【正文】 軸及交軸上氣隙是不相等的，所以將電樞反應(yīng)磁勢(shì)分解為直軸和交軸分量，其相應(yīng)的電抗分別為直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗，和定子漏抗相加，便可以得到直軸同步電抗和交軸同步電抗，即 在直軸磁路上，由于氣隙小，磁阻小，所以較大。在交軸磁路上，由于氣隙很大，磁阻大，所以較小，因此有。由于磁路飽和的影響，所以、和的大小是隨著磁路飽和程度的改變而改變的。，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速由額定值降為原來的一半，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？答 由于和都與轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系，而電樞電阻與轉(zhuǎn)速無關(guān)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定值測(cè)量時(shí)，由于很小，可以忽略不計(jì)。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速由額定值降為原來的一半時(shí)，則在電動(dòng)勢(shì)方程式中所占的比例將會(huì)增大，不能忽略不計(jì)，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。，而變壓器的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流值卻很大？答 由于同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流是由同步電抗或限制的。同步電抗是由電樞反應(yīng)電抗和漏電抗兩部分組成，電樞反應(yīng)電抗或與異步電機(jī)的勵(lì)磁電抗相似，是對(duì)應(yīng)主磁路磁化性能的參數(shù)，其值很大（左右），所以同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流不大。而變壓器的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流由變壓器的漏阻抗限制的。變壓器漏電抗是對(duì)應(yīng)漏磁路磁化性能的參數(shù)，其值很?。ㄗ笥遥虼俗儔浩鞯姆€(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流值卻很大。 如何通過試驗(yàn)來求取同步電抗的飽和值與不飽和值？答 1)由開路特性的不飽和段及短路特性求取同步電抗或的不飽和值 2）或的飽和值可以按下述方法近似求得。在開路特性上找出對(duì)應(yīng)于額定電壓下的勵(lì)磁電流，再?gòu)亩搪诽匦陨险页雠c該勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的短路電流，則 3）利用開路特性和零功率因數(shù)特性，可以求得同步電抗的飽和值。以對(duì)應(yīng)于零功率因數(shù)特性上點(diǎn)C作為電機(jī)磁路的飽和程度。過O、A作直線，與KC延長(zhǎng)線交于T點(diǎn)。從圖1315中得 或 此法比由開路及短路特性求取同步電抗的飽和 圖1310值更接近實(shí)際情況。 4）用轉(zhuǎn)差法求的不飽和值。將同步電機(jī)拖到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率），轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組開路。用示波器同時(shí)拍攝電樞電壓和電樞電流的波形。得 有一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī),接法，（滯后），作單機(jī)運(yùn)行，已知同步電抗，.求下列幾種負(fù)載下的電樞電流，并說明電樞反應(yīng)的性質(zhì)。（1） 相值為的三相平衡純電阻負(fù)載。（2） 相值為的三相平衡純電感負(fù)載。（3） 相值為的三相平衡純電容負(fù)載。（4） 相值為的三相平衡電阻電容負(fù)載.解 （1），為交軸與直軸去磁電樞反應(yīng)；（2），為直軸去磁電樞反應(yīng)；（3），為直軸助磁電樞反應(yīng)；（4），為交軸電樞反應(yīng)； 有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組接法，每相額定電壓，額定相電流，額定功率因數(shù)(滯后)，已知該機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)，每相勵(lì)磁電勢(shì)行，內(nèi)功率因數(shù)角，：各為多少? 解：（1）電勢(shì)向量圖如右下： 有一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組接法，額定電壓，額定電流，額定功率因數(shù)（滯后）。該機(jī)在同步速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組開路，電樞繞組端點(diǎn)外施三相對(duì)稱線電壓，測(cè)得定子電流為，如果不計(jì)電阻壓降，求此電機(jī)在額定運(yùn)行下的勵(lì)磁電勢(shì)。解 同步電抗 —臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組Y接法，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，同步電抗,不計(jì)電阻。求：（1）（滯后）時(shí)的；（2）（超前）時(shí)的.解：（1）如圖a）所示： （2）如圖b）所示 第 14 章 三相同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)應(yīng)滿足哪些條件？怎樣檢查發(fā)電機(jī)是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，如不滿足某一條件，并網(wǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？答 并網(wǎng)運(yùn)行的條件是：（1）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等； （2）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同； （3）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等； （4）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電壓相序與電網(wǎng)電壓相序一致。若不滿足這些條件：檢查發(fā)電機(jī)是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，電壓的大小可以用電壓表來測(cè)量，頻率及相序則可以通過同步指示器來確定。最簡(jiǎn)單的同步指示器由三個(gè)同步指示燈組成，有燈光熄滅法和燈光旋轉(zhuǎn)法。條件（1）和條件（2）不滿足，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大的瞬態(tài)沖擊電流，使定子繞組端部受沖擊力而變形； 條件（3）不滿足，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生拍振電流，在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生時(shí)正、時(shí)負(fù)的轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)振動(dòng)，同時(shí)沖擊電流會(huì)使電樞繞組端部受沖擊力而變形；條件（4）不滿足的發(fā)電機(jī)絕對(duì)不允許并網(wǎng)，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓恒差1200，它將產(chǎn)生巨大的沖擊電流而危及發(fā)電機(jī)，不可能使發(fā)電機(jī)牽入同步。？功角改變時(shí)，有功功率如何變化？無功功率會(huì)不會(huì)變化，為什么?答 功角在時(shí)間上及空間上各表示為：時(shí)間相位角：發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)與端電壓之間的相位角為功角δ?？臻g相位角：δ可近似認(rèn)為是主磁極軸線與氣隙合成磁場(chǎng)軸線之間的夾角。從功角特性可知，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率不變，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不變，在穩(wěn)定運(yùn)行范圍內(nèi)，當(dāng)功角增大時(shí)，有功功率增加。而對(duì)無功功率，由,從同步發(fā)電機(jī)相量圖可得可知，當(dāng)功角增大時(shí)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)送出的無功功率減小。也可從向量圖看，如上圖所示，，因而向電網(wǎng)送出的無功功率減小。，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)由什么因素決定？答 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)由同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的大小或勵(lì)磁狀態(tài)決定的。當(dāng)勵(lì)磁電流較小，同步發(fā)電機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)小于1，超前；當(dāng)勵(lì)磁電流較大，同步發(fā)電機(jī)處于過勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)小于1，滯后；同步發(fā)電機(jī)處于正常勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)等于1。？答 V形曲線的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)于正常勵(lì)磁情況，此時(shí)，定子電流最小且與定子電壓同相位。因，當(dāng)電壓為常數(shù)、時(shí)，隨著的增加，必將增大，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式增大時(shí)，也增大，所需的勵(lì)磁電流將會(huì)增加，故V形曲線最低點(diǎn)會(huì)隨有功功率增大而向右偏移。 一臺(tái)凸極三相同步發(fā)電機(jī)，每相空載電勢(shì)，定子繞組接法，每相直軸同步電抗，交軸同步電抗。該電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，試求：（1） 額定功角時(shí)，輸向電網(wǎng)的有功功率是多少?（2） 能向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率是多少?（3） 過載能力為多大？解 （1） 額定功角時(shí)，輸向電網(wǎng)的有功功率 （2） 向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率可令，得解得 ， （3） 過載能力： 一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓，發(fā)電機(jī)每相同步電抗，定子繞組Y接法，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率為時(shí)，若保持勵(lì)磁電流不變，減少有功功率至，不計(jì)電阻壓降，求此時(shí)的（1）功角；（2）功率因數(shù)；（3）電樞電流；（4）輸出的無功功率，超前還是滯后？解：發(fā)電機(jī)輸出有功功率為，時(shí)（1）保持勵(lì)磁電流不變，則不變。當(dāng)有功功率至?xí)r，由，得（2）由圖（3）（4）輸出的無功功率，滯后。 有一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接法，（滯后），同步電抗，電阻壓降不計(jì)，試求：　　?。?）額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率和功角；　　?。?）在不調(diào)節(jié)勵(lì)磁的情況下，將發(fā)電機(jī)的輸出功率減到額定值的一半時(shí)的功角，功率因數(shù)。 解：（1）或由求出（略）。（2）不調(diào)節(jié)勵(lì)磁，則不變，由，得 有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組接法，（滯后），同步電抗，電阻不計(jì)，試求：（1）額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角和每相勵(lì)磁電勢(shì)；（2）最大電磁功率。解 （1）如圖47所示： （2）最大電磁功率可令，得解得， 第 15 章 怎樣使得同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式過渡到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式？其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化？答 當(dāng)原動(dòng)機(jī)向同步電機(jī)輸入機(jī)械功率時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁極軸線超前合成磁場(chǎng)軸線一個(gè)角度，如圖151（a），電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果逐漸減少原動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率，從功率平衡觀點(diǎn)來看，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁功率也減少，功角逐漸變小。如果發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁功率為零，則=0，如圖151（b），電磁轉(zhuǎn)矩便為零。這是從同步發(fā)電機(jī)過度到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的臨界狀態(tài)。 a) b) c)圖151 同步電機(jī)的運(yùn)行方式a) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行 b) 理想空載 c) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行如果將原動(dòng)機(jī)從同步電機(jī)上脫離，電機(jī)本身軸承磨擦等阻力轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子開始減速，使得轉(zhuǎn)子磁極軸線滯后于合成磁場(chǎng)軸線角度，如圖151（c）。此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，是一個(gè)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，于是同步電機(jī)就成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行了。設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩為正，則電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其功角、電流的有功分量、電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)。 增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)產(chǎn)生什么效應(yīng)?答 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于過勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)起去磁的作用，增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)去磁的作用增強(qiáng)或減弱。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)起助磁的作用，增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)助磁的作用減弱或增強(qiáng)。 比較同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。答 相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)可以根據(jù)需要在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的過載能力的減低不像感應(yīng)電機(jī)那樣顯著。但同步電動(dòng)機(jī)也有缺點(diǎn)：起動(dòng)比較復(fù)雜，要有直流勵(lì)磁電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。，同步轉(zhuǎn)矩的平均值為零？答 因?yàn)樵谄饎?dòng)過程中，由于定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。但由于慣性的影響，轉(zhuǎn)子上受到作用力以后并不馬上轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子還來不及轉(zhuǎn)動(dòng)以前，定子磁場(chǎng)已轉(zhuǎn)過180176。，此時(shí)定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子上所受到同步轉(zhuǎn)矩為交變轉(zhuǎn)矩，其平均轉(zhuǎn)矩為零，同步電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。 一臺(tái)三相凸極接同步電動(dòng)機(jī)，額定線電壓，頻率，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，額定功率因數(shù)(超前)，同步電抗，不計(jì)電阻壓降。試求：（1）額定負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電勢(shì)；（2）額定負(fù)載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。解 （1）如圖48所示：額定負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電勢(shì) （2）額定負(fù)載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩 圖48 某企業(yè)電源電壓為6000V，內(nèi)部使用了多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其總輸出功率為1500KW，平均效率70%，（滯后），企業(yè)新增一臺(tái)400KW設(shè)備，計(jì)劃采用運(yùn)行于過勵(lì)狀態(tài)的同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，補(bǔ)償企業(yè)的功率因數(shù)到1（不計(jì)同步電動(dòng)機(jī)本身?yè)p耗）。試求：?。?）同步電動(dòng)機(jī)的容量為多大？?。?）同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為多少？解：（1）變電所原提供的無功容量為補(bǔ)償功率因數(shù)到1，應(yīng)使同步電動(dòng)機(jī)的無功容量則同步電動(dòng)機(jī)的額定容量為400KW，因不計(jì)同步電動(dòng)機(jī)本身?yè)p耗，則， 視在容量為（2）同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為，變電所本身的負(fù)荷為1200kW，功率因數(shù)（滯后）。今該廠欲添一同步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：（超前），效率。問當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，全廠功率因數(shù)是多少？變電所是否過載？解：變電所原提供的無功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，同步電動(dòng)機(jī)提供的無功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所需提供的無功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所需提供的有功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，全廠功率因數(shù)加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所的視在容量為，變電所不過載。 　 第 16 章 同步發(fā)電機(jī)，各相序電抗為，計(jì)算其單相穩(wěn)態(tài)短路電流為三相穩(wěn)態(tài)短路電流的多少倍？ 解 ， 為什么負(fù)序電抗比正序電抗?。慷阈螂娍褂直蓉?fù)序電抗??？答 正序電抗=，負(fù)序電抗，而 ，其值很小。由于各相零序電流所建立的磁勢(shì)在時(shí)間上同相位、在空間相隔120電角度，在空氣隙中三相合成基波磁勢(shì)為零，零序電流通過三相繞組時(shí)，只產(chǎn)生漏磁通，因此零序電抗的大小大體上等于定子繞組的漏電抗，即。所以，負(fù)序電抗比正序電抗小，而零序電抗又比負(fù)序電抗小。，短路電流中為什么會(huì)出非周期分量？什么情況下非周期性分量最大？答 如果忽略定子繞組的電阻，定子繞組為閉合的超導(dǎo)回路，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)，若定子繞組磁鏈的初始值為不為零，而又按正弦規(guī)則作周期性變化，那么回路中的電流除了有一個(gè)正弦變化的電流分量來抵消外磁場(chǎng)變動(dòng)的影響外，它還將產(chǎn)生一個(gè)直流分量來保持回路磁鏈初值不變。當(dāng)短路瞬間定子某相繞組的磁通達(dá)到最大值時(shí)，則該相繞組短路電流中的非周期性分量最大。：答 同步發(fā)電機(jī)的各種電抗都是繞組磁通對(duì)電路作用的等效量，在繞組匝數(shù)一定、頻率一定情況下，電抗值的大小與相關(guān)磁路的磁阻成反比。在瞬態(tài)短路參數(shù)中，分超瞬態(tài)和瞬態(tài)兩種，它們都是對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流對(duì)定子電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的反作用而存在的等效電抗。超瞬態(tài)電抗決定于阻尼繞組和勵(lì)磁繞組感應(yīng)電流對(duì)電樞反應(yīng)磁通的排擠作用，瞬態(tài)電抗決定于勵(lì)磁繞組感應(yīng)電流對(duì)電樞反應(yīng)磁通的排擠作用。定、轉(zhuǎn)子的這種耦合關(guān)系與