2013-2014电机学课堂测验5-同步电机

重庆大学同步电机第1页共3页重庆大学电机学（1）课程试卷juan2013—2014学年第一学期开课学院：电气工程课程号：15012650考试日期：2013.12.27考试方式：考试时间：45分钟题号一二三四五六七八九十总分得分一、单项选择题（每小题2分，共20分）1．同步发电机的额定功率指额定状态下D。A．转轴上输出的机械功率；B．电枢端口输入的电功率；C．转轴上输入的机械功率；D．电枢端口输出的电功率。2．判断一台同步电机运行状态的依据是A。A．定子合成磁场与转子主极磁场的轴线位置关系；B．定子电压与电流的相位关系；C．空载激磁电势与定子电流的相位关系；D．空载激磁电势与定子电压的大小关系。3．在对称稳态运行时，凸极同步发电机参数大小的顺序排列为C。A．dqadaqaXXXXXR；B．addaqqaXXXXXR；C．dadqaqaXXXXXR；D．dadqaqaXXXXRX。4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时A。A．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数；B．气隙合成磁场的一个综合参数；C．电枢反应磁场的一个综合参数；D．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。5．同步补偿机的作用是B。A．补偿电网电力不足；B．改善电网功率因数；C．作为用户的备用电源；D．作为同步发电机的励磁电源。6．已知一台隐极同步发电机额定运行时的功率因数为0.8(滞后)，定子电流直轴分量与交轴分量之比为2，则该发电机的过载能力最接近于D。A．2.21；B．2.30；C．2.27；D．2.24。7．若电网的功率因数为0.75(滞后)，现欲将其补偿为功率因数等于1，则该如何调节同步补偿机B。A．增大励磁电流且增加原动机输入；B．仅增大励磁电流；C．减小励磁电流且减小原动机输入；D．仅减小励磁电流。8．并联于无穷大电网的同步发电机，若适量增大其原动机输入，则说法正确的是B。A．转速增大，输出功率增大，静态稳定性提高；B．转速不变，输出功率增大，静态稳定性降低；C．转速减小，输出功率减小，静态稳定性提高；D．转速不变，输出功率不变，静态稳定性降低。9．一台并联于无穷大电网的同步电动机，若增加励磁电流，发现电枢电流减小，则该电动机原来的运行状态为C。A．过励；B．正常励磁；C．欠励；D．无法确定。10．设一台隐极同步发电机的电枢电流落后于空载电动势30°时间相位角，则电枢反应磁场与转子励磁磁场轴线间的空间相位角为D。A．30°；B．60°；C．90°；D．120°。二、填空题（每空1分，共21分）1．水轮发电机转子结构一般为凸极式，产生的磁动势的波形为矩形波。汽轮发电机转子结构一般为隐极式，产生的磁动势的波形为阶梯波。2．一台隐极同步发电机，若其负载为感性，则其电枢反应的性质为交轴兼去磁电枢反应，此时电磁转矩方向与转子转速方向相反。3．一台空载运行的同步发电机，与其输入功率相平衡的损耗有转子铜耗、机械损耗、定子铁耗以及杂散损耗。命题人：组题人：审题人：命题时间：教务处制学院专业、班年级学号姓名公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊封线密考试提示1.严禁随身携带通讯工具等电子设备参加考试；2.考试作弊，留校察看，毕业当年不授学位；请人代考、替他人考试、两次及以上作弊等，属严重作弊，开除学籍。重庆大学同步电机第2页共3页4．一台同步发电机单机带负载运行，不接入电网。若其负载为感性，增大负载，则其端电压将减小；若其负载为容性，增大负载，则其端电压将增加。（填增加、不变、减小）5．同步发电机并网的条件是：（1）发电机相序与电网一致；（2）发电机频率与电网相同；（3）发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位相同。6．同步发电机在过励时向电网发出滞后的无功功率，产生直轴去磁的电枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收超前的无功功率，产生直轴助磁的电枢反应。（填助磁、去磁，超前、滞后）7．一组不对称的三相系统可以分解为三组对称系统，分别为正序系统、负序系统、零序系统。三、简答题（共29分）1．简述同步发电机功率角δ、功率因数角、内功率因数角0的含义，它们三者之间的关系是什么？(15分)答：同步发电机的功率角δ有双重含义，一是主极磁场B0轴线和电枢合成磁场Bu轴线之间的空间夹角（3分），二是激磁电动势0E相量和端电压U相量之间的时间相位差（3分）；功率因数角是端电压U和负载电流I之间的时间相位差（3分）；内功率因数角0是激磁电势0E和负载电流I之间的时间相位差（3分）；三者之间的关系为：0（3分）。2．一台隐极同步发电机与无穷大电网并联运行，输出额定功率时调节励磁电流使发电机的cos=1，忽略定子电阻，相量图如右所示。求：（1）保持有功功率不变，试画出发电机在欠励时的相量图。（7分）（2）若保持励磁电流不变，试画出减小有功功率输出时的相量图。（7分）答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。为了保持sin0seXUEmP不变、cos2mUIP不变，由于m、Xs与U不变，则E0sinδ与cosI不变，因此E0和I的终点轨迹分别为一条直线（3分）。在欠励情况下，励磁电流减小，E0减小、电流I的无功分量增大，相量图如图a所示（4分）。(2)励磁电流不变，则E0不变，因此E0的终点轨迹应为一个圆（2分）。减小有功功率输出时，由于m、Xs、U与E0不变，由sin0seXUEmP和cos2mUIP可知，sinδ减小、cosI减小，此外，随着功率角δ减小，同步电抗压降减小，电流I按比例减小（2分），相量图如图b所示（4分）。IUsjIX0E0EIsjIXIUsjIX0E0EIsjIX图a图b四、计算题（共30分）一台额定容量为62500kVA、额定电压为13800V（Y接）的水轮发电机接无穷大电网，已知8.0cosN(滞后)，15.1dX，7.0qX，*0aR。（1）当输出功率为10000kW、1cos时，试求：电枢电流实际值I（2分）；电枢电流标幺值I（2分），内功率因数角0（4分），功率角（2分），空载电动势标幺值0E（4分）；0EsXIjUI重庆大学同步电机第3页共3页（2）若保持此输出功率10000kW不变，当发电机失去励磁时，试求：空载电动势标幺值0E（2分），功率角（6分），输出最大功率时对应的功率角max（2分），能够输出的最大电磁功率P*emax（3分），画出此时发电机的功角特性曲线（3分）。解：（1）电枢电流：AAUPIN8.41811380031010000cos33（2分）额定电枢电流：AAUSINNN2614138003106250033（1分）电枢电流标幺值：418.80.162614NIII（1分）内功率因数角：q0sin0.160.70arctanarctan6.39cos11IXUU（4分）功率角：06.3906.39（2分）空载电动势：0dcossin1.014EUIX（4分）（2）当发电机失去励磁时，有0fI，所以00E。（2分）此时ee100000.1662500NPPS电磁功率标幺值：220edqdqd1111sinsin2sin222EUUUPXXXXX（2分）故2qd11sin20.162UXX16.02sin15.117.0121（2分）解之得功率角46.17（2分）失磁后，输出最大功率时有maxsin21，此时功率角max45（2分）所以有最大输出功率标幺值：2emaxqd110.282UPXX（3分）此时发电机的功角特性曲线如下（3分）090°45°P*e0.28