(完整版)同步电机测试题(含答案)(重庆大学)

重庆大学 电机学（1） 第4次课堂测验2012~2013学年 第一学期考试方式：闭卷 测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟一、 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 B 。

A ．电枢端口输入的电功率；B ．电枢端口输出的电功率；C ．转轴上输入的机械功率；D ．转轴上输出的机械功率。

2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 D 。

A ．感应低频电动势； B ．感应基频电动势； C ．感应直流电动势； D ．不感应电动势。

3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质为 C 。

A ．交磁电枢反应；B ．直轴去磁电枢反应；C ．直轴去磁与交磁电枢反应；D ．直轴增磁与交磁电枢反应。

4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。

A ．电枢反应磁场的一个综合参数； B ．气隙合成磁场的一个综合参数；C ．电枢反应磁场和电枢漏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．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为 D 。

A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>； D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。

6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。

A ．0E •超前于U •； B ．0E •滞后于U •； C ．I •超前于U •； D ．I •滞后于U •。

7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos 0.8ϕ=滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。

A ．功率角减小，功率因数下降；B ．功率角增大，功率因数下降；C ．功率角减小，功率因数增加；D ．功率角增大，功率因数增加。

8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应 B 。

A ．减小励磁电流，减小发电机的输出功率； B ．增大励磁电流，减小发电机的输出功率； C ．减小励磁电流，增大发电机的输出功率； D ．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。

9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流 D 。

A ．渐大；B ．先增大后减小；C ．渐小；D ．先减小后增大。

10．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。

二、 填空题（每空1分，共20分）1．汽轮发电机转子一般为 隐极 式，水轮发电机转子一般为 凸极 式。

2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为 交轴电枢反应 ，此时电磁转矩将对转子产生 制动 作用。

3．在隐极同步电机中，同步电抗X s 的大小正比于 电枢绕组每相串联匝数的平方 、 主磁路的磁导 和 电枢电流的频率 。

4．在不计磁路饱和的情况下，如增加同步发电机的转速，则空载电压 增大 ；如增加励磁电流，则空载电压 增大 。

如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则空载电压 不变 。

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 增磁的 电枢反应。

7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作 发电机 运行，又可作 电动机 运行，还可作 补偿机 运行。

三、 简答题（共30分）学院 电气工程学院 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1．简述同步发电机功率角δ、功率因数角ϕ、内功率因数角的含义，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B 0轴线和电枢合成磁场B u 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ϕ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0ψ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0ψ为：0ψδϕ=+（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 ϕ=1，忽略定子电阻，相量图如右所示。

求：（1）保持有功功率不变，试画出发电机在过励时的相量图。

（7分） （2）若保持励磁电流不变，试画出增大有功功率输出时的相量图。

（8分） 答：(1) 保持有功功率不变，则P e 、P 2不变。

为了保持δsin 0se X UE mP =不变、ϕcos 2mUI P =不变，由于m 、X s 与U 不变，则E 0sin δ与ϕcos I 不变，因此E 0和I 的终点轨迹分别为一条直线（3分）。

在过励情况下，励磁电流增大，E 0增大、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E 0不变，因此E 0的终点轨迹应为一个圆（2分）。

增大有功功率输出时，由于m 、X s 、U 与E 0不变，由δsin 0se X UE m P =和ϕcos 2mUI P =可知，sin δ增大、ϕcos I 增大，此外，随着功率角δ增大，同步电抗压降增大，电流I 按比例增大（2分），相量图如图b 所示（4分）。

图a 图b四、 计算题（共30分）一台汽轮发电机接无穷大电网，已知 1.0 *N I =，*1N U =，0.8 N cos =ϕ(滞后)，0.8*s X =，0*a R =。

试求额定状态下：(1)发电机输出有功功率*N P （2分）；(2)励磁电动势*0N E （3分）；(3)内功率因数角0N ψ（3分）；(4)功率角N δ（2分）；(5)电磁功率*eN P （3分）；(6)最大电磁功率*(max)e P （2分）；(7)过载能力k p (3分)。

若调节原动机的输入功率，使发电机有功功率为额定功率的1.1倍，励磁电流保持不变，试求：(8)功率角δ(3分)；(9)电枢电流*I (3分)；(10)功率因数cos ϕ(3分)；(11)无功功率*Q (3分)。

解：令*o10U =•∠，则有*o136.87I =•∠-。

(1) *cos 0.8N N P ϕ===(2分)(2)***o 0*01(0.720.54)0.8 1.6123.391.61*N N N sN E U j I X j j E •••=+=+-⨯=∠= （3分）sX I •另解：根据相量图几何关系*0 1.61N E ===(3) **o 0*sin 10.610.8arctan arctan 60.26cos 10.8N N N s NN N U I X U ϕψϕ*+⨯+⨯===⨯ （3分） (4) o o o 060.2636.8723.39N N N δψϕ=-=-=（2分） (5) ***o 0 1.611sin sin 23.390.80.8N N eN N s E U P X δ*⨯===（3分）另解：当0*aR =时，N cos 0.8eNNP P ϕ**=== (6) 由**0sin N N eNs E U P X δ**=知，当o 90δ=时，***0(max) 2.01N N e sE U P X *==（2分） (7) (max)1 2.0112.52sin 0.8sin 23.39e p NN P k P δ**=====︒（3分）(8) **1.10.88N P P =⨯=由*****00sin sin N N e s s E U E U P P X X δδ***===知，***00.880.8sin 0.441.611sN N P X E U δ*⨯===⨯（3分）1o sin (0.44)26.1δ-== (9) **o 00 1.6126.1N E E δ•=∠=∠由***0*N s E U j I X •••=+知**o *oo1.6126.11 1.0532.190.890N *s E U I jX •••-∠-===∠-∠ （3分）(10) 由*o 1.0532.19I •=∠-，知o 32.19ϕ=（滞后）0.85cos ϕ=（3分）第（9）、（10）小问另解：*I由相量图几何关系：*******0cos sin ,cos N N s N E U I X P U I δϕϕ=+=且，联立求解得：***o 0**(cos )1(1.61cos 26.11)tan 0.630.80.88N N N s U E U X P δϕ-⨯⨯-===⨯ o 32.21ϕ=（滞后）***o0.881.04cos cos32.21N P I U ϕ=== (11) **sin 1.050.530.56Q I ϕ==⨯=⨯=（3分）。