疑难习题

.机向电网发出有功功率，并且有功电流分量对转轴产生制动性质的转矩，使转子减速，发电机电压Ug与

.电网电压Uc之间的夹角减小，直至为零，电压差为零，反之，fg

7-16同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？

...答： 时间相位角：发电机空载电动势E0与端电压U之间的相位角为功角δ。

空间相位角：δ是感应空载电动势主磁通?0的主磁极轴线和产生端电压的定子等效假想合成磁通

.?u的磁极轴线之间的夹角。

7-17 与无限大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率，试用功角特性分析说明？ 答：改变原动机的输出功率或转矩，以改变功率角δ的大小。

见图示：在0－a－m区域内，改变P1或T1，即可改变功率角δ的大小，调节有功功率P2. （1） 原工作于a点，此时P1=P2≈Pem（忽略Σp），

功角为δ；

（2）当增大原动机转矩T1，即增大输入功率至P1’， 由于输出功率瞬时未变，出现功率差额△P=P1’-P1, 在相应于功率差额△P的剩余转矩作用下，转子加 速，使功角由δ增至δ’，这时输出功率P2’也相 应增大，直至与输入功率达到新的平衡（P2’=P1’）， 于是电机就稳定运行在新的工作点a’点。

7-18什么是U形曲线？什么时候是正常励磁、过励磁和欠励磁？一般情况下发电机在什么状态下运行？ 答： U形曲线：与无穷大电网并联运行的同步发电机，在输出有功功率不变的情况下， 改变励磁电流If ，测出相应的定子电流I，得到的关系曲线I＝f(If) 因形状象字母“U”， 故称为U形曲线。

正常励磁：cos? =1的状态 对应励磁电流为If ； 过励磁： cos?滞后状态 对应励磁电流If’>If ； 欠励磁： cos?超前状态。对应励磁电流If’

由于电网功率因数一般为滞后状态，并且发电机过励状态下运行时，静态稳定性好，故发电机一般处于过励磁运行状态。

7-19 试比较ψ、?、δ这三个角的含义，同步电机下列各种运行状态分别与哪个角有关？角的正、负又如何？

。pem m a’ P1’ P1 δ

P2’ a P2

0 δ δ’ 。。。答：?是端电压U与电枢电流I之间相位角，I滞后U时，?为正；

。。。。ψ是空载电动势E0与电枢电流I之间相位角，I滞后E0时，ψ为正；

。。。。δ是空载电动势E0与端电压U之间的相位角，U滞后E0时，δ为正；； （1）与?有关，当?>00滞后，?<00超前

00

（2）与?有关，当?>0过励，?<0欠励

（3）与ψ有关，当ψ=00交磁，ψ=900直轴去磁，ψ=-900直轴助磁

（4）与δ有关，δ>00发电机，δ<00电动机。

7-10 有一台发电机向一感性负载供电，有功电流分量为1000A，感性无功电流分量为1000A，求：（1）

13

发电机的电流I和cos?；（2）在负载端接入调相机后，如果将cos?提高到0.8，发电机和调相机的电流各为多少？（3）如果将cos?提高到1，发电机和调相机的电流又各为多少？

解：1) I? cos??Ia?Ir?IaI?11.414221?1?1.414kA

?0.707

222)发电机电流I1?Iacos??10.8?1.25kA

cos??0.8sin??0.6

发电机无功电流Ir1?Isin??1.25?0.6?0.75kA 调相机的电流It?Ir?Ir1?1?0.75?0.25kA 3)此时发电机电流全是有功分量:I?Ia?1kA 无功电流全由调相机提供:It?Ir?1kA

7-11说明xd、xd的物理意义，比较xd、xd、xd的大小？

答：xd是表征同步发电机三相突然短路的超瞬变（次暂态）状态时直轴电枢磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。

xd是表征同步发电机三相突然短路的瞬变（暂态）状态时直轴电枢磁场和电枢漏磁场对电枢电路作

'\\'\'用的一个综合参数。

\'它们之间的大小关系是：xd?xd?xd 。

7-12 对两台电机，定子的材料、尺寸和零件完全一样，一个转子的磁极用钢片迭成，另一个为实心磁极，问哪台电机的负序电抗要小？为什么？

答：由于同步发电机的负序旋转磁场以2n1的速度切割转子，能在转子的铁心中感应出电动势和涡流，涡流建立的磁动势对负序磁场起削弱作用。

发电机转子磁极用钢片叠成和用整块钢锻成时，前一种发电机转子感应的涡流小于后一种发电机转子感应的涡流，涡流产生的磁动势对负序磁场的削弱作用比后一种发电机的弱， 因此前一种发电机的合成负序磁场就大，后一种发电机的合成负序磁场就小，所以前一种发电机的负序电抗就大一些。

14

第八章 控制电机

答：反应式微型同步电动机的反应转矩是依靠转子自身直轴和交轴两个方向磁阻不同而产生的。 一般异步电动机无反应转矩，因为气隙是均匀的。

8-2为什么磁滞同步电动机的磁滞转矩大小与转速无关，它是怎样产生的？

答：由于硬磁材料中的磁分子之间具有很大摩擦力，思考题与习题答案部分因此磁分子在转动时不能立即随着旋转磁场方向转过同样的角度，而始终落后于一个角度δ。这样,滞转矩的作用，使电动机转子朝着定子旋转磁场的方向转动起来。显然，磁滞角的大小与定子旋转磁场相对于转子的速度无关, 它决定于转子所用的硬磁材料的性质。由所有磁分子产生的合成磁通（转子磁通）就要落后定子旋转磁场一个δ角，这个角称为磁滞角。它们之间相互作用将产生切向分力，并引起磁滞转矩。由于磁因而当转子在低于同步速n1运转时，不管转子转速如何，在定子旋转磁场的反复磁化下，转子的磁滞角δ都是相同的，因此，所产生的磁滞转矩与转子转速无关。

8-1反应式微型同步电动机的反应转矩是怎样产生的，一般异步电动机有无反应转矩？为什么？

8-3什么叫自转现象？两相何服电机如何防止自转？

答：在正常运行时，交流伺服电机的励磁绕组和控制绕组都通电，通过改变控制电压Uc来控制电机的转速，当Uc=0时，电机应停转。

而当转子电阻较小，两相异步电动机运转起来后，若控思考题与习题答案部分制电压Uc=0，电动机便成为单相异步电动机继续运行，并不停转，这种现象称为“自转”现象。

增大转子电阻可以防止“自转”现象的发生。

8-4为什么异步测速发电机输出电压大小与电机转速成正比，而与励磁频率无关？

答：当励磁绕组上外加励磁电压Uf 后,产生If ，而If将建立磁通φd，当转子转动时，转子切割电动势Er，Er= CrΦdn，在Er作用下，产生短路电流Is，Is产生Fr，Fr可分解为Frd和Frq，Frq产生Φq，交轴磁通与输出绕组交链感应出频率与励磁频率相同，幅值与交轴磁通Φq成正比的感应电动势E2。 因为：Φq∝Frq∝Fr∝Er∝n，所以，E2∝Φq∝n，即输出电压大小正比于测速发电机的转速，而频率与转速无关，为励磁电源的频率。

8-5什么是异步测速发电机的剩余电压？如何减小剩余电压？

答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出电压称为剩余电压。 减小剩余电压误差方法有：

（1）选择高质量各方向特性一致的磁性材料。

（2）在机加工和装配过程中提高机械精度。 （3）装配补偿绕组。

（4）对于使用者可通过电路补偿方法去除剩余电压的影响。

15

8-6简要说明步进电机稳定区的概念。

答：步进电机的动稳定区是指步进电机从一个稳定状态切换到另一个稳定状态而不失步的区域。

16