电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社 第四章 课后答案.doc

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1、 第四章4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz及40 Hz时,六极同步电动机的转速各是多少? 解: = 六极同步电动机P=3,当=50HZ时,; 当=40HZ时, 4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么? 答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间

2、有相对切割运动, 所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行? 答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流, 没有电磁转矩, 异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。 同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时, 同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向, 时

3、而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势和电枢电流分解为直轴和交轴两个分量? 答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴, 直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样, 计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动机的电枢磁动势和电枢电流分解为

4、直轴和交轴两个分量。4 . 5 何谓直轴同步电抗?何谓交轴同步电抗?和相比哪个大一些? 答: 直轴同步电抗是表示同步电动机定子电流的直轴分量在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, 交轴同步电抗是表示定子电流的交轴分量在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, 和相比, 大。4 . 6 何谓同步电动机的功角?怎样用功角来描述同步电动机是运行在电动机状态还是运行在发电机状态? 解: 同步电动机外接电源电压与励磁磁动势在定子绕组中产生的感应电动势之间的相角称为同步电动机的功角。功角为正，表明超前,同步电动机运行在电动机状态;功角为负，表明滞后,同步电动机运行在发电机状态。4 . 7 什么是同步电动机的功

5、角特性?同步电动机在什么功角范围内才能稳定运行? 答: 同步电动机的电磁功率随功角的变化规律称为同步电动机的功角特性。当时同步电动机能稳定运行。4 . 8 隐极同步电动机的过载倍数=2 ,在额定负载运行时,电动机的功角为多大? 解: 隐极同步电动机的矩角特性为T=sin当=时, T=设同步电动机带额定负载时的功角为,则有 =4 . 9 为什么同步电动机经常工作在过励状态? 答: 同步电动机的的功率因素随励磁电流的大小而变化:正常励磁时功率因素等于1; 过励状态时, 励磁电流大于正常励磁,定子电流在相位上超前电源电压, 同步电动机相当于一个电阻电容性负责,可以改善电网的功率因素,所以同步电动机经

6、常工作在过励状态。4 .10 一台三相六极同步电动机的数据为:额定功率 = 250 kW ,额定电压 =380 V ,额定功率因数cos=0 .8 ,额定效率=90 %,定子每相电阻=0. 025 ,定子绕组为星形联结。试求: ( 1 )额定运行时定子输入的功率 ; ( 2 )额定电流; ( 3 )额定运行时电磁功率; ( 4 )额定电磁转矩。 解: ( 1 )额定运行时定子输入的功率 = ( 2 ) = ( 3 ) =-= =277.8-20.87=256.923 KW ( 4 ) =4 . 11 一台隐极同步电动机,额定电压=6 000 V ,额定电流 =72 A ,额定功率因数cos=0

7、. 8 (超前),定子绕组为星形联结,同步电抗=50 ,忽略定子电阻。当这台电动机在额定运行时,且功率因数cos=0 . 8 (超前)时,试求: ( 1 )空载电动势 ; ( 2 )功角; ( 3 )电磁功率; ( 4 )过载倍数。 解: ( 1 ) cos=0. 8 忽略电阻的隐极同步电动机的电压平衡方程式为 ,由 超前 ,所以就有 = = ( 3 ) 忽略定子电阻时 = ( 4 )过载倍数 =4 . 12 三相输电线,线电压为10 000 V ,接有总功率为P=3 000 kW 、 cos =0 . 65的感性负载。另外还接有一台额定功率为4 000 kW的同步电动机,该同步电动机输出功率

8、为2 500 kW ,总损耗为P=40 kW 。如果使这台同步电动机在过励状态下运行,使输电线的cos=1 ,试求: ( 1 )同步电动机的输入电流I; ( 2 )同步电动机的功率因数; ( 3 )同步电动机的视在功率S 解: 同步电动机的有功功率为 =2500+40=2540 KW 电网接总功率为P=3 000 kW 、 cos =0 . 65的感性负载时, 负载从电网吸收的线电流为 =其中无功电流为包括同步电动机在内, 电网供给的有功功率为 =3000+2540=5540 KW当同步电动机在过励状态下运行,使输电线的cos=1时,原负载的无功电流由同步电动机提供,即 同步电动机的无功功率为

9、 同步电动机的视在功率为 同步电动机的功率因数为 (超前)同步电动机的线电流 这样,由计算得到:( 1 )同步电动机的输入电流 ( 2 )同步电动机的功率因数 (超前)( 3 )同步电动机的视在功率S=4330.44 KVA4 . 13 一工厂变电所变压器容量为2 000 kV A,该厂电力设备平均负载为1 200 kW ,cos=0 . 65 (滞后),今欲添一台额定功率为500 kW 、 cos =0. 8 (超前)、= 95 %的同步电动机,试求当电动机满载时: ( 1 )全厂总功率因数是多少? ( 2 )变压器是否过载?解: 变压器供给该厂电力设备的视在功率 其中的无功功率为 同步电动机吸收的有功功率为 同步电动机的视在功率为 同步电动机提供的无功功率为 变压器输出的无功功率为 变压器输出总容量为 =1999 KVA( 1 )全厂总功率因数 (滞后)( 2 ) 变压器输出总容量为,不过载。