答在同步电机中，励磁电动势E。
和电机端电压〃都是电压相量，不能根据它们的人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。
10.★什么是同步电机的功角特性？
&角有什么意义？
答当电网电压（/和频率/恒定，参数Xd和X“为常数、励磁电动势不变时，同步
电机的电磁功率只决定于与〃的夹角0,8称为功率角，Pcm=f（0）为同步电机的功角特性。
由于电机的漏阻抗远小于同步电抗，从空间上看，功率角&可近似认为时主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角；从时间上，功率角&励磁电动势与电压〃之间的夹角。
11.★一般同步发电机三相稳定短路，当Ik=IN时的励磁电流5和额定负载时的励磁电
流/刖都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取未饱和值而后者取饱和值？
为什么
Xg—般总是采用不饱和值？
答短路时由于电枢反应的去磁作用使气隙磁通很小，电机磁路处于不饱和状态，此时对应的是Xd的不饱和值。
额定负载运行时，气隙磁通较人，直轴磁路处于饱和状态，此时对应的是Xd的饱和值。
交轴磁路的气隙人磁阻大，磁路不饱和，故X。
一般取不饱和值。
12.★同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？
在负载时是如何激励的？
答空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是由转子绕组中的直流电流激励的。
负载后，定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。
气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励产生的。
13.★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.
五、计算
1.★有一台三相汽轮发电机，?
N=25000kW,gio.5kv,Y接法，COS0,V=0.8（滞后）,
作单机运行。
由试验测得它的同步电抗标么值为X：
=2.13。
电枢电阻忽略不计。
每相励磁电动势为7520V,试求分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢反应的性质：
（1）每相是7.52G纯电阻；
（2）每相是7.52G纯电感；
（3）每相是（7.52-/7.52）G电阻电容性负载。
解阻抗基值Z”=如=-=久3叭=1°.5‘x0.8x乎人凤Pn25000x103
同步电抗X$=X：
Z,v=2.13x3.530=7.520
（1）纯电阻负载时
电枢电流/=£°=7、20Z（T4=70?
z_45cA
R+jX,7.52+J7.52
电流滞后于E。
的角度为0=45°,故电枢反应是直轴去磁兼交磁作用。
（2）纯电感负载时
电枢电流/=一如一=7520Z0_人=500Z-9034
j（X$+X）7（7.52+7.52）
此时为0=90=故电枢反应是直轴去磁作用。
（3）阻容性负载且X=X$时，电枢电流
此时为0=0°,故电枢反应是交磁作用。
2.★有一台?
N=25000kW,t/N=10.5kV,Y联接，COS0=O・8（滞后）的汽轮发电机,X；=2.13,电枢电阻略去不计。
试求额定负载卞励磁电动势E。
及E。
与/的夹角0。
解
E；=cos。
），+0*sin0+厂X：
）'=7082+（0.6+1x2.13）2=2.845
故
=E；学=2.845x^-kV=17.25WJ3J3
=1.4425
lX+Usm（pN_lx0.554+lxsni36.87°taiii^==
Ucos0vcos36.87c
因COS0=哼二空=0.281
E：
2.845
0=73.67°
3.★有一台£厂725000RW,UN=10.5kVfY接法，cos=0.8（滞后）的水轮发电机，R：
=0,X；=1,X；=0.554,试求在额定负载下励磁电动势E。
及E。
与/的夹角。
解cos0,v=O.80=36.87°
故0=55.27°
有/；=Z*sin0=lxsin55.27°=0.822
令/*=1/0°"=1Z36.87°
则/；=0.822Z55.27°—90°=0.822Z—34.73°
又/；=厂cos©=1xcos55.27°=0.57
则/；=0.57/55.27°
E；P+〃；X；+〃；X；
=1Z36.87°+ylx0.822Z-34.73°+J0.57Z55.270x0.544
=1.771/55.27°
故=E；Ey=1.771x10.5/V5kW=10.74RU
&=0—©=55.27°—36.87°=18.4°
4.★★有一台三相1500kW水轮发电机，额定电压是6300V,Y接法，额定功率因数cos0v=°・8（滞后），已知额定运行时的参数：
=21.20,X°=13.7G,电枢电阻可略去不计。
试计算发电机在额定运行时的励磁电势。
解：
乙”=器=久;他=2ii7C
X；=——=1X：
=———=0.646
Sn5n
Eq=VjVx\=1+0.646/（90-36.87）°=1.481/20.43°
则（p=20.43+（pN=57.3°
将参考向量改为Ep,则有
t7*=1Z-20.43°=0.937-J0.349
i：
=-jsm^=0.842Z-90c
f—cos0=0.54
则E；=u、ji：
x；+ji：
x,
=0.937-丿0.349+0.842+jO.54x0.646=1.78
=E；瞥=1.78x^-V=6474AV
5.★★有一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标幺值分别等于
X；=1.0,X：
=0.6,电枢电阻可以忽略不计。
试计算发电机的额定电压，额定容量,
cos^=0.8（滞后）时发电机励磁电动势E；。
解：
（方法一）
令（7*=i.ozo
v^=cos-10.8=36.87°
/.f=1.0Z-36.87°
计算电动势
£*=£*+jrX*=1.0Z0+jl.0Z-36.87°x0.6=1.36+）0.48=1.44249.44厂与E；的夹角
0=19.44°+36.87=56.31’
直轴电枢电流I：
=Z*sin^=lxsin56.31°=0.832
励磁电动势E：
=E；+/；（X；-X；）=1.442+0.832（1—0.6）=1.775
（方法二）屮
IX+Usm00.6+0.6
‘=aictan=aictaii=aictan1.5=56.31
Ucos/0.8
直轴电枢电流
I：
=rsin©=lxsin56.31
励磁电动势
E；=U*cos（0-0）+/；X；=1.0xcos（56.3F-36.87°）+0.832x1
=0.943+0.832=1.775
6、一电所的容量为2000kVA,变电所本来的负荷为1200kW,功率因数cos?
=0.65（滞后），今该厂欲增加一台额定功率为500kW,功率因数cos°=0.8（超前），效率"=95%的同步电动机，问当该同步电动机满载时，全厂的功率因数是多少？
变电所是否过载？
7、一台同步电动机，在额定电压，额定频率，额定负载下运行时，功角为30°，设在励磁保持不变的情况卞，运行情况发生了卞述变化，试用公式说明功角有何变化（定子电阻和凸极效应忽略不计）：
⑴电网频率下降5%,负载转矩不变：
（2）电网频率下降5%,负载功率不变；⑶电网电压和频率各下降5%,负载转矩不变。
8、当cos°=0・5（滞后）时，用户需要lOOOkW，决定：
⑴供给此用户的发电机的T•伏安容量；⑵如果添设一台调相机能完全补偿无功功率，求它的容量；⑶如果只将发电机的功率因数提高到0.8（滞后）,求调相机的容量。
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