电机学学习指导 第六章同步电机 第六章同步电机 6-1为什么同步电机的气隙要比同容量感应电机的大? 答:感应电机的励磁电流由电源提供,需要从电网吸取感性无功功率,如果气隙太大,则励磁电流 大,电机的功率因数低,因此在允许的条件下气隙要尽可能小些。同步电机的气隙磁场由转子电流 和定子电流共同建立,从运行稳定性考虑,气隙越大,同步电抗越小,运行稳定性越高:但气隙大 了转子用铜量增大,制造成本增加,选择气隙大小时要综全考虑 6-2同步电抗对应于什么磁通?直轴和交轴同步电抗的意义是什么?为什么直轴同步电抗大于交轴 同步电抗? 答:同步电抗由电枢反应电抗和漏电抗两部分组成,分别对应于定子电流产生的电枢反应磁通和定 子漏磁通。电枢反应电抗综合反应了三相对称电枢电流所产生的电枢反应磁场对于一相电枢绕组的 影响,它等于电枢反应磁场在一相中感应的电动势与相电流的比值。 直轴(或交轴)同步电抗表征了单位三相直轴(或交轴)电流联合产生的总磁场(包括在气隙 中的旋转电枢反应磁场和漏磁场)在每相电枢绕组中感应的电动势 由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导大得多,(轴线在)直轴上的电流比相同大小的交轴上的 电流产生的磁通大得多,相应地,前者在电枢绕组中产生的感应电动势也大得多,所以直轴同步电 抗大于交轴同步电抗 6-3测定同步发电机的空载特性和短路特性时,如果转速降为额定转速的095倍,对实验结果有什 么影响? 答:空载电动势E与转速成正比,如果转速降为额定的095倍,则E0也降低到额定转速所对应空 载电动势的0.95倍。转速与频率成正比,同步电抗与频率也成正比,也降为额定转速时的095倍 所以短路电流不变(l=EX4)。但转速降低过多时,由于E和X都与转速成正比减小,而电枢电阻 与转速无关,因此电阻压降在电压平衡方程中所占的分量己较大,不能忽略不计,短路电流减小 6-4同步发电机短路试验,一般当短路电流达到额定电流时的励磁电流和额定负载时的励磁电流 样都达到空载特性的饱和段,为什么前者的直轴同步电抗取不饱和值而后者取饱和值?为什么交轴 同步电抗一般总取不饱和值? 答:短路试验时,由于电枢反应的去磁作用使合成磁场很小,电机磁路处于不饱和状态,此时的直 轴同步电抗为不饱和值;额定负载时,气隙磁通较大,直轴磁路处于饱和状态,此时对应的直轴同 步电抗为饱和值。交轴磁路的磁阻大,磁路一般不饱和,故交轴同步电抗一般取不饱和值。 6-5凸极同步发电机在对称负载下额定运行时,试根据不考虑饱和的相量图证明下列关系 E_(Coso+IR)+(Usino +Lx a sino+lx) (U p+IR, )+(Using+Ix, P Rg 1+2R" coso+Ra +rd+sino+rX. (coso+R )+sin+x I电机学学习指导 第六章 同步电机 第六章 同步电机 6-1 为什么同步电机的气隙要比同容量感应电机的大？ 答：感应电机的励磁电流由电源提供，需要从电网吸取感性无功功率，如果气隙太大，则励磁电流 大，电机的功率因数低，因此在允许的条件下气隙要尽可能小些。同步电机的气隙磁场由转子电流 和定子电流共同建立，从运行稳定性考虑，气隙越大，同步电抗越小，运行稳定性越高；但气隙大 了转子用铜量增大，制造成本增加，选择气隙大小时要综全考虑。 6-2 同步电抗对应于什么磁通？直轴和交轴同步电抗的意义是什么？为什么直轴同步电抗大于交轴 同步电抗？ 答：同步电抗由电枢反应电抗和漏电抗两部分组成，分别对应于定子电流产生的电枢反应磁通和定 子漏磁通。电枢反应电抗综合反应了三相对称电枢电流所产生的电枢反应磁场对于一相电枢绕组的 影响，它等于电枢反应磁场在一相中感应的电动势与相电流的比值。 直轴（或交轴）同步电抗表征了单位三相直轴（或交轴）电流联合产生的总磁场（包括在气隙 中的旋转电枢反应磁场和漏磁场）在每相电枢绕组中感应的电动势。 由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导大得多，（轴线在）直轴上的电流比相同大小的交轴上的 电流产生的磁通大得多，相应地，前者在电枢绕组中产生的感应电动势也大得多，所以直轴同步电 抗大于交轴同步电抗。 6-3 测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为额定转速的 0.95 倍，对实验结果有什 么影响？ 答：空载电动势 E0 与转速成正比，如果转速降为额定的 0.95 倍，则 E0 也降低到额定转速所对应空 载电动势的 0.95 倍。转速与频率成正比，同步电抗与频率也成正比，也降为额定转速时的 0.95 倍。 所以短路电流不变（Ik=E0/Xd）。但转速降低过多时，由于 E0和 Xd 都与转速成正比减小，而电枢电阻 与转速无关，因此电阻压降在电压平衡方程中所占的分量已较大，不能忽略不计，短路电流减小。 6-4 同步发电机短路试验，一般当短路电流达到额定电流时的励磁电流和额定负载时的励磁电流一 样都达到空载特性的饱和段，为什么前者的直轴同步电抗取不饱和值而后者取饱和值？为什么交轴 同步电抗一般总取不饱和值？ 答：短路试验时，由于电枢反应的去磁作用使合成磁场很小，电机磁路处于不饱和状态，此时的直 轴同步电抗为不饱和值；额定负载时，气隙磁通较大，直轴磁路处于饱和状态，此时对应的直轴同 步电抗为饱和值。交轴磁路的磁阻大，磁路一般不饱和，故交轴同步电抗一般取不饱和值。 6-5 凸极同步发电机在对称负载下额定运行时，试根据不考虑饱和的相量图证明下列关系： ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 2 2 0 cos sin cos sin sin a q a d q U IR U IX U IR U IX U IX E + + + + + + + = ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ 和 ( ) ( ) ( ) 2 2 2 0 cos sin 1 2 cos sin ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ + + + + + + + + = a q a a d q d q R X R R X X X X E ϕ ϕ ϕ ϕ -42-