第五章 同步电动机.doc

习题五5-1、什么叫同步电动机？转速1500r/min，50HZ的同步电动机是几极的？是隐极结构，还是凸极结构？答：电动机转子转速与旋转磁场转速相同的电动机称为同步电动机。 由n=可得p=2，则其为4极同步电动机。是隐极结构。5-2、何谓同步电动机的电枢反应？电枢反应与电机能量转换有何关系？答：电枢磁场对励磁磁场的影响称为电枢反应。 电枢反应除使气隙磁场发生畸变外，还有去磁或增磁作用（同步电动机励磁电流If的变化能引起定子电流的变化）。对恒定负载来说，同步电动机气隙磁场是由励磁电流和电枢电流共同建立的，当调节励磁电流使磁能达不到所需值时，电动机就从定子侧电源中吸取一部份滞后的无功电流来补充，这时电动机增磁呈感性；若调节励磁电流多与所需值，电动机则从定子侧电源中吸取一部分超前的无功电流来去磁，这时电动机呈电容性。5-3、某工厂自6000KV电网上吸取cos=0.6的电功率为2000KW，今装一台同步电动机，容量为720KW，效率为0.9，星形联结，求：功率因数提高到0.8时，同步电动机的额定电流和cos。解：由P1=2000KW cos=0.6 得：=53.13 tg=1.33 Q1= P1 tg=20001.33=2660Kvar由：cos1=0.8 得：=36.87 tg1=0.75 则：Q1= P1 tg1=20000.75=1500 Kvar同步电动机提供的无功功率为： Q2= Q1- Q1=2660-1500=1160 Kvar由P2N=720KW 得P2= P2N/=720/0.9=800KW则 cos2= P2/S2=800/=0.56则：I2N= P2/UN cos2=800/60000.56=0.13KA5-4、有一水泵站原有四台PN=200KW，cos =0.75（滞后）的异步电动机，如将其中两台换为PN=200KW，cos =0.8（超前）的同步电动机，假设电动机均处于额定运行状态，问：（1）换机前，水泵站需要从电网吸取的视在功率和功率因数是多少？（2）换机后，水泵站需从电网吸取的视在功率和功率因数又是多少？（3）若不换电动机，而装设一台调相机，欲使水泵站的功率因数提高到0.9（滞后），则调相机的容量应为多大？（设两台电动机的额定效率均为0.9）。解：1）PN1=4 PN=4200=800KW 则P1= PN1/=800/0.9=888.89 KW cosN=0.75 N=41.410 tgN=0.88 Q1= P1 tgN=888.890.88782.22Kvar SN=1184KW cos=0.75 2）换机后： 两台电动机：P2=444.44KW Q2= P2tgN=444.440.88=391.11 Kvar两台同步电动机：P2=444.44KWcos2=0.8 2=36.860 Q2= P2tg2=444.44tg36.860333.21 Kvar则：P总= P2P2444.44444.44888.88 KW Q总= Q2Q2=391.11+333.21=724.32 KvarS=1146 KW cos=0.77 3）同步调相机只提供无功功率 cos1=0.9 1=25.840 Q3= P1tg1=888.88tg25.840=430.47 Kvar 则同步调相机提供的无功功率为：QT= Q1-Q3=782.22-430.47=351.75Kvar同步调相机容量为：ST= QT=351.75Kvar5-5、一台三相隐极同步电动机，三角形联结，UN=400V，IN=37.5A，cosN =0.85（滞后），Xt=2.38 （不饱和值），不计电阻，当电动机运行在额定状态下，求：（1）不饱和的励磁电动势E0；（2）功率角 ；（3）电磁功率Pem；（4）过载能力 。解：1）由cosN =0.85 得N= 31.79 sinN0.53E0=454V2）tg=55.65 则=88.97 功率角 N=88.9731.7957.183）Pem=3sin=3sin57.18=192.368KW4）过载能力 1.195-6、某工厂变压器的容量为2000KV.A，该厂电力设备的平均负载为1200KW，cos=0.65（滞后），今新装一台500KW，cos =0.65（超前）， =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：原有负荷中有功功率：P1=1200KW 原有功率因数：cos10.65 149.460 原有负荷中无功功率：Q1= P1tg1=1200tg49.4601402Kvar同步电动机的有功功率：P2=526KW同步电动机的功率因数：cos20.8 236.860同步电动机的有功功率：Q2= P2tg2=526tg36.860394.5Kvar总有功功率：P= P1P2=12005261726 KW总有功功率：Q= Q1Q2=14023947.51008 Kvar总负荷： S=1999KVA 则变压器不过载功率因数： cos=0.865-7、试比较永磁式同步电动机、反应式同步电动机和磁滞式同步电动机各有什么特点？答：永磁式同步电动机：其转子铁芯是由永磁钢制成的，工作原理是利用定子旋转磁场与由永磁铁制成的转子相互吸引，转速恒定，但是不能自行起动。 反应式同步电动机：转子采用软磁材料制成的凸极式结构，即转子没有磁性。其工作原理是利用转子自身直、交轴两个方向磁阻不同而产生的转矩，因此这种电动机称为“反应式同步电动机”。 磁滞式同步电动机：其转子采用硬磁材料制成隐极式结构，此种材料具有较宽的磁滞回环、 剩磁和矫顽力，其工作原理是利用定子旋转磁场对转子磁化后，而相互吸引形成电磁转矩，使转子以同步转速旋转。5-8、为什么磁滞同步电动机的磁滞转矩的大小与转速无关？它是怎么产生的？答：磁滞同步电动机定、转子之间相互作用将产生切向力Ft，并引起磁滞转矩，使转子朝着定子选转磁场方向转动。磁滞转矩的大小是由磁滞角决定的，而磁滞角的大小与旋转磁场相对转子的速度无关，它决定于铁磁材料的性质。在转子低于同步转速时，不管转子转速是多少，在旋转磁场反复磁化下，转子的磁滞角总是相同的，所以产生的磁滞转矩TZ与转子转速无关。5-9、为什么要把同步电动机电枢电流分解为它的直轴分量和交轴分量？如何分解？有什么物理意义？答：凸极式同步电动