《电机学》习题解答(吕宗枢) 12章
《电机学》习题解答(吕宗枢) 13章
第13章 思考题与习题参考答案13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压gU 与电网电压c U 大小相等，相位相同，即c g U U =；（2）发电机的频率g f 与电网频率c f 相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。
如果cg U U ≠，则存在电压差c U U U -=∆，当并列合闸瞬间，在U ∆作用下，发电机中将产生冲击电流。
严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。
如果c g f f ≠，则电压相量g U 与c U 的旋转角速度不同，因此相量gU 与c U 便有相对运动，两相量的相角差将在0～360之间变化，电压差U ∆在（0～2）g U 之间变化。
频率相差越大，U ∆变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。
交变的U ∆将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。
如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，gU 和c U 之间始终有120相位差，电压差U ∆恒等于gU 3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。
13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?答：功角δ既是时间相量空载电动势0E 与电机端电压U 之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场0Φ 与合成磁场UΦ 之间的空间夹角。
13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 16章
第16章思考题与习题参考答案16.1 简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。
答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。
电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。
必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。
16.2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、S极磁场，所以电枢导体电动势为交流。
但由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。
换向器是实现电刷两端直流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。
16.3试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(1)磁极固定，电刷与电枢同时旋转；(2)电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
答：（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。
16.4试述直流电机的主要组成部件及其作用。
答：直流电机主要由定子和转子组成。
定子部分有：（1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（4）机座和端盖，机座的作用是用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 10章
答：从等效电路来看，起动时，转子回路串入电阻，转子电流将减小，根据磁动势平衡关系，此时的定子电流也将减小。虽然转子电流减小了，但是因为转子电阻的增大，转子回路功率因数将提高，由 可知，当所串电阻值适当时，转子电流有功分量 是增大的，所以起动转矩会增大。必须指出，串入的电阻值不能过大，否则转子电流太小，使 减小，导致起动转矩反而减小。转子回路串电感，可以降低起动电流，但同时转子的功率因数也降低，使 减小，导致起动转矩减小；串电容时可分两种情况：1）当 - =0或| - |< 时，起动电流增大，起动转矩也增大；2）| - |> ，起动电流减小，起动转矩也减小。
10.2 什么是三相异步电动机的Y-△降压起动? 它与直接起动相比，起动转矩和起动电流有何变化?
答：为了降低三相异步电动机的起动电流，对于定子绕组为Δ形联结电动机，起动时先将定子绕组接成Y形，实现降压起动，当起动完毕后，再将定子绕组恢复成Δ形联结进入正常运行。Y-△降压起动时，绕组电压降低 倍，起动电流和起动转矩降均低为直接起动时的 。
10.7 什么是绕线转子电动机的串级调速？与绕线转子电动机转子串电阻调速相比，其优点是什么？
答：绕线转子异步电动机的串级调速不是在转子回路中串入电阻，而是串入一个与转子感应电动势 频率相同、相位相反的附加电动势 ，从而改变转子电流的大小，实现速度调节。与转子回路串电阻调速相比，转差功率中只有一小部分被转子绕组电阻所消耗，而其余大部分被产生 的装置回馈到了电网，所以即使电机在低速运行，效率也较高。
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电路各适用于什么场合? 答：简化等效电路是在将 T 型等效电路中的励磁阻抗| Zm | 视为无穷大
A3 0.05 0.05 0.0025m B2 0.6T B3 1.2T
总磁阻：
Rm Rm1 Rm2 Rm3 2.017 105 A / wb
i Rm 0.003 2.017 10
第一章
Rm2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 13章
第13章 思考题与习题参考答案13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压gU 与电网电压c U 大小相等，相位相同，即c g U U =；（2）发电机的频率g f 与电网频率c f 相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。
如果cg U U ≠，则存在电压差c U U U -=∆，当并列合闸瞬间，在U ∆作用下，发电机中将产生冲击电流。
严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。
如果c g f f ≠，则电压相量g U 与c U 的旋转角速度不同，因此相量gU 与c U 便有相对运动，两相量的相角差将在0～360之间变化，电压差U ∆在（0～2）g U 之间变化。
频率相差越大，U ∆变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。
交变的U ∆将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。
如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，gU 和c U 之间始终有120相位差，电压差U ∆恒等于gU 3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。
13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?答：功角δ既是时间相量空载电动势0E 与电机端电压U 之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场0Φ 与合成磁场UΦ 之间的空间夹角。
13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。
电机学练习题库(附答案)
电机学练习题库（附答案）一、单选题（共45题，每题1分，共45分）1.某三相异步电动机最大转矩的大小与（）。
A、转子漏电抗无关B、转子电阻有关C、转子漏电抗成正比D、转子电阻无关正确答案：D2.交流电机定、转子的极对数要求（）。
A、任意B、不等C、不可确定D、相等正确答案：D3.变压器的储油柜位于变压器油箱的上方，通过（）与油箱相通。
A、冷却装置B、气体继电器C、绝缘套管D、吸湿器正确答案：B4.三相交流旋转电机的相带是（）。
A、240°B、60°相带C、360°D、120°相带正确答案：B5.如果电网容量允许，鼠笼式异步电动机应采用（)。
A、Y-B、自耦变压器降压起动C、直接起动D、延边三角降压启动正确答案：C6.电力变压器是常用于改变（）的电气设备。
A、交流电压大小B、交流电源频率大小C、电能大小D、直流电压大小正确答案：A7.当异步电动机的负载超重时，其起动转短将（）。
A、与负载轻重无关B、愈大C、为零D、愈小正确答案：A8.当同步电机空载电势店相位滞后端电压U时，电机运行于（）状态。
A、不确定B、电动机C、调相机D、发电机正确答案：B9.三相异步电动机定子绕组通入频率为分的电流，当转子不动时，其转子频率万为(）。
A、f₂>fB、f₂<f₁C、f₁=f₂D、f₂=0正确答案：C10.同步发电机的空载特性是（）。
A、一条过原点的直线B、一条向下弯曲的曲线C、磁饱和曲线D、双曲线正确答案：C11.转差率为s的异步电动机，电磁功率为P，则sP将等于（，A、机械功率B、总机械功率C、转子铜耗D、定子铜耗正确答案：C12.考虑磁路饱和，单相变压器空载运行时（）。
A、当电流为正弦波时，主磁通为正弦波B、磁通为平顶波时，电流为正弦波C、当电流为正弦波时，主磁通为尖顶波D、当磁通为正弦波时，电流为平顶波正确答案：B13.异步电动机处于理想空载状态时，转差率为（）。
电机学第五版课后答案 -修订版
《电机学》（第五版）课后习题解答系别：电气工程系系授课教师： *** * 日期： 2017.05.2 0第一章 磁路1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答： 磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 磁路的基本定律有那几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，能否用叠加原理来计算磁路？为什么？答： 有安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。
1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲线？答： 起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的)(H f B =曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。
二者区别不大。
磁路计算时用的是基本磁化曲线。
1-4 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答： 磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h ≈。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-5 说明交流磁路和直流磁路的不同点。
答： 直流磁路中的磁通是不随时间变化的，故没有磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的线圈中感应产生电动势，而交流磁路中的磁通是随时间而变化的，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其所匝链的线圈中产生电动势，另外其饱和现象也会导致励磁电流、磁通，感应电动势波形的畸变，交流磁路的计算就瞬时而言，遵循磁路的基本定律。
1-6 电机和变压器的磁路通常采用什么材料构成？这些材料有什么特点？答：磁路：硅钢片。
电机学习题(附答案)
电机学习题（附答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.增大异步电动机电源电压，电磁转矩增大，有功功率增大，异步电动机的功率因数升高。
（）A、正确B、错误正确答案：B2.由于同步发电机的转子不切割定子旋转磁场，所以转子铁心不必用硅钢片叠成。
（）A、正确B、错误正确答案：A3.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
()A、正确B、错误正确答案：A4.物质的磁阻大是因为磁导率小，同样电阻大是因为电阻率小。
(一)A、正确B、错误正确答案：B5.调节同步发电机励磁电流大小，只能调节电枢端电压大小。
（）A、正确B、错误正确答案：B6.将两台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组分别接于公共母线上，同时向负载供电的连接方式称为变压器的并列运行。
()A、正确B、错误正确答案：A7.异步电动机转子频率随转子转速变化，因此异步电动机转子磁场空间转速也随转子转速变化而变化。
（）A、正确B、错误正确答案：B8.旋转电枢式结构适用于小容量同步发电机。
（）A、正确B、错误正确答案：A9.变压器的高、低压绝缘套管是引出变压器的高、低压绕组引线，并起对地绝缘作用。
()A、正确B、错误正确答案：A10.一台水轮发电机的转速为125r/min，则该电机是24极电机。
（）A、正确B、错误正确答案：B11.变压器感应电动势滞后产生它的磁通90°。
（）A、正确B、错误正确答案：A12.对于鼠笼式异步电动机，如果电网容量允许，应尽量采用直接起动，以获得较大的起动转矩。
（）A、正确B、错误正确答案：A13.变压器阻抗电压标么值是10。
()A、正确B、错误正确答案：B14.异步电动机转子侧的参数和物理量需要经过绕组折算和转速折算才能得到T型等效电路的参数。
（）A、正确B、错误正确答案：A15.电机中的主磁通和漏磁通都起能量传递的作用。
()A、正确B、错误正确答案：B16.考虑铁心的磁饱和，发电机的短路特性是一条逐渐趋于饱和的曲线。
《电机学》习题解答(吕宗枢)-11章
《电机学》习题解答(吕宗枢)-11章-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第11章 思考题与习题参考答案11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系答:频率与转速的关系为：60pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=⨯=pn 。
11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。
11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。
答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。
但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。
转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。
异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。
11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ，MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。
解：（1）A U P I N N NN 6.1132085.010********cos 336=⨯⨯⨯⨯==ϕ（2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===ϕv ar 186527.094.352sin M S Q N N N =⨯==ϕ11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。
电机学课后习题答案
电机学课后习题答案问题1：简述直流电机的工作原理。
答案：直流电机的工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力定律。
当直流电通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。
这个磁场与转子中的电流相互作用，产生力矩，使转子旋转。
转子的旋转方向取决于电流的方向以及磁场的方向。
问题2：解释同步电机和异步电机的区别。
答案：同步电机和异步电机的主要区别在于它们的转速与电网频率的关系。
同步电机的转速严格与电网频率同步，即转速等于电网频率乘以极对数。
而异步电机的转速则略低于同步转速，存在滑差，这是因为异步电机的转子电流是感应产生的，而不是直接供电。
问题3：三相异步电机的启动方式有哪些？答案：三相异步电机的启动方式主要有以下几种：1. 直接启动：将电机直接接入电网，适用于小型电机。
2. 星-三角形启动：在启动时将电机接成星形，以降低启动电流，启动后再切换为三角形连接。
3. 自耦变压器启动：使用自耦变压器降低启动时的电压，从而减小启动电流。
4. 软启动器启动：通过电子控制技术逐渐增加电机的启动电压和电流，实现平滑启动。
问题4：解释变压器的工作原理。
答案：变压器的工作原理基于电磁感应。
它由两个或多个线圈组成，这些线圈围绕同一个铁芯。
当交流电通过初级线圈时，会在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量会在次级线圈中感应出电动势。
变压器的输出电压与输入电压之比等于次级线圈与初级线圈的匝数比。
问题5：电机的效率如何计算？答案：电机的效率是输出功率与输入功率之比，通常用百分比表示。
计算公式为：\[ \text{效率} = \left( \frac{\text{输出功率}}{\text{输入功率}} \right) \times 100\% \]输出功率是指电机轴上的实际输出功率，而输入功率是电机消耗的电能功率。
结束语：电机学的学习不仅需要理解理论知识，还需要通过课后习题来加深对知识点的掌握。
希望上述答案能够帮助你更好地理解电机学的基本概念和原理。
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第12章 思考题与习题参考答案12.1 试比较同步发电机带三相对称负载时电枢磁动势和励磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定?答：电枢磁动势和励磁磁动势的比较见下表：12.2 同步发电机电枢反应性质主要取决于什么? 若发电机的同步电抗标么值0.1*=s X ，则在下列情况下电枢反应各起什么作用?(1)带电阻负载；(2)带电容负载8.0*=c X ， (3)带电感负载7.0*=L X 。
答：电枢反应的性质取决于负载电流I 与励磁电动势0E 的相位关系，或者说取决于负载的性质。
（1）带电阻负载时，由于同步电抗的存在，负载性质呈阻感性，故电枢反应起交磁和直轴去磁作用；（2）带电容负载8.0=*s X 时，由于它小于同步电抗（0.1*=s X ），总电抗仍为感抗，电枢电阻很小，因此电枢反应基本为直轴去磁作用；（3）带电感负载7.0=*L X 时，总电抗为更大的感抗，电枢反应主要为直轴去磁作用。
12.3 电枢反应电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？答：电枢反应电抗对应电枢反应磁通，这个磁通是由电枢磁动势产生的主磁通，它穿过气隙经转子铁心构成闭合回路，它反映了电枢反应磁通的大小；同步电抗对应电枢磁动势产生的总磁通（即电枢反应磁通和定子漏磁通之和），它是表征电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。
同步电抗的大小直接影响同步发电机的电压变化率和运行稳定性，也影响同步发电机短路电流的大小。
12.4 什么是双反应理论？为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论？答：由于凸极同步电机的气隙不均匀，直轴处气隙小，磁阻小，交轴处气隙大，磁阻大，同样的电枢磁动势作用在不同位置时，遇到的磁阻不同，产生的电枢反应磁通不同，对应的电枢反应电抗也不同，即电枢磁动势（电枢电流）与电枢反应磁通（电枢电动势）之间不是单值函数关系，因此分析凸极同步电机时，要采用双反应理论。
分析凸极同步电机时，不论电枢反应磁动势a F 作用在什么位置，总是先把它分解为直轴电枢反应磁动势ad F 和交轴电枢反应磁动势aq F ，这两个分量分别固定地作用在直轴和交轴磁路上，分别对应固定的直轴和交轴磁阻，各自产生直轴和交轴电枢反应磁通，它们分别在绕组中产生直轴和交轴电动势，这种分析方法称为双反应理论。
12.5 对称负载运行时凸极同步电机有多少种电抗? 试比较它们的大小。
答：凸极同步发电机有五种电抗，分别是直轴电枢反应电抗ad X 、交轴电枢反应电抗aq X ，直轴同步电抗d X ，交轴同步电抗q X ，漏抗σX 。
其中，σX X X ad d +=，σX X X aq q +=，因为σX X X aq ad >>所以σX X X q d >>。
12.6 当凸极同步发电机的电流a I 为恒定数值，而ψ变动时，所产生的电枢反应电动势a E 之值是否为恒值?ψ在何值下a E 有最大值和最小值?答：因为凸极同步发电机的气隙不均匀，即使a I 为恒值，当ψ变动时，电枢反应磁通也不会为恒值，所以a E 不是恒值。
当90=ψ或90-=ψ时，电枢磁动势位于直轴，电枢反应磁通最大，故a E 有最大值，当0=ψ时，电枢磁动势位于交轴，电枢反应磁通最小，故a E 有最小值。
12.7 同步发电机的转速一定，定子电流为额定值，保持转子励磁电流不变，根据电枢反应概念，试比较：①空载；②带电阻负载；③带电感负载；④带电容负载等四种情况下，发电机端电压的大小? 为了保持端电压为额定值，应如何调节励磁电流?答：设负载容抗大于同步电抗，有L R C U U U U >>>0，为了保持端电压为额定值，带电容负载时，应减小励磁电流；带电阻负载和电感负载时，都应增加励磁电流，带电阻负载比带电感负载时增加的励磁电流要小些。
12.8 为什么同步电抗的数值一般都较大(不可能做得较小)，试分析下列情况中同步电抗有何变化? (1)电枢绕组匝数增加；(2)铁心饱和程度提高；(3)气隙加大；(4)励磁绕组匝数增加。
答：同步电抗与电枢绕组匝数的平方和铁心磁导率成正比，与气隙长度成反比。
为了获得较大的电动势，电枢绕组匝数不可能太少，为了减小励磁安匝数，气隙应尽可能小，所以同步电抗不可能做得较小。
（1）电枢绕组匝数增加，同步电抗增大；（2）铁心饱和程度提高，铁心磁导率降低，同步电抗减小；（3）气隙加大，同步电抗减小；（4）励磁绕组匝数增加，同步电抗不变。
12.9 同步发电机带上0>ϕ的对称负载后，端电压为什么会下降，试从电路和磁路两方面来分析。
答：从磁路方面来说，同步发电机带上0>ψ的对称负载后，电枢反应会产生直轴去磁作用，使气隙电动势降低，同时电枢绕组漏阻抗流过电流会引起电压降，所以端电压会下降；从电路方面来说，同步阻抗流过电流会引起电压降，所以端电压会下降。
12.10 同步发电机短路特性曲线为什么是直线? 稳态短路电流为什么不大?答：短路时，端电压0=U ，短路电流仅受发电机内部阻抗（电枢电阻和同步电抗）限制。
因为电枢电阻远小于同步电抗，故短路电流可认为是纯感性，它产生的电枢反应只起直轴去磁作用，使气隙合成磁通很弱，磁路处于不饱状态，故f I E ∝0；此时d s d d X I j X I j E ==0，磁路不饱和时dX 为常数，故s I E ∝0。
因此∝s I f I ，即短路特性)(f s I f I =为一直线。
短路时，电枢绕组中的合成电动势σX I j E s =δ很小（仅等于漏电抗压降），所以短路电流不会过大，或者说，因为发电机的直轴同步电抗较大，起限制短路电流的作用，所以短路电流不大。
12.11 列出隐极和凸极同步发电机在纯电容性负载下的电势方程式，并绘出其相量图。
答： 隐极发电机的电势方程式和相量图： ⎪⎩⎪⎨⎧-=+=CsX I j U X I j U E 0（s C X X >时） （s C X X <时）将隐极发电机中的s X 用d X 替换，便得到凸极发电机的电势方程式和相量图。
12.12 有一台400kW ，6300V （Y 接法），8.0cos =N ϕ（滞后）的三相凸极同步发电机，若发电机在额定状态下运行时，60=ψ，V 74000=E （每相），不计磁路饱和与电枢电阻，试利用相量图求d X 和q X 。
解：A U P I NN N N 82.458.06300310400cos 33=⨯⨯⨯==ϕ87.368.0arccos ==N ϕ13.2387.3660=-=-=N ϕψδ A I I N q 91.2260cos 82.45cos =⨯== ψ A I I N d 68.3960sin 82.45sin =⨯==ψV U U N NP 31.3637363003===Ω=⨯==366.6291.2213.23sin 31.3637sinq NP q I U X δΩ=⨯-=-=2.10268.3913.23cos 31.36377400cos 0d NP d I U E X δ12.13 有一台三相隐极汽轮发电机，定子绕组Y 接法，额定功率kW 25000N =P ，额定电压kV 5.10N =U ，额定电流A 1720N =I ，同步电抗Ω=3.2s X ，不计电阻压降，用作图法求：（1）N I I a =，8.0cos =ϕ（滞后）时的0E ； （2）N I I a =，8.0cos =ϕ（超前）时的0E 。
解：（1）65257.017203/105.103.23=⨯==*N s s Z X X 87.368.0arccos ==N ϕ56.20486.1522056.0391542.165257.087.36110∠=+=⨯-∠+=+=****j j X I j U E skV U E E N 603.155.10486.100=⨯==*（2） 63.408017.0522056.0608458.065257.087.36110∠=+=⨯∠+=+=****j j X I j U E skV U E E N 418.85.108017.000=⨯==*12.14 凸极同步发电机，kV 5.10N =U （Y 接），A 165N =I ，8.0cos N =ϕ（滞后），Ω=7.36d X ，Ω=22q X ，不计电枢电阻，试求额定运行时的ψ、d I 、q I 、0E 。
解：V U U N NP 18.60623105.1033=⨯==283.568.018.60626.018.606222165arctancos sin arctan=⨯⨯+⨯=+=ϕϕψU U X I q NA I I N d 245.137283.56sin 165sin =⨯== ψA I I N q 59.91283.56cos 165cos =⨯== ψ413.1987.36283.56=-=-=N ϕψδV X I U E d d NP 42.107547.36245.137413.19cos 18.6062cos 0=⨯+⨯=+= δ（相电动势）第12章 自测题参考答案一、填空题1. 转子励磁磁场、电枢反应磁场；2. 内功率因数角、外功率因数角；3. 大、超前ϕψ-；4. 大、小；5. 交轴和直轴去磁、交轴和直轴助磁；6. 电枢反应磁通、电枢反应磁通和电枢绕组漏磁通；7. 最大、最小；8.90、直轴去磁； 9. 电枢反应去磁作用、电枢绕组漏阻抗压降； 10. 纯阻性或阻感性、增大 二、选择题1.②2.②3.④4.①5.②6.①7.②8.④9.③ 10.① 三、简答及作图题1. 答：同步发电机的电枢反应电抗与异步电动机的励磁电抗相对应。
这两个电抗都是与定子三相合成磁动势产生的主磁通相对应的电路参数。
2. 答：从磁路方面来说，同步发电机带上0>ψ的对称负载后，电枢反应会产生直轴去磁作用，使气隙电动势降低，同时电枢绕组漏阻抗流过电流会引起电压降，所以端电压会下降；从电路方面来说，在励磁电动势一定的情况下，同步阻抗流过电流会引起电压降，所以端电压会下降。
3. 答：发电机外特性)(a I f U =反映端电压随负载电流变化的关系。
负载性质基本决定了电枢反应的性质（交轴电枢反应、直轴去磁或助磁电枢反应），而负载大小决定了电枢反应的强弱。
带阻性或感性负载时，由于电枢反应的去磁作用，外特性曲线是下降的；带容性负载时，由于电枢反应的助磁作用，外特性曲线是上升的。
调整特性)(a f I f I =反映了为维持发电机端电压不变，励磁电流与负载电流（电枢电流）之间的变化关系。
显然，要维持端电压不变，应调节励磁电流，以抵消电枢反应的影响，所以该特性与电枢反应性质和大小有关，即与负载性质和大小有关。