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4.1.1同步电机的原理和分类
1、为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不用电枢旋转式?
答由于励磁绕组电流相对较小,电压低,放在转子上引出较方便。电枢绕组电
压高、容量大,放在转子上使结构复杂、引出不方便。故大容量电机将电枢绕
组作为定子,磁极作为转子,为旋转磁极式。
2、为什么同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大?
答感应电机的励磁电流由电源供给,需要从电网吸取感性无功功率,如果气隙
大,则励磁电流大,电机的功率因数低,因此在机械允许的条件下,气隙要尽
量小一些。同步电机的气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励,从同步电机
运行稳定性考虑,气隙大,同步电抗小,短路比大,运行稳定性高。但气隙大,
转子用铜量增大,制造成本增加。气隙大小的选择要综合考虑运行性能和制造
成本这两方面的要求。
3、同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是怎样的?转子表面某一点的气
隙磁通密度大小随时间变化吗?定子表面某一点的气隙磁通密度随时间变化吗?
答:凸极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形接近于正弦波,其中含有
一系列奇数次谐波;隐极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是接近正
弦的阶梯状波,其中也含有一系列奇数次谐波。
转子表面某一点的气隙磁通密度大小不随时间变化(电枢电流为零时),但
由于转子是旋转的,因此定子表面某一点的气隙磁通密度是随时间变化的。
4、请说明QFS-300-2为什么类型的同步电机。
答:QFS-300-2表示容量为300MW双水内冷2极汽轮发电机。
5、在直流电机中,EU还是EU是判断电机作为发电机运行还是电动机运行的依据之一,在同步电机中,这个结论还正确吗?
答在同步电机中,励磁电动势和电机端电压都是电压相量,不能根据它们的大小来判断电机的运行状态,而应该根据气隙合成磁场轴线与主磁极轴线的相对位置来决定。当主磁极场轴线超前合成磁场轴线时,为发电机状态;重合时为调相机状态;滞后时为电动机状态。
6、什么是同步调相机?
答:实际上是空载运行的同步电动机,通过调节励磁电流改善电网的功率因数,用于向电网发出感性或容性无功功率
7、某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A,该厂电力设备的平均负载为1200kW,cosφ=0.65(滞后),今欲新装一台500kW,cosφ=0.8(超前),η=95%的同步电动机,问当电动机满载时,全厂的功率因数是多少?变压器是否过载?
解:该厂电力设备从电源取得的有功、无功及视在功率:
同步电动机从电源取得的功率:
装设同步电动机后的全厂负荷及功率因数:
(滞后)
所以,全厂的功率因数为0.864(滞后),变压器不过载。
4.1.2同步电机结构
1、为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不用电枢旋转式?答由于励磁绕组电流相对较小,电压低,放在转子上引出较方便。电枢绕组电压高、容量大,放在转子上使结构复杂、引出不方便。故大容量电机将电枢绕组作为定子,磁极作为转子,为旋转磁极式。
2、为什么同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大?
答感应电机的励磁电流由电源供给,需要从电网吸取感性无功功率,如果气隙大,则励磁电流大,电机的功率因数低,因此在机械允许的条件下,气隙要尽量小一些。同步电机的气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励,从同步电机运行稳定性考虑,气隙大,同步电抗小,短路比大,运行稳定性高。但气隙大,转子用铜量增大,制造成本增加。气隙大小的选择要综合考虑运行性能和制造成本这两方面的要求。
3、什么是感应调压器?
答:是一台静止的绕线转子异步电动机,其转子绕组联结成星形,并作为一次绕组与电源相连;定子绕组作为二次绕组,一端与转子绕组相连,另一端作为输出端连接负载。
4、什么是移相器?
答:是一台转子静止的绕线转子异步电动机,转子被机械蜗轮蜗杆机构卡住,不能自由转动,只能根据需要旋转到某一个角度。一般定子、转子绕组都联结成星形,定子接电源,转子绕组经集电环接负载。
4.1.3同步发电机的电动势与磁动势
1、什么是同步电机的励磁调节?
答:就是通过调节同步电动机的励磁电流,来调节同步电动机的无功电流和功率因数,从而提高电网的功率因数的一种控制方式。
2、同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是怎样的?转子表面某一点的气隙磁通密度大小随时间变化吗?定子表面某一点的气隙磁通密度随时间变化吗?答:凸极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形接近于正弦波,其中含有一系列奇数次谐波;隐极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是接近正弦的阶梯状波,其中也含有一系列奇数次谐波。
转子表面某一点的气隙磁通密度大小不随时间变化(电枢电流为零时),但由于转子是旋转的,因此定子表面某一点的气隙磁通密度是随时间变化的。
为什么凸极同步电机气隙磁势为矩形波?
答:如图所示,每个线圈所包围
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