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电机学电子教案习解答13章
第13章 思考题与习题参考答案
13.1 试述三同步发电机为什么要满足这些条件与电网电压大小相等,相位相同,即;(2)发电机的频率与电网频率相等;(3)发电机的相序与电网相序相同。
如果,则存在电压差,当并列合闸瞬间,在作用下,发电机中将产生冲击电流。严重时,冲击电流可达额定电流的5~8倍。
如果,则电压相量与的旋转角速度不同,因此相量与便有相对运动,两相量的相角差将在~之间变化,电压差在(~)之间变化。频率相差越大,变化越激烈,投入并列操作越困难,即使投入电网,也不易牵入同步。交变的将在发电机和电网之间引起很大的电流,在转轴上产生周期性交变的电磁转矩,使发电机振荡。
如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列,则相当于在发电机端点上加上一组负序电压,和之间始终有相位差,电压差恒等于,它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩,使发电机受到严重破坏。
13.2 同步发电机既是时间相量空载电动势与电机端电压之间的时间相位差角,又是空间相量主磁场与合成磁场之间的空间夹角。
13.3 与无大电网并联运行的同步发电机,如同步发电无大电网运行试比较1)在运行或在欠状态下运行;
2)在轻载状态下运行或在重载状态下运行;
(3)直接接到电网。小,运行点离静态稳定极限()远;(2)在轻载状态下运行比在重载状态下运行静态稳定性好。因为此时功角小,运行点离静态稳定极限()远;(3)直接接到电网比通过升压变压器、长输电线接到电网静态稳定性好,后者相当于发电机同步电抗增大,在输出功率一定时,发电机功角增大,运行点离静态稳定极限()比前者近,稳定性变差。
13.5 与无大电网并联运行的同步发电机、定子电流、功率因数和空载电动势如何变化?作出变化前、后的相量图?当保持输出有功功率不变,只增大励磁电流时,功角、定子电流、和空载电动势又如何变化?作出变化前、后的相量图?
答:保持无功功率不变,则常数,
因此的端点在竖直线CD上,同时常数,
相量的端点在水平线AB上。(变化后各量加
“′”号)。从图可见:当增加有功输出后,功
角增大、定子电流增大、功率因数增大、空载
电动势增大。也就意味着需要同时增大原动机
输入功率(输入力矩)和励磁电流。
保持输出有功功率不变,则常数,
因此的端点在水平线AB上,同时常
数,相量的端点在竖直线CD上。从图可见:
当增加励磁电流后,功角减小、定子电流增大、
功率因数减小、空载电动势增大。定子电流无
功分量增大意味着输出无功功率增加。
13.6 有一台、、Y接线、 (滞后)的汽轮发电机,,,试求额定负载下发电机的空载相电动势、及,并画出相量图。
(线电动势)
由 得
13.7有一台凸极同步发电机, ,,电枢电阻略去不计,试计算发出额定电压、额定、(滞后)时发电机空载电动势。
解:(滞后)
13.8 有一台隐极同步发电机,并联于无穷大电网运行,,Y接法,同步电抗。如果该发电机输出功率时,。若保持励磁不变,将输出功率减少到,忽略电枢电阻,求:功角、电枢电流和功率因数。
解:
根据 可知
13.9 有一台隐极同步发电机,并联于无穷大电网运行,定子绕组Y接法,原来每相电动势, (滞后),输出电流。现在改变励磁使每相电动势,并减小原动机转矩,使功角,忽略电枢电阻,求:
(1)电网电压和发电机同步电抗;
(2)运行情况改变后的电枢电流和功率因数;
(3)两种情况下,发电机发出的有功功率和无功功率。
解:(1)
(线电压)
(2)
(3)
13.10 一台汽轮发电机并联于无大电,,,, (滞后)如果保持电流不变在负载功率减为原来的和时,求出这情况下的功角、电枢电流的标么值及功率因。
当负载功率减为原来的时,
当负载功率减为原来的时,
当负载功率减为原来的时,
13.11 一台汽轮发电机并联于无大电网运行,额定负载时,、Y接线、 (),,,求:
发电机额定状态下运行时,功角、电磁功率、比整步功率及静态过载能力;
若维持磁电流不变,输出有功功率减半时,、、将为多少?
发电机运行在额定状态下,仅将其磁电流加大10%时,、和电流各变为多少?
解:(1)
(2)输出功率减半时,
(3)
13.12 一台隐极发电机与无穷大电网并联运行,原来功角,因为电网发生故障使电网电压下降到原来的60%,若故障前后发电机输出的有功功率保持不变,电枢电阻忽略不计,试求欲使功角不大于
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