大工20秋《电机学》辅导资料十三

奥鹏作业答案

电机学辅导资料十三主    题：同步电机的辅导文章——三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩、三相同步发电机的运行特性
学习时间：2020年12月21日--12月27日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：担使命，就是要牢记我们党肩负的实现中华民族伟大复兴的历史使命，勇于担当负责，积极主动作为，用科学的理念、长远的眼光、务实的作风谋划事业；保持斗争精神，敢于直面风险挑战，知重负重、攻坚克难，以坚忍不拔的意志和无私无畏的勇气战胜前进道路上的一切艰难险阻；在实践历练中增长经验智慧，在经风雨、见世面中壮筋骨、长才干。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》内    容：
我们这周主要还是学习课件第5章同步电机的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对同步电机相关知识的理解。
学习时，请同学根据老师标注的侧重点选择性学习。其中三相同步电机的功率、转矩与运行特性、同步电机的并网运行与功率调节需要重点掌握。
一、三相同步发电机的稳态分析（掌握相关定义即可）
同步电机的分析方法因转子结构的不同而不同，但是，可以将隐极同步电机看成是凸极同步电机的特例。凸极同步电机采用“双反应理论”分析，在分析中一般也不考虑磁路饱和的影响。通过分析同步发电机的电磁关系，并用各种电抗表征磁场对电路的影响后，可以列写出同步发电机的电路方程，进而得到等效电路和相量图。
同步电抗是同步电机的重要参数，其大小直接影响到同步电机的性能。
隐极同步电机的同步电抗为
，即同步电抗由两部分组成：一部分是与电枢反应磁通
相对应的电枢反应电抗
，另一部分是与电枢漏磁通相对应的漏电抗
。电枢旋转磁场在电枢绕组中感应产生的相电动势称为电枢反应电动势
，显示
正比于
，忽略磁路饱和影响时，
正比于电枢磁动势
和电枢电流
,因此，
正比于
，即
。
凸极同步电机的同步电抗分为直轴同步电抗
和交轴同步电抗
，其中
，
，式中
和
分别为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗。
隐极同步发电机的电压方程为:


    凸极同步发电机的电压方程为：


或用虚拟电动势表示：




    根据同步发电机的相量图，可得如下关系：


    二、三相同步电机的功率、转矩与运行特性（需要学生重点掌握的内容）
    三相同步发电机的功率平衡方程式为：




图1 三相同步电机的功率流程图
    三相同步发电机的转矩平衡方程为:


    三相同步发电机的电磁功率、功角特性和矩角特性分别为:隐极同步发电机
凸极同步发电机

电磁功率





功角特性





矩角特性






凸极同步发电机的功角特性比隐极同步发电机多一个因凸极效应（
）而产生的磁阻分量（附加分量）。
三相同步发电机的电磁转矩和矩角特性与其电磁功率和功角特性只差一个常数（同步转速
）。
三相同步发电机的运行特性包括外特性、调整特性和效率特性。根据外特性，可求出发电机的电压调整率。一般，凸极同步发电机
;隐极同步发电机
。调整特性说明了在为固定功率因数负载供电时，若负载轻重变化，为保持额定端电压输出，励磁电流的调节方式。效率特性反映了同步发电机效率的高低，现代大型同步发电机的效率都很高。
三、典型例题解析
1、同步发电机的电磁功率为(    )。
A.输出的有功功率与电枢铜损耗之和
B.输入的有功功率与电枢铜损耗之和
C.电枢铁损耗与电枢铜损耗之和
D.空载损耗与机械损耗之和
答案：A
2、发电机并联运行的目的就是要向电网输出(    )。
A.有功功率
B.无功功率
C.有功功率和无功功率
D.机械功率
答案：C

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