一、填空题（每小题3分，共30分）

1、同步电机电枢反应的性质取决于 ，当负载电流I ?

030时的电枢反应为 。 2、隐极同步发电机最大功率输出时的功率角=δ ，而凸极同步发电机最大功率输出时的功率角δ 。 3、同步发电机的短路比C K 与*d x 不饱和值的关系为 ，若*d x 不饱和值大，则C K ，电压变化率 ，静态稳定性 ，电机成本 。 4、在稳定运行范围内，当增大同步发电机有功输出，则功率角 ，同时无功功率输出 ，静态稳定能力 。

5、并励直流发电机电压建立的条件是 。

6、直流电动机调速的方法主要有 ，其中，在额定转速以下调节的有 。

7、已知三相六极异步电动机，运行在Hz f 50=电网上，转差率02.0=S ，此时，转子

电势的频率=2f Hz ，转子磁势2F

相对转子的转速为 min /r ，转子

相对定子的转速为 min /r 。

8、异步电动机降压起动的方法主要有 ，其中，转矩和电流降低倍数不相同的有 。

9、定子绕组Y 接的三相对称绕组，通入三相对称电流，则三相基波合成磁势为 ，基波幅值为单相脉振磁势幅值的 倍，转向由 决定，合成磁势的幅值位置如何确定？ 。 10、在直流发电机中， 的作用是将绕组中的 转换成电刷上的直流电势。

二、分别归纳出导体、单匝整距线圈、单匝短距线圈、多匝线圈、线圈组、一相绕组的感

应电势的公式，并分别说明其中各个物理量的意义。（10分）

三、并列于无穷大容量电力系统运行的同步发电机，当输出的有功功率不变时，增加或减

小发电机的励磁电流，功率角、无功功率、功率因数和发电机的静态稳定性分别会有什么变化？（12分）

四、试分析下列情况对同步电抗的影响。（12分） （1）电枢绕组匝数增加； （2）铁心饱和程度提高； （3）气隙增大；

（4）励磁绕组匝数增加。 五、一台三相绕线式异步电动机，极数42=p 。该电动机接入电网后额定运行，额定

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1、同步发电机工作原理1.5.1 1.5.1 直流电机的电枢电动势直流电机的电枢电动势产生产生: :电枢旋转时电枢旋转时, ,主磁场在电枢绕组中感应的电动势主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电枢电动势。简称为电枢电动势。大小大小: :nCnapNEea60 性质性质: : 发电机发电机电源电势电源电势( (与电枢电流同方向与电枢电流同方向);); 电动机电动机反电势反电势( (与电枢电流反方向与电枢电流反方向).).)(电动势常数电动势常数为电机的结构常数为电机的结构常数其中其中apNCe60可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关

2、。转速有关。产生产生: :电枢绕组中有电枢电流流过时电枢绕组中有电枢电流流过时, ,在磁场内受电磁力在磁场内受电磁力的作用的作用, ,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。大小大小: :aTaemICIapNT2可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比。流成正比。为电机的转矩常数，有为电机的转矩常数，有其中其中apNCT2eTCC55. 91.5.2 1.5.2 直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩性质：性质： 发电机发电机制动制动( (与转速方向相反与转速方向相反) )；输入的机械拖动转矩输

3、入的机械拖动转矩 = = 电磁转矩电磁转矩 + + 空载转矩空载转矩 电动机电动机驱动驱动( (与转速方向相同与转速方向相同) )；输入的电磁转矩输入的电磁转矩 = = 空载转矩空载转矩 + + 负载转矩负载转矩电枢电动势电枢电动势 和电磁转矩和电磁转矩 是直流电机两个重要的公式。对于同一台直流电机，电是直流电机两个重要的公式。对于同一台直流电机，电动势常数动势常数EaEa和转矩常数和转矩常数C CT T之间具有确定的关系：之间具有确定的关系：eeEC nTaTC ITee609.552aCCCaeTT20.10560aCCCa1.6 直流发电机直流发电机 1.6.1 直流电机的励磁方式直流电

4、机的励磁方式 主磁极上励磁绕组获得电源的方式叫励磁主磁极上励磁绕组获得电源的方式叫励磁方式，也指励磁电流的供给方式。方式，也指励磁电流的供给方式。自励自励他励他励并励并励串励串励复励复励 （1）他励式）他励式 其励磁绕组由其他电源供其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组电，励磁绕组与电枢绕组不相连。不相连。 电枢电流电枢电流Ia=负载电流负载电流I （b）并励：）并励：Ia=I+If （c）串励：）串励：Ia=I=If （d）复励：磁场相加：积复励）复励：磁场相加：积复励 磁场相减：差复励磁场相减：差复励（2）自励）自励1.6.2 直流电机的基本方程式直流电机的基本方程式 一、基本方程式

5、一、基本方程式 1.电动势平衡方程式电动势平衡方程式 按发电机惯例参考方向，电枢回路按发电机惯例参考方向，电枢回路的电动势方程式为的电动势方程式为 并励发电机的电枢电流为并励发电机的电枢电流为 直流发电机的直流发电机的EU，这是判断直流，这是判断直流电机运行在发电机状态的依据。电机运行在发电机状态的依据。 aaaIRUEfaIII 2.功率平衡方程式功率平衡方程式 aaMMcuaMadFeMIETPPPPpPPPPPP2011)( 3.转矩平衡方程式转矩平衡方程式 当发电机转速当发电机转速n为常数时，原动机输入的驱动为常数时，原动机输入的驱动转矩转矩T1的一部分用来克服空载转矩的一部分用来克服

6、空载转矩T0，剩下的，剩下的转换为发电机的电磁转矩转换为发电机的电磁转矩T。 01pPPM01TTTM 实验过程：实验过程：If由由0开始增大，开始增大，U0将逐渐增大。将逐渐增大。If减小，减小，U0将将逐渐减小，但逐渐减小，但If=0， U0 不等不等于于0，存在剩磁电动势。，存在剩磁电动势。1.6.3 直流发电机（他励）的运行特性直流发电机（他励）的运行特性空载特性曲线上升分支空载特性曲线下降分支平均空载特性曲线UfI 空载时，空载时， 。由于。由于 ，因此空载特性实质上就是因此空载特性实质上就是 。由。由于于 正比于正比于 ，所以空载特性曲线的形，所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲

外特性曲线如图所示外特性曲线如图所示由曲线可见，负载电流增大时，端电压由曲线可见，负载电流增大时，端电压有所下降。有所下降。aaeRInCU 根据根据 可知，端电压下降有两个原因：一是可知，端电压下降有两个原因：一是在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使每极磁通量减少，使

8、电动势减少；另一个原因是电枢回路上的电每极磁通量减少，使电动势减少；另一个原因是电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降。阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降。 比如：当负载电流增大时，必须比如：当负载电流增大时，必须增加励磁电流去补偿电枢反应的增加励磁电流去补偿电枢反应的去磁作用和内部的电压降，才能去磁作用和内部的电压降，才能保持端电压不变。保持端电压不变。 1Cn2CU )(IfIf定义定义：当当 、 时，时， 调节特性曲线如图所示调节特性曲线如图所示3. 调节特性调节特性 由曲线可见，在负载电流变化时，由曲线可见，在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电若保持

9、端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出端电压的影响。降对对输出端电压的影响。1.7 直流电动机1.7.1 直流电动机（并励）的基本方程式直流电动机（并励）的基本方程式 1.电动势平衡方程式电动势平衡方程式 电枢回路的电动势方程式为电枢回路的电动势方程式为 并励电动机的电枢电流为并励电动机的电枢电流为 直流电动机的直流电动机的UE，这是判断直流，这是判断直流电机运行在电动机状态的依据。电机运行在电动机状态的依据。 aaaIREUfafaIIIIII 2.功率平衡方程式功率平衡方程式 pPPPPPPPPpPPPPPPPPPPadFecu

10、fcuaMadFeMcufcuaM211021)()()( 3.转矩平衡方程式转矩平衡方程式 电动机转速恒定时，输入的电磁转矩电动机转速恒定时，输入的电磁转矩Tm（驱动）（驱动）的一部分用来克服空载转矩的一部分用来克服空载转矩T0，剩下的转换为，剩下的转换为电动机的机械负载转矩电动机的机械负载转矩T2。 02pPPM02TTTM1.7.2 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性一、转速特性一、转速特性 转速特性是指在转速特性是指在 ，电枢回路不串附，电枢回路不串附加电阻时，电动机的转速加电阻时，电动机的转速n随输出功率随输出功率P2而变化的关系，而变化的关系，即即 曲线。曲线。NffNUUI

11、I，2()nf Paa aaeCUEI rEn和NaaeeCCUrnI 当输出功率增加时，电枢电流增加，电枢压降增加，使转速下当输出功率增加时，电枢电流增加，电枢压降增加，使转速下降，同时由于电枢反应的去磁作用使转速上升。上述两者相互作用的降，同时由于电枢反应的去磁作用使转速上升。上述两者相互作用的结果，使转速的变化呈略微下降。结果，使转速的变化呈略微下降。二、转矩特性二、转矩特性 转矩特性是指在转矩特性是指在 ，电枢回路不串附，电枢回路不串附加电阻时，电动机的电磁转矩加电阻时，电动机的电磁转矩T随输出功率随输出功率P2而变化的关而变化的关系，即系，即 曲线。曲线。NffNUUII，2()Tf

12、 P222/60PPTn当转速不变时，特性曲线为一通过原点的当转速不变时，特性曲线为一通过原点的直线。实际上，当直线。实际上，当P2增加时转速增加时转速n略微有所略微有所下降，因此曲线将稍微向上弯曲。而电磁下降，因此曲线将稍微向上弯曲。而电磁转矩转矩 ,因此只要在的关系曲因此只要在的关系曲线上加上空载转矩线上加上空载转矩T0，便可得到，便可得到 的关系曲线，如图所示。的关系曲线，如图所示。 L0TTTL2()Tf P三、效率特性三、效率特性 效率特性是指在效率特性是指在 ，电枢回路不串附，电枢回路不串附加电阻时，电动机的效率加电阻时，电动机的效率 随输出功率随输出功率P2而变化的关系，而变化的关系，即即 曲线。曲线。 NffNUUII，2()f P121111PppPPPP 电动机的损耗主要是可变的铜损和固定的铁损。电动机的损耗主要是可变的铜损和固定的铁损。当负载当负载P2较小时，铁损不变，效率低；随着负载较小时，铁损不变，效率低；随着负载P2的增加，铁损不的增加，铁损不变，铜损增

（1）普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器的发电机)

（2）整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体的发电机)

（3）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)

（4）带泵交流发电机(带泵交流发电机安的泵是真空泵不是真空助力泵，真空助力泵是汽车制动系统上的）

（5）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机)

2.按磁场绕组搭铁形式分类

（1）内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联)

（2）外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。

3.按整流器结构分类。

（1）六管交流发电机。

（2）十一管交流发电机。

（3）八管交流发电机。

（4）九管交流发电机。

汽车发动机的转速从怠速到最高转速的变化范围很大，由它带动旋转的发电机转速也在相应的范围内变化。汽车发电机的特性，应该是以转速为基准来分析各个有关参数之间的相应关系。交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系.它包括输出特性、空载特性和外特性。

发电机空载运行时．发电机端电压和转速之间的关系，空载特性可以判断该发电机低速充电性能的好坏，同时也可以看出发电机的输出电压是随着发电机的转速升高而增高的。

发电机输出电压一定时，发电机输出电流随转速变化的规律。由于具有这种自我保护作用，交流发电机一般不需设置限流器。

发电机转速一定时，发电机端电压与输出电流之间的关系，从外特性曲线可以看出，在转速变化时，发电机端电压有较大的变化，在转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压也有很大影响，因此，要使输出电流稳定，必须配用电压调节器。高速时，当发电机突然失去负载时，端电压会急剧升高，这时电气设备中的电子件将有被击穿的危险。

现目前汽车上广泛的使用交流发电机，同时在使用时应该注意以下几点内容：

①经常清洁发电机外表的积垢和尘土，保持清洁和通风良。

②经常检查与发电机相关的各紧固件的紧固情况，及时紧固各部螺钉。

③传动皮带的张力要合适。过松，易打滑而造成发电不足;过紧，易损坏皮带和发电机轴承。

④安装蓄电池时，千万不要装错，通常是先装正极线，不装搭铁线，否则极易烧坏二极管。

⑤采用集成电路调节器时，发动机不运转应立即关断点火开关。

⑥绝不允许用刮火方法试验是否发电。

⑦发电机有了故障不发电时，要及时排除，否则会造成更严重的故障。

1.交流发电机组成部分

交流发电机定子的功能就是产生交流电，定子是由定子铁心和定子绕两部分组成，然而定子铁心是由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。

交流发电机转子的功能是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。

交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。

交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。

端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。

1）改进了磁路，并且整流器采用八管，提高了输出功率。

2）整流器和电子调节器均装在发电机内。

3）采用了充电指示灯，降低发电机的自激转速。

4）采用无刷结构，使发电机结构得到了简化，因而方便了维修。