第六章習題答案電機學華科

1、6.2答：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電源的頻率之間保持嚴格的關(guān)系的交流電機稱為同步pfnn1160??電機。其轉(zhuǎn)速與它的極數(shù)成反比。75rmin、50Hz的電機其極數(shù)為80。（注意：p為極對數(shù)，而不是極數(shù)）6.4答：汽輪發(fā)電機的主要結(jié)構(gòu)特點是，外形細長。由于汽輪機等熱力機械只有在高轉(zhuǎn)速下才有較高的效率，因此汽輪發(fā)電機的一般做成轉(zhuǎn)速最高的兩極式。由于轉(zhuǎn)速較高，不允許轉(zhuǎn)子表面有凸起的磁極，因此做成隱極式。由于轉(zhuǎn)速較高，離心力大，轉(zhuǎn)子的直徑較小。由知，當電

2、樞匝數(shù)一定時，為了產(chǎn)生一定的電動勢，??11144.4nkfNE電機必須有一定的磁通。為了滿足對磁通的要求，電機轉(zhuǎn)子的直徑又比較小，只有增加電機轉(zhuǎn)子的長度（），故隱極發(fā)電機外形細長。而水輪發(fā)電機由于?BlBA???轉(zhuǎn)速較低，其轉(zhuǎn)子為凸極式，外形短粗。6.7答：電樞反應(yīng)以同步轉(zhuǎn)速相對于電樞順時針旋轉(zhuǎn)，相對于定子靜止不動。6.8答：電樞反應(yīng)與負載的關(guān)系為：當負載為純電阻性時（此處的負載指的是包括電樞繞組的同步阻抗在內(nèi)的總負載阻抗），電樞反應(yīng)

3、為純交軸電樞反應(yīng)；當負載為純電感性負載時電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)；當負載為純電容性時電樞反應(yīng)為直軸助磁電樞反應(yīng)。（1）負載為純電阻，但由于電樞繞組有同步電抗，故電樞反應(yīng)既有交軸電樞反應(yīng)，又有直軸去磁電樞反應(yīng)。（2）負載為純電容性，但由于，而電機的同步電抗，因此總的8.0?CX0.1?tX負載仍呈純電感性（忽略電樞電阻），電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)。（3）純電感性負載，電樞反應(yīng)仍為直軸去磁電樞反應(yīng)。（4）由于容抗大于感抗，故總的負載的性

4、質(zhì)為電容性，電樞反應(yīng)為直軸助磁電樞反應(yīng)。6.12根據(jù)隱極發(fā)電機和凸極同步發(fā)電機的相量圖的幾何關(guān)系證明，證明過程略。6.17答：忽略電樞電阻時，短路時電樞反應(yīng)的性質(zhì)為直軸去磁電樞反應(yīng)，因此磁動勢平衡方程式就變成了簡單的代數(shù)相加的關(guān)系。合成電動勢afδFFF???FFFaf??，即短路時合成電動勢僅與電樞繞組?????????????.11..44.4NttkNjXIjXIjUE的漏抗壓降相平衡，電樞繞組的漏抗非常小，因此漏抗壓降也不大，故

5、磁路遠未飽和，故，由于，所以。又由于，且??F??IIXEt???IF???FFFaf??I?aF，故。而為勵磁磁動勢其大小與勵磁電流成正比，因此，也即三IFf?fFfkII?相同步發(fā)電機對稱穩(wěn)態(tài)短路特性為一條直線。6.18答：參閱課本第313頁。。11112fpfp??????（1）電網(wǎng)頻率下降5%，而負載轉(zhuǎn)矩不變時有，可??sinsin1010???ttXUEmXUEm求出?36.28??（2）電網(wǎng)頻率下降5%，而負載功率不變由功率

6、的計算公式可求出功角不變。（3）電網(wǎng)電壓和頻率和下降5%，負載轉(zhuǎn)矩不變，則有，??sinsin1010???ttXUEmXEUm其中，，代入上式可得，功xtXXEEUU95.095.095.000???1195.0???角不變。6.47答：如在定子對稱運行時，轉(zhuǎn)子由外加電源通入2f電流時，只會在定子繞組中引起3f的交流。當轉(zhuǎn)子繞組中通入2f的交流電流時，由于勵磁繞組只有一相，因此產(chǎn)生的是一個脈振磁場，該脈振磁場可分解成兩個幅值大小相等，

7、轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。正向旋轉(zhuǎn)磁場以三倍的同步轉(zhuǎn)速相對于定子繞組正向旋轉(zhuǎn)，因此在定子繞組中產(chǎn)生三相對稱的頻率為3f的諧波電動勢，由于電機運行于對稱狀態(tài)，在對稱的電動勢作用下，定子的諧波電流也是對稱的，其轉(zhuǎn)速為，與轉(zhuǎn)子磁動勢中分解出來的正向旋轉(zhuǎn)磁動勢相對靜止，因此不會133360npfn??在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出高于2f的交流電流，因此定子繞組中沒有高于3f的高次諧波。6.49答：當同步發(fā)電機發(fā)生突然短路時，定子繞組為了維持

8、磁鏈守恒，因此在定子繞組的短路電流中包括周期性的電流分量（即交流分量）以抵消由于轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)引起的定子繞組中的磁鏈的交變，另外還有一個非周期性的電流分量（即直流分量）以維持短路瞬間的磁鏈不變。定子繞組中周期性的電流分量產(chǎn)生的電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)，使得轉(zhuǎn)子繞組中的磁鏈減小，轉(zhuǎn)子繞組為了維持磁鏈守恒，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了一個附加的非周期性的電流以維持轉(zhuǎn)子繞組的磁鏈守恒，將定子繞組的電樞反應(yīng)磁鏈擠到了轉(zhuǎn)子繞組的漏磁路上，使定子短路電流增大

9、。定子繞組的短路電流中的非周期性的電流分量產(chǎn)生的磁鏈在空間靜止不動，相對于轉(zhuǎn)子繞組來講，該磁鏈周期性交變，因此在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)產(chǎn)生一個周期性的電流分量。定子繞組的短路電流中的超瞬變分量與阻尼繞組的非周期性的電流分量相對應(yīng)，與阻尼繞組的非周期性的電流分量一同以阻尼繞組的時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減；定子繞組的短“dT路電流中的瞬變分量與勵磁繞組的附加的非周期性的電流分量相對應(yīng)，與勵磁繞組中的附加的非周期性的電流分量一同以阻尼繞組的時間常數(shù)按指數(shù)