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华南理工大学电机学第五章思考题

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5-1 汽轮发电机和水轮发电机在结构上有何区别，原因何在？

【答】 在结构上，汽轮发电机为隐极转子，水轮发电机为凸极转子。原因：汽轮发电机的原动机为汽轮机，转速高，离心力大。故采用整块钢通过锻压工艺把转子制成一个整体。水轮发电机的原动机为水轮机，转速低，离心力小。故采用相对简单的焊接工艺把转子制成由多个部分组成的组合件。

5-2 同步电机有哪几种运行状态，如何区分？

【答】 同步电机有发电机、电动机和补偿机三种运行状态。可以通过功率角?来表征，功率角定义为相量E0超前相量U的角度。可以等价为主磁场空间矢量F1超前合成磁场F的角度。具体区分如下：??0时，转子主磁场超前于合成磁场，转子上受到一个制动性质的电磁转矩，转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机作发电机运行；??0时，转子主磁场与合成磁场的轴线重合，电磁转矩为零，电机内没有有功功率的转换，电机处于补偿机状态（或空载状态）；??0时，转子主磁场滞后于合成磁场，转子上受到一个驱动性质的电磁转矩，定子绕组从电网吸收电功率，转子可拖动负载输出机械功率，电机作电动机运行。

5-4 何谓同步电机的电枢反应？电枢反应的性质取决于什么？试讨论下列各种情况下的电枢反应（发电机惯例）： （1）电枢电流超前于励磁电势以?0角时； （2）电枢电流滞后于励磁电势以????0?角时，其中?0?90?。

【答】 同步电机在空载时，气隙中仅存在着转子磁动势。负载以后，除转子磁动势外，定子三相电流也产生电枢磁动势。电枢磁动势的存在，使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象成为电枢反应。电枢反应的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置，空载电动势E0和负载电流Ia之间的夹角?0，即取决于负载的性质。

（1）电枢电流Ia超前于励磁电势E0以?0角，产生直轴增磁电枢磁动势和交轴电枢磁动势。 （2）电枢电流滞后于励磁电势以????0?角，产生直轴去磁电枢磁动势和交轴电枢磁动势。

5-5 试述交轴和直轴电枢反应对同步发电机中能量转换和运行性能的影响。

【答】 交轴电枢反应Faq与能量转换有直接关系。直轴电枢反应Fad与能量转换有间接关系。 能量转换需要磁场。Fad直接影响磁场，通过磁场影响能量转换。没有Fad仍然有能量转换，但如果Faq?0，即Ia?0，则没有能量转换。以隐极机为例，Pe?3E0Icos?0?3E0Iq?0。

????Fad影响磁场，从而影响发电机的功率因数。