第三章__《同步发电机励磁自动控制系统》练习参考答案
第三章__《同步发电机励磁自动控制系统》练习参考答案
一、名词解释1．励磁系统答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。
2．发电机外特性答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。
3．励磁方式答：供给同步发电机励磁电源的方式。
4．无刷励磁系统答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。
5．励磁调节方式答：调节同步发电机励磁电流的方式。
6．自并励励磁方式答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。
7．励磁调节器的静态工作特性答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。
8.发电机调节特性答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷I.Q的关系特性。
9．调差系数答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。
10．正调差特性答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。
11．负调差特性答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。
12．无差特性答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。
二、单项选择题1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A )A．保持机端电压恒定；B．调节发电机发出的无功功率；C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率；D．调节发电机发出的有功电流。
2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B )A．保持机端电压恒定；B．调节发电机发出的无功功率；C．调节机端电压和发电机发出的无功功率；D．调节发电机发出的有功电流。
3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功PG = EGUG sin™为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。
X dA．U G sin™；B．E Gsin™；C．1 X d ⊕sin™；D．sin™。
自动控制原理(非自动化)1-3章答案
自动控制原理（非自动化类）教材书后第1章——第3章练习题1。
2 根据题1。
2图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1） 将a ，b 与C,d 用线连接成负反馈系统； (2） 画出系统框图。
解:1)由于要求接成负反馈系统，且只能构成串联型负反馈系统，因此，控制系统的净输入电压△U 与U ab 和U cd 之间满足如下关系： 式中，U ab 意味着a 点高，b 点低平，所以，反馈电压U cd 的c 点应与U ab 的a 点相连接，反馈电压U cd 的d 点应与U ab 的b 点相连接.2）反馈系统原理框图如图所示。
1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。
在任何情况下，希望液面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。
题1.3图第二章 习 题2.1 试求下列函数的拉氏变换,设f<O 时，z(f)=0: （1） （2）(3） （4）2。
2试求下列象函数x(s ）的拉氏反变换X （t ）： 解：（1) 其中（2）2.3 已知系统的微分方程为式中,系统输入变量r(f ）=6（￡）,并设，,（O)=），（0)=O ，求系统的输出y （￡)。
题1.2图2.4 列写题2。
4图所示RLC 电路的微分方程。
其中，u i 为输入变量，u o 为输出变量。
解：根据回路电压方程可知2.5 列写题2。
5图所示RLC 电路的微分方程， 其中,u.为输入变量，u 。
为输出变量。
解：由电路可知， 2。
6设运算放大器放大倍数很大，输入阻抗很大，输出阻抗很小。
求题2。
6图所示运 算放大电路的传递函数。
其中，u i 为输入变量，u o 为输出变量.解：根据运算放大器的特点有2.7 简化题2.7图所示系统的结构图，并求传递函数C （s ） / R (s )。
题2.7图解：根据梅逊公式得: 前向通道传递函数P K :回路传递函数L K ：(注意到回路中含有二个负号）特征方程式: 余子式:于是闭环传递函数为:2.8 简化题2.8图所示系统的结构图,并求传递函数C （s ） / R (s ）。
电力系统自动化习题参考答案
选择题1. 同步发电机并列时脉动电压周期为20S，则滑差角频率允许值3 sy为（A）A、0.1%B 0.2%C 0.26%D 0.52%2. 同步发电机机端电压与电网电压的差值的波形是（D）。
A、三角波B正弦波C、方波D正弦脉动波3. 下图四个脉动电压波形，最适合并列条件的是（A）。
U sU s4. 同步发电机励磁系统由（A）组成I I I I ■ I Illi IIA A、七励磁调节器、励磁功率单元CB、同步发电机、励磁调节器C、同步发电机、励磁功率单元D同步发电机、励磁调节器、励磁系统5. 同步发电机并列方式包括两种，即（B）。
A、半自动准同期并列和手动准同期并列B、准同期并列和自同期并列C、全自动准同期并列和手动准同期并列D全自动准同期并列和半自动准同期并列6. 在电力系统通信中，由主站轮流询问各RTURTU接到询问后回答的方式属于（D）A、主动式通信规约B、被动式通信规约C、循环式通信规约D问答式通信规约7. 下列同步发电机励磁系统可以实现无刷励磁的是（A）A 、交流励磁系统B 、直流励磁系统C 、静止励磁系统D 自并励系统8. 某同步发电机的额定有功出力为100MW ，系统频率下降0.5Hz 时，其有功功率增 量为20MW ，那么该机组调差系数的标么值 R*为（C ）。
A 、 20B 、 -20C 、 0.05D 、 -0.059. 下列关于AGC 和EDC 勺频率调整功能描述正确的是（D ）10. 在互联电力系统中进行频率和有功功率控制时一般均采用（ D ） A 、有差调频法B 、主导发电机法C 、积差调频法D 分区调频法11. 电力系统的稳定性问题分为两类，即（ B ）A 、 静态稳定与动态稳定B 、 静态稳定与暂态稳定C 、 暂态稳定与动态稳定D 电磁稳定与暂态稳定12. 电力系统状态估计的正确表述是（ A ）。
A 、 对SCADA 数据库的精加工B 、 运行状态估计C 、事故预测D 负荷预测13. 发电机并列操作最终的执行机构是（ A ）。
励磁系统部分试题及答案
励磁系统一、填空题1、发电机额定励磁电压 320 V，额定励磁电流 2930 A。
2、励磁系统应保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负载下的励磁电流和电压的1.1倍时，能长期连续运行。
3、在变压器高压侧发生三相短路时，励磁系统能正确地实行强励。
4、发电机正常停机采用逆变灭磁，事故停机采用磁场断路器及非线性电阻灭磁。
5、励磁变压器的型式是：户内、全自冷、无励磁调压、环氧树脂浇注的三个单相干式变压器，并采用三相整体式铝合金外壳，励磁变每个单相容量应不小于1200kVA。
6、励磁变压器应能在110%额定电压下长期连续运行，并能在130%额定电压下运行60s。
7、可控硅整流装置采用三相全控桥式结线，可控硅整流桥中并联支路数按（n－1）原则考虑冗余，即一桥故障时能满足包括强励在内的所有功能。
8、整流装置的每个功率元件都应有快速熔断器保护，以便及时切除短路故障电流，并可检测熔断器熔断和给出熔断信号。
9、可控硅应采用强迫风冷方式，风机电源一路取自厂用电，另一路经辅助电力变压器取自励磁变低压侧，应能实现可靠自动切换。
10、当工作调节器发生故障则备用调节器自动投入运行，实现无扰动切换。
当励磁调节器的电压调节（AVR）同时故障时，应自动切换至励磁电流调节（FCR）方式运行。
可控硅整流桥的触发脉冲应采用全数字方式形成，当脉冲出现丢失或异常时，能迅速进行报警，同时切除故障脉冲。
11、励磁调节器应具有硬件、软件和电源的自诊断功能，并能自动对这些故障进行判断和处理。
12、电站起励采用两种方式：残压起励及直流起励。
直流起励电源取自电站DC220V蓄电池。
二、选择题1、变压器应能承受发电机最大容量时励磁电流的2倍历时（）S.A、12B、15C、20D、 252、所有冷却风机退出后，可控硅整流装置应能带额定负荷可靠运行（）min，这时应限制强励。
A、30B、60C、90D、 1203、手动励磁调节单元（FCR）、自动电压调节器（AVR）应能在发电机空载电压（）额定值范围内进行稳定、平滑的调节。
同步发电机自动调节励磁习题1
同步发电机⾃动调节励磁习题1第5章同步发电机⾃动调节励磁⼀、是⾮题（）1、对⽆功功率缺额，⽤迅速增加⽆功功率的⽅法来解决，⽽对于有功功率缺额，同样可⽤增加有功功率的⽅法解决。
（）2、并列运⾏机组改变励磁电流主要是改变发电机⽆功功率的输出，⽽单机运⾏时改变励磁电流引起发电机端电压的变化。
（）3、可控硅励磁装置是通过电压整定电位器来调整发电机给定电压的。
（）4、强励能提⾼电⼒系统暂态稳定性，强减能迅速将电压降到空载电压，⼆者对发电机并联运⾏都起良性作⽤。
（）5、对于机端并联运⾏的发电机，⽆差特性的发电机不得多于⼀台，负调差特性的发电机可参与并联运⾏。
（）6、继电强励装置采⽤两只低压元件的作⽤同BZT装置⼀样，都是为防⽌电压互感器熔断器熔断时造成装置误动。
（）7、复励和相复励装置在发电机空载时，输出附加励磁电流都为零。
（）8、可控硅励磁装置当控制电压增⼤时，移相触发脉冲前移。
（）9、强⾏励磁允许时间取决于转⼦绕组允许的过负荷能⼒。
（）10、所谓灭磁就是将发电机转⼦励磁绕组的磁场尽快地减为零。
（）11、复励和相复励对定⼦电流和功率因数的变化都能起补偿发电机电压的影响。
（）12、在可控硅励磁装置出现故障(测量⽐较或放⼤单元)检修时，为使发电机能继续发电，应装⼿动调节单元。
（）13、为防⽌流过可控整流电路的电流太⼤⽽损坏整流元件应设置最⼤励磁电流限制单元。
（）14、可控硅励磁装置最⼤励磁电流限制单元是为防⽌电⽹电压升⾼时强减失磁造成进相运⾏，严重影响机组的稳定运⾏。
（）15、发电机励磁绕组对灭磁电阻放电灭磁过程中，增⼤灭磁电阻可缩短灭磁时间，故灭磁电阻可选择⼤些。
（）16、机组间的功率分配与各机组的调差系数成反⽐，调差系数⼩，机组承担的功率增⼤。
（）17、发电机采⽤可控硅励磁装置时要建⽴机端电压往往需起励电源。
（）18、可控硅励磁装置移相触发单元就是将控制信号电压转换为在⼀定区间内发出的移相触发脉冲，使控制⾓随控制电压的⼤⼩⽽改变。
第三章__《同步发电机励磁自动控制系统》练习参考答案讲课教案
第三章__《同步发电机励磁自动控制系统》练习参考答案一、名词解释1．励磁系统答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。
2．发电机外特性答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。
3．励磁方式答：供给同步发电机励磁电源的方式。
4．无刷励磁系统答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。
5．励磁调节方式答：调节同步发电机励磁电流的方式。
6．自并励励磁方式答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。
7．励磁调节器的静态工作特性答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。
8.发电机调节特性答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷I.Q的关系特性。
9．调差系数答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。
10．正调差特性答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。
11．负调差特性答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。
12．无差特性答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。
二、单项选择题1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A )A．保持机端电压恒定；B．调节发电机发出的无功功率；C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率；D．调节发电机发出的有功电流。
2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B )A．保持机端电压恒定；B．调节发电机发出的无功功率；C．调节机端电压和发电机发出的无功功率；D．调节发电机发出的有功电流。
3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功PG = EGUG sin™为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。
X dA．U G sin™；B．E Gsin™；C．1 X d ⊕sin™；D．sin™。
思考题与习题的解答
思考题与习题的解答附录:第1章思考题及答案1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。
答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链??N??,当磁链?发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。
即： e??Nd?d? ??dtdt1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。
动力电机又分为：静止的电机和旋转电机。
控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。
静止电机：变压器动力电机电机旋转电机交流电机控制电机1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部分的作用是什么？答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。
电源电动机传动机构生产机械直流电机控制设备生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是各种控制电机、电器、电子元第 1 页共 68 页件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。
1-4 电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。
答：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。
1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成e?Nd?，试说明原因。
dt答：应为电磁感应定律的描述是感应电动势的正方向与磁通方向符合右手螺旋关系d?，即电动势总是阻碍磁通的变换。
因此当感应电动势的正方向与磁通方dtd?向符合右左手螺旋关系时，则产生的感应电动势为：e?N。
dt时：e??N第1章练习题题解及答案1-1 在求取感应电动势时，式eL??Ldid?d?、式eL??、式eL??N,以及e?Blvdtdtdt等式中，哪一个式子具有普遍的形式？这些式子分别适用什么条件？解：式eL??d?是普遍的形式，此时是在感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手dt螺旋关系条件下；式eL??Ldi适用于自感电动势，表示于线圈中电流i的变化使i产生的交链该线圈dt的磁链发生变化时所产生的电动势；d?适用于线圈所有N匝的磁通相同，均为?时，即??N?的情况； dt式e?Blv适用于运动电动势，且B、l、v三者相互垂直，且符合右手定则。
同步电机习题和答案解析
同步电机习题与答案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[答案见后]为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不采用电枢旋转式[答案见后]在凸极同步电机中，为什么要采用双反应理论来分析电枢反应[答案见后]凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗X ad大于交轴电枢反应电抗X aq [答案见后]测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为原来，对试验结果有什么影响[答案见后]一般同步发电机三相稳定短路，当I k=I N时的励磁电流I fk和额定负载时的励磁电流I fN都已达到空载特性的饱和段，为什么前者X d取不饱和值而后者取饱和值为什么X q一般总是采用不饱和值[答案见后]为什么同步发电机突然短路，电流比稳态短路电流大得多为什么突然短路电流大小与合闸瞬间有关[答案见后]在直流电机中，E>U还是U>E是判断电机作为发电机还是作为电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗为什么[答案见后]当同步发电机与大容量电网并联运行以及单独运行时，其cosφ是分别由什么决定的为什么[答案见后]试利用功角特性和电动势平衡方程式求出隐极同步发电机的V形曲线。
[答案见后]两台容量相近的同步发电机并联运行，有功功率和无功功率怎样分配和调节[答案见后]同步电动机与感应电动机相比有何优缺点[答案见后]凸极式同步发电机在三相对称额定负载下运行时，设其负载阻抗为R+jX，试根据不考虑饱和的电动势相量图证明下列关系式[答案见后]试述直流同步电抗X d、直轴瞬变电抗X′d、直轴超瞬变电抗X"d的物理意义和表达式，阻尼绕组对这些参数的影响[答案见后]有一台三相汽轮发电机，P N＝25000kW，U N＝，Y接法，cosφN＝（滞后），作单机运行。
由试验测得它的同步电抗标么值为X*t＝。
电枢电阻忽略不计。
每相励磁电动势为7520V，试分析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Ω的纯电阻；（2）每相是Ω的纯感抗；（3）每相是Ω的纯容抗；（4）每相是－Ω的电阻电容性负载。
电力系统自动化习题及答案
第一章发电机的自动并列习题1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网效果上有何特点？分类:准同期,自同期程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。
自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。
特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影响最小自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收无功，导致系统电压短时下降。
2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是多少？理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：UG=UX 电压差Us不能超过额定电压的5%-10%频率相等：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5%相角相等：δe=0（δG=δX）相位差接近，误差不大于5°3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别有何影响？幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。
频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。
这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。
它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。
频率差大时，无法拉入同步。
4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。
书上第13页，图1-12组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成作用：整形电路：是将Ug和Ux的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列方波，其幅值与Ug和Ux无关。
相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。
滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电压Us和&e的线性相关，采用滤波器使波形平滑7、简述合闸条件的计算过程。
同步电机课后习题参考答案
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。
14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答案：14-3 2p=4014-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。
15-9 (1) *0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ，4.18=θ 15-11 0 2.2846E *=, 013.85kv E =，32.63θ=15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I =16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。