第五章_同步电动机
华南理工大学电机学第五章思考题
5-1 汽轮发电机和水轮发电机在结构上有何区别，原因何在？【答】 在结构上，汽轮发电机为隐极转子，水轮发电机为凸极转子。
原因：汽轮发电机的原动机为汽轮机，转速高，离心力大。
故采用整块钢通过锻压工艺把转子制成一个整体。
水轮发电机的原动机为水轮机，转速低，离心力小。
故采用相对简单的焊接工艺把转子制成由多个部分组成的组合件。
5-2 同步电机有哪几种运行状态，如何区分？【答】 同步电机有发电机、电动机和补偿机三种运行状态。
可以通过功率角δ来表征，功率角定义为相量0E 超前相量U 的角度。
可以等价为主磁场空间矢量1F 超前合成磁场F 的角度。
具体区分如下：0>δ时，转子主磁场超前于合成磁场，转子上受到一个制动性质的电磁转矩，转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机作发电机运行；0=δ时，转子主磁场与合成磁场的轴线重合，电磁转矩为零，电机内没有有功功率的转换，电机处于补偿机状态（或空载状态）；0<δ时，转子主磁场滞后于合成磁场，转子上受到一个驱动性质的电磁转矩，定子绕组从电网吸收电功率，转子可拖动负载输出机械功率，电机作电动机运行。
5-4 何谓同步电机的电枢反应？电枢反应的性质取决于什么？试讨论下列各种情况下的电枢反应（发电机惯例）：（1）电枢电流超前于励磁电势以0ψ角时；（2）电枢电流滞后于励磁电势以()0ψπ-角时，其中︒<900ψ。
【答】 同步电机在空载时，气隙中仅存在着转子磁动势。
负载以后，除转子磁动势外，定子三相电流也产生电枢磁动势。
电枢磁动势的存在，使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象成为电枢反应。
电枢反应的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置，空载电动势•0E 和负载电流•a I 之间的夹角0ψ，即取决于负载的性质。
（1）电枢电流•a I 超前于励磁电势•0E 以0ψ角，产生直轴增磁电枢磁动势和交轴电枢磁动势。
（2）电枢电流滞后于励磁电势以()0ψπ-角，产生直轴去磁电枢磁动势和交轴电枢磁动势。
《电工电子技术及应用》第五章---电动机习题
《学习指导与练习》上的题(P54)二、单项选择题1.三相异步电动机的定子绕组通入三相对称交流电后，在气隙中产生（）。
【A】A.旋转磁场B.脉动磁场C.恒定磁场D.永久磁场2.某三相六极异步电动机，接在工频380V三相交流电源上，则其转速为（）。
【D】A. 3000r/minB. 1000r/minC. 2950r/minD. 970r/min3.绕线转子异步电动机三相转子绕组为了串接起动变阻器方便，一般采用（）。
【A】A.Y联结B.△联结C.Y/△联结D.Y或△联结都可以5.三相异步电动机旋转磁场的转速与磁极对数有关，对于4磁极电动机，交流电变化一个周期时，其磁场在空间旋转了（）。
【C】A. 2周B. 4周C. 0.5周D.0.25周6.下面各选项是三相异步电动机的磁路组成，错误的是（）。
【C】A.定子铁心B.转子铁心C.机座D.气隙7.起重机下放重物时，重物能保持一定速度匀速下降的主要原因是电动机处于（）。
【C】A.反接制动状态B.能耗制动状态C.回馈制动状态D.电动运行状态8.绕线转子三相异步电动机转子串电阻调速属于（）。
【A】A.变转差率调速B.变极调速C.降压调速D.变频调速9.把运行中的三相异步电动机的任意两相电源线对调，电动机的运行状态变为（）。
【D】A.反接制动B.反转运行C.先是反转运行，后是反接制动D.先是反接制动，后是反转运行10.为了使三相异步电动机能采用Y/△降压起动，电动机正常运行时必须是（）。
【B】A.Y联结B.△联结C.Y/△联结D.△/Y联结11.三相异步电动机的定子铁心及转子铁心均采用硅钢片叠成的原因是（）。
【A】A.减少铁心中的能量损耗B.允许电流通过C.价格低廉D.制造方便12.弱磁调速适用于（）。
【D】A.三相笼型异步电动机B.多速异步电动机C.三相绕线转子异步电动机D.直流电动机13.三相异步电动机的转差率s=1时，电动机的状态是（）。
【C】A . 额定运行状态B . 反接制动状态C . 接通电源起动瞬间D .回馈制动状态14.三相异步电动机回馈制动状时，其转差率为（ ）。
电机学复习重点整理
第一章变压器1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。
变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成：猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值~考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。
变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。
变压器空载运行原理图、变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。
变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。
通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
；产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。
变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ，即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。
铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。
2121N N E E =因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。
3. }4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k =变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F •=和222N I F •=两个磁动势。
第五章：电力系统负荷
把用户所消耗的总用电负荷再加上网络中线路和变压器所 损耗的功率就是系统中各个发电厂所应供给的功率， 损耗的功率就是系统中各个发电厂所应供给的功率，称其 为系统的供电负荷。 为系统的供电负荷。 供电负荷再加上发电厂本身所消耗的功率(发电厂的自用 供电负荷再加上发电厂本身所消耗的功率( 电)就是系统中各个发电厂所应发出的总功率。 就是系统中各个发电厂所应发出的总功率。
三、电力系统的年负荷曲线和年最大负荷利用小时数
年最大负荷P 年最大负荷 max ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均 功率， 功率，即 P =P
m ax 30
年最大负荷利用小时数Tmax:若用户始终保持最大负荷 年最大负荷利用小时数Tmax:若用户始终保持最大负荷 Tmax: Pmax运行 经过Tmax 运行， Pmax运行，经过Tmax 后所消耗的电能恰好等于全年的实 际耗电量。 际耗电量。
2．负荷的分类 (1)按物理性能分类 可分为有功负荷与无功负荷。 按物理性能分类： (1)按物理性能分类：可分为有功负荷与无功负荷。 (2)按电力生产和销售过程分类：可分为发电负荷、 (2)按电力生产和销售过程分类：可分为发电负荷、供电负 按电力生产和销售过程分类 荷和用电负荷等。 荷和用电负荷等。 (3)按突然中断供电对用户所造成的损失分类： (3)按突然中断供电对用户所造成的损失分类： 按突然中断供电对用户所造成的损失分类 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏， 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大 产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。 供电方式:由两个独立电源供电。 供电方式 由两个独立电源供电。 由两个独立电源供电 二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废， 二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废， 重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 供电方式:由双回路供电。 供电方式 由双回路供电。 供电 三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式:对供电电源无特殊要求。 供电方式 对供电电源无特殊要求。 对供电电源无特殊要求
同步电机习题
第五章同步电机
5-1 什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz
的电机有几极？
答：同步电机是一种交流电机。其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速 度(即同步转速）严格同步。在频率一定时，其转速为一系列固定值。同步电机
的转速与电流频率成
f
正比，与极对数
p
成反比，满足关系 n n1
由题可知： sinN 0.6 ， cosN 0.（8 滞后），
N 36.87 ， X*d 1.002 ， X*q 0.647 。
由相量图计算如下：
*
EQ
（I*
X
q*cos
N）2
（U
*
I* X q*sinN）2
（1 0.647 0.8）2 （11 0.647 0.6）2 1.482
省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。 缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7 一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是 什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如 何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势 吗？
ZB
UB IB
U I
UN
U
2 N
cosN
3I N
PN
6.32 0.8 21.168 1.5
直轴同步电抗的标幺值
X*d
Xd ZB
21.2 21.168
1.002 ;
交轴同步电抗的标幺值
X*q
Xq ZB
13.7 21.168
0.647
额定相电压的标幺值
U
*
1.0
，额定相电流的标幺值
同步电动机原理
同步电动机原理
同步电动机是一种根据电磁原理工作的电机，其工作原理是利用电磁感应现象。
当三相交流电通过定子绕组时，会在定子中形成一个由电流产生的旋转磁场，这个磁场的旋转速度正好与电源频率相关。
同时，在转子中也存在一个磁场，其旋转速度由定子磁场的旋转速度决定。
在正常运行时，两个磁场会保持同步运动，使得转子旋转与定子磁场的旋转速度相同。
这样，转子就会随着定子磁场的旋转而旋转，达到同步转速。
当转子达到同步转速时，同步电动机的运行就稳定了。
同步电动机的同步转速与电源频率和极对数有关，可以通过改变电源频率或改变转子极对数来控制同步电动机的转速。
同时，同步电动机还具有良好的功率因数，可以在运行过程中自动调整，提高电能的利用效率。
总之，同步电动机的工作原理是利用定子与转子之间形成的旋转磁场，使得转子能够同步运动。
通过控制电源频率或转子极对数，可以实现对同步电动机的转速控制。
第五章 交流电动机的工作原理及特性
第五章交流电动机的工作原理及特性5.1、有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电动机的转差率为0.02，求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。
解：同步转速：n0=60f/p=60*50/2=1500r/min因为转差率：S=(n0-n)/ n0，所以转子转速：n=(1-S) n0=(1-0.02)*1500=1470r/min转子电流频率：f2=Sf1=0.02*50=1H Z5.2、将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？答：如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调，例如将B,C两根线对调，即使B相与C相绕组中电流的相位对调，此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3，因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转，与未对调的旋转方向相反。
5.3、有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min，电源频率为50H Z。
设在额定负载下运行，试求：①定子旋转磁场对定子的转速；②定子旋转磁场对转子的转速；③转子旋转磁场对转子的转速；④转子旋转磁场对定子的转速；⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。
解：因为三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的，故定子旋转磁场与转子旋转磁场实际上是同一个磁场。
因为转子转速n N=1470r/min，电源频率为50H Z，所以同步转速n0=1500r/min。
①定子旋转磁场对定子的转速为1500 r/min；②定子旋转磁场对转子的转速为30 r/min；③转子旋转磁场对转子的转速为30 r/min；④转子旋转磁场对定子的转速为1500 r/min；⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速为0 r/min。
5.4、当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？答：因为负载增加n减小，转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加，转子导体被磁感线切割的速度提高，于是转子的感应电动势增加，转子电流也增加，定子的感应电动势因为转子的电流增加而变大，所以定子的电流也随之提高。
电力拖动基础第五章
TN
9550
PN nN
3．等效功率法
等效功率法是当转速基本不变 时由等效转矩法引出来的。
n
Piti
Pef
1 n
ti
1
如 PN ≥ P e f ，则电动机的发热校验即告通过。同样，必须进行功率 过载能力的校验。
5.8 短时工作制电动机的选择 一、选用为连续工作制而设计的电动机
设短时功率为Pg，时间为tg 。如果选择连续工作制电动机， 使PN〉Pg ，显然在t= tg时，温升按曲线1只能达到τ’g，而 达不到τm 。从发热观点考虑，电动机得不到充分利用。
一、电动机的发热过程 由能量守恒定律可知： 产生的热量=温升的热量+散热量
θdt Cdt + Atdt
θ：电动机单位时间发热量 C：电动机的热容量，即每升高1º所需热量 A：电动机的散热系数 t：电动机的温升
上式两边同时除以Adt,则得微分方程
t + C dt θ
A dt A
令：
T C A
ts
Ti ti
1 n
ti
1
在过渡过程中，可变损耗与电流平方成正比，电动机发热较为严重，
电动机额定功率按下式预选 PN ≥ (1.1~1.3)Pav
PN ≥
(1.1~1.3) TavnN 9550
3）作出电动机的负载图 ，作图时已考虑了电动机的稳定
运转及过渡过程等工作情况。
4）进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。
确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发 热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要。
研究电动机发热时，常用“温升”这一概念。所谓“温升” 是电动机温度与周围环境温度之差，周围环境温度的标准值 定为40℃。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题五
5-1、什么叫同步电动机？转速1500r/min ，50HZ 的同步电动机是几极的？是隐极结构，还是凸极结构？
5-2
5
一、填空题
1.同步发电机的定子铁心槽中嵌放着________绕组，转子励磁绕组通入的是_________电流。
2. 两极同步发电机应以___________r/min 旋转，才能发出 50HZ 的交流电，当它以 __________r/min 旋转时，将发出 60HZ 的交流电。
3. 汽轮同步发电机的转子采用____________结构，水轮同步发电机的转子采用 _____________结构。
4．我国大型汽轮发电机的磁极数为____________，转子转数为__________r/min 。
5．同步发电机输出三相电压的相序由____________决定，如果改变原动机的旋转方向，则三相电压的相序将____________。
6．按结构型式分，同步电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两种，大型同步发电机采用 __________结构型式；小容量同步电机采用__________结构型式。
7．同步发电机采用静止半导体励磁系统时，其主励磁机是一台________式三相同步发电 机，而采用旋转半导体励磁系统时，其主励磁机是一台________式三相同步发电机。
8．当同步电机与异步电机的定子频率相同、极数相同时，二者定子磁场的转速________， 二者转子磁场的转速________。
二、选择题
1. 为了改善同步发电机电动势的波形，应当采取的措施有（ ）。
① 设计极靴形状使主极磁场在空间按正弦分布；
② 采用短距和分布绕组使电枢磁场在空间按正弦分布；
③ 定子绕组采用 Y 接线，保证线电动势中没有三次谐波；
④ 以上都对。
2. 改变同步发电机的相序，需要（ ）。
① 改变励磁绕组所接直流电压的极性； ② 增大励磁电流；
③ 互换定子绕组任意两相的出线端标志； ④ 改变发电机的转向。
3. 将同步发电机的电枢置于转子，定子为磁极固定不动，则通过转子上的三个滑环可获得（ ）。
① 直流电压； ② 三相交流电压； ③ 直流磁动势； ④ 交流磁动势。
4.在旋转半导体励磁方式中，（ ）。
① 主励磁机、副励磁机均为旋转磁极式；
② 主励磁机、副励磁机均为旋转电枢式；
③ 主励磁机为旋转磁极式，副励磁机为旋转电枢式；
④ 主励磁机为旋转电枢式，副励磁机为旋转磁极式。
5. 同步发电机的额定功率为（ ）。
①N N N I U P =； ②N N N N I U P ϕcos = ③N N N N I U P ϕcos 3=； ④N N N N N I U P ϕηcos 3
=
三、简答题
同步发电机的基本工作原理是什么？。