路后经过0.5秒时短路电流瞬时值； 在短路后经过3秒时的短路电流瞬时值。
一台汽轮发电机SN=31250kVA,UN=6300V,，Y接法，cos?N=0.8（滞后），由示波图
得到空载电压为额定电压下三相突然短路时定子电流周期性分量包络线议程为
i?14200e?，xd??，及xd； 试求：（1）xd（2）Td??与Td?；
?t0.145?15350e?t1.16?2025A
（3）由同一示波图上求得A相定子电流非周期性分量议程为 i?27300e试求短路初瞬间主极轴线与A相轴线的夹角?0和时间常数Ta值。
?t0.210
Ⅳ 异步电机
习题二十五 异步电机的基本工作原理 一、思考题
1 试述异步电动机的基本工作原理。异步电机和同步电机的基本差别是什么？
2 什么叫转差率？为什么异步电机运行必须有转差？如何根据转差率来判断异步电机的运行状态？
3 一台接在电网上的异步电机，假如用其他原动机拖动，使它的转速n高于旋转磁场的速度n1，示意图如图39所示。试画上转子导条中感应电动势和有功电流的方向。以及这时转子有功电流与磁场作用产生的转矩方向。说明如把原动机去掉，异步电机的转速n能否继续大于n1，为什么？
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