《電機學(xué)》各章練習(xí)題與自測題帶答案 (12)

1、第12章 思考題與習(xí)題參考答案12.1 試比較同步發(fā)電機帶三相對稱負載時電樞磁動勢和勵磁磁動勢的性質(zhì)，它們的大小、位置和轉(zhuǎn)速各由哪些因素決定? 答：電樞磁動勢和勵磁磁動勢的比較見下表：磁動勢來源性質(zhì)轉(zhuǎn)速大小幅值位置電樞磁動勢（定子磁動勢）是定子三相繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的。是交流旋轉(zhuǎn)磁動勢，本身就是旋轉(zhuǎn)的，稱為電氣旋轉(zhuǎn)磁動勢。同步轉(zhuǎn)速：當(dāng)某相電流達到最大值時，基波幅值就轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上。勵磁磁動勢（轉(zhuǎn)子磁動勢）是轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流電流產(chǎn)生的。是直流恒定磁動勢，本身并不旋轉(zhuǎn)，在原動機的拖動下隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)，故稱為機械旋轉(zhuǎn)磁動勢。隨著轉(zhuǎn)子一起以同步速n1旋轉(zhuǎn)。因為原動機以同步速拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的

2、。無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到什么位置，基波幅值始終處在鐵心磁極軸線處。12.2 同步發(fā)電機電樞反應(yīng)性質(zhì)主要取決于什么? 若發(fā)電機的同步電抗標(biāo)么值，則在下列情況下電樞反應(yīng)各起什么作用?(1)帶電阻負載；(2)帶電容負載， (3)帶電感負載。答：電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于負載電流與勵磁電動勢的相位關(guān)系，或者說取決于負載的性質(zhì)。（1）帶電阻負載時，由于同步電抗的存在，負載性質(zhì)呈阻感性，故電樞反應(yīng)起交磁和直軸去磁作用；（2）帶電容負載時，由于它小于同步電抗（），總電抗仍為感抗，電樞電阻很小，因此電樞反應(yīng)基本為直軸去磁作用；（3）帶電感負載時，總電抗為更大的感抗，電樞反應(yīng)主要為直軸去磁作用。12.3 電樞反應(yīng)電抗對應(yīng)什么磁

3、通？它的物理意義是什么？ 同步電抗對應(yīng)什么磁通？它的物理意義是什么？答：電樞反應(yīng)電抗對應(yīng)電樞反應(yīng)磁通，這個磁通是由電樞磁動勢產(chǎn)生的主磁通，它穿過氣隙經(jīng)轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成閉合回路，它反映了電樞反應(yīng)磁通的大?。煌诫娍箤?yīng)電樞磁動勢產(chǎn)生的總磁通（即電樞反應(yīng)磁通和定子漏磁通之和），它是表征電樞反應(yīng)磁場和電樞漏磁場對電樞電路作用的一個綜合參數(shù)。同步電抗的大小直接影響同步發(fā)電機的電壓變化率和運行穩(wěn)定性，也影響同步發(fā)電機短路電流的大小。12.4 什么是雙反應(yīng)理論？為什么分析凸極同步電機時要用雙反應(yīng)理論？答：由于凸極同步電機的氣隙不均勻，直軸處氣隙小，磁阻小，交軸處氣隙大，磁阻大，同樣的電樞磁動勢作用在不同位置時

4、，遇到的磁阻不同，產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通不同，對應(yīng)的電樞反應(yīng)電抗也不同，即電樞磁動勢（電樞電流）與電樞反應(yīng)磁通（電樞電動勢）之間不是單值函數(shù)關(guān)系，因此分析凸極同步電機時，要采用雙反應(yīng)理論。分析凸極同步電機時，不論電樞反應(yīng)磁動勢作用在什么位置，總是先把它分解為直軸電樞反應(yīng)磁動勢和交軸電樞反應(yīng)磁動勢，這兩個分量分別固定地作用在直軸和交軸磁路上，分別對應(yīng)固定的直軸和交軸磁阻，各自產(chǎn)生直軸和交軸電樞反應(yīng)磁通，它們分別在繞組中產(chǎn)生直軸和交軸電動勢，這種分析方法稱為雙反應(yīng)理論。 12.5 對稱負載運行時凸極同步電機有多少種電抗? 試比較它們的大小。答：凸極同步發(fā)電機有五種電抗，分別是直軸電樞反應(yīng)電抗、交軸電樞

5、反應(yīng)電抗，直軸同步電抗，交軸同步電抗，漏抗。其中，因為所以。12.6 當(dāng)凸極同步發(fā)電機的電流為恒定數(shù)值，而變動時，所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電動勢之值是否為恒值?在何值下有最大值和最小值?答：因為凸極同步發(fā)電機的氣隙不均勻，即使為恒值，當(dāng)變動時，電樞反應(yīng)磁通也不會為恒值，所以不是恒值。當(dāng)或時，電樞磁動勢位于直軸，電樞反應(yīng)磁通最大，故有最大值，當(dāng)時，電樞磁動勢位于交軸，電樞反應(yīng)磁通最小，故有最小值。12.7 同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速一定，定子電流為額定值，保持轉(zhuǎn)子勵磁電流不變，根據(jù)電樞反應(yīng)概念，試比較：空載；帶電阻負載；帶電感負載；帶電容負載等四種情況下，發(fā)電機端電壓的大小? 為了保持端電壓為額定值，應(yīng)如何調(diào)節(jié)勵

6、磁電流?答：設(shè)負載容抗大于同步電抗，有，為了保持端電壓為額定值，帶電容負載時，應(yīng)減小勵磁電流；帶電阻負載和電感負載時，都應(yīng)增加勵磁電流，帶電阻負載比帶電感負載時增加的勵磁電流要小些。 12.8 為什么同步電抗的數(shù)值一般都較大(不可能做得較小)，試分析下列情況中同步電抗有何變化? (1)電樞繞組匝數(shù)增加；(2)鐵心飽和程度提高；(3)氣隙加大；(4)勵磁繞組匝數(shù)增加。答：同步電抗與電樞繞組匝數(shù)的平方和鐵心磁導(dǎo)率成正比，與氣隙長度成反比。為了獲得較大的電動勢，電樞繞組匝數(shù)不可能太少，為了減小勵磁安匝數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能小，所以同步電抗不可能做得較小。（1）電樞繞組匝數(shù)增加，同步電抗增大；（2）鐵心飽和

7、程度提高，鐵心磁導(dǎo)率降低，同步電抗減??；（3）氣隙加大，同步電抗減?。唬?）勵磁繞組匝數(shù)增加，同步電抗不變。 12.9 同步發(fā)電機帶上的對稱負載后，端電壓為什么會下降，試從電路和磁路兩方面來分析。答：從磁路方面來說，同步發(fā)電機帶上的對稱負載后，電樞反應(yīng)會產(chǎn)生直軸去磁作用，使氣隙電動勢降低，同時電樞繞組漏阻抗流過電流會引起電壓降，所以端電壓會下降；從電路方面來說，同步阻抗流過電流會引起電壓降，所以端電壓會下降。 12.10 同步發(fā)電機短路特性曲線為什么是直線? 穩(wěn)態(tài)短路電流為什么不大?答：短路時，端電壓，短路電流僅受發(fā)電機內(nèi)部阻抗（電樞電阻和同步電抗）限制。因為電樞電阻遠小于同步電抗，故短路電流

8、可認(rèn)為是純感性，它產(chǎn)生的電樞反應(yīng)只起直軸去磁作用，使氣隙合成磁通很弱，磁路處于不飽狀態(tài)，故；此時，磁路不飽和時為常數(shù)，故。因此，即短路特性為一直線。短路時，電樞繞組中的合成電動勢很?。▋H等于漏電抗壓降），所以短路電流不會過大，或者說，因為發(fā)電機的直軸同步電抗較大，起限制短路電流的作用，所以短路電流不大。12.11 列出隱極和凸極同步發(fā)電機在純電容性負載下的電勢方程式，并繪出其相量圖。答： 隱極發(fā)電機的電勢方程式和相量圖： （時） （時）將隱極發(fā)電機中的用替換，便得到凸極發(fā)電機的電勢方程式和相量圖。12.12 有一臺400kW，6300V（Y接法），（滯后）的三相凸極同步發(fā)電機，若發(fā)電機在額定狀

9、態(tài)下運行時，（每相），不計磁路飽和與電樞電阻，試?yán)孟嗔繄D求和。解： 12.13 有一臺三相隱極汽輪發(fā)電機，定子繞組Y接法，額定功率，額定電壓，額定電流，同步電抗，不計電阻壓降，用作圖法求：（1），（滯后）時的；（2），（超前）時的。解：（1）（2） 12.14 凸極同步發(fā)電機，（Y接），（滯后），不計電樞電阻，試求額定運行時的、。解：（相電動勢）第12章 自測題參考答案一、 填空題1. 轉(zhuǎn)子勵磁磁場、電樞反應(yīng)磁場； 2. 內(nèi)功率因數(shù)角、外功率因數(shù)角； 3. 大、超前；4. 大、小； 5. 交軸和直軸去磁、交軸和直軸助磁； 6. 電樞反應(yīng)磁通、電樞反應(yīng)磁通和電樞繞組漏磁通； 7. 最大、最小；

10、 8. 、直軸去磁； 9. 電樞反應(yīng)去磁作用、電樞繞組漏阻抗壓降；10. 純阻性或阻感性、增大二、 選擇題1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.三、簡答及作圖題1. 答：同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)電抗與異步電動機的勵磁電抗相對應(yīng)。這兩個電抗都是與定子三相合成磁動勢產(chǎn)生的主磁通相對應(yīng)的電路參數(shù)。2. 答：從磁路方面來說，同步發(fā)電機帶上的對稱負載后，電樞反應(yīng)會產(chǎn)生直軸去磁作用，使氣隙電動勢降低，同時電樞繞組漏阻抗流過電流會引起電壓降，所以端電壓會下降；從電路方面來說，在勵磁電動勢一定的情況下，同步阻抗流過電流會引起電壓降，所以端電壓會下降。3. 答：發(fā)電機外特性反映端電壓隨負載電流

11、變化的關(guān)系。負載性質(zhì)基本決定了電樞反應(yīng)的性質(zhì)（交軸電樞反應(yīng)、直軸去磁或助磁電樞反應(yīng)），而負載大小決定了電樞反應(yīng)的強弱。帶阻性或感性負載時，由于電樞反應(yīng)的去磁作用，外特性曲線是下降的；帶容性負載時，由于電樞反應(yīng)的助磁作用，外特性曲線是上升的。調(diào)整特性反映了為維持發(fā)電機端電壓不變，勵磁電流與負載電流（電樞電流）之間的變化關(guān)系。顯然，要維持端電壓不變，應(yīng)調(diào)節(jié)勵磁電流，以抵消電樞反應(yīng)的影響，所以該特性與電樞反應(yīng)性質(zhì)和大小有關(guān)，即與負載性質(zhì)和大小有關(guān)。帶阻性或感性負載時，隨負載電流增加，電樞反應(yīng)去磁作用增強，端電壓將下降，為保持端電壓不變，必須增加勵磁電流，因此調(diào)整特性曲線是上升的；帶容性負載時，隨負載電流增