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第三章 同步发电机励磁自动控制系统练习参考答案 一、名词解释 1励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备 和电路。 2发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的 励磁系统。 5励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流I E 与无功负荷I .Q 的关系特性。 9调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。 11负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。 12无差特性 答：发电机外特性呈水平当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外 特性。 13强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电 机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A保持机端电压恒定； B调节发电机发出的无功功率； C保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D调节发电机发出的有功电流。 2对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A保持机端电压恒定； B调节发电机发出的无功功率； C调节机端电压和发电机发出的无功功率； D调节发电机发出的有功电流。 3当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 sin d GG G X UE P =为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 Asin G U； Bsin G E； Csin1 d X； Dsin。 4同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B合理分配机组间的无功负荷； C合理分配机组间的有功负荷； D提高系统的动态稳定。 5并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。 A无功负荷； B有功负荷； C负荷； D负荷的变化量。 8同步发电机励磁自动调节不包括( C )。 A自动励磁调节器； B继电强行励磁装置； C自动准同期装置； D自动灭磁装置。 9比例型励磁调节器可以看成一个以电压为被调量的( C )控制系统。 A正反馈； B闭环； C负反馈； D开环。 10三相全控桥式整流电路的工作状态( C )。 A只有整流状态； B只有逆变状态； C可以有整流和逆变两种状态； D只有灭磁状态。 11三相全控桥式整流电路，在时，工作在( A )状态。 18090 A逆变； B整流； C交流变直流； D为发电机提供励磁电流。 12三相全控桥式整流电路在时，工作在( B )状态。 900 A逆变； B整流； C直流变交流； D对发电机进行灭磁。 13三相全控桥式整流电路，输出电压平均值随控制角增大而( A )。 A减小； D增大； C不变； D不确定。 14要实现逆变灭磁，三相全控桥式整流电路的控制角的合适角度是( A )。 A； 15090 B； 18090 C； 150 15在半导体励磁调节器的测量比较单元中，设置正序电压滤过器的作用是( A )。 A提高调节器的灵敏性； B提高调节器的可靠性； C提高调节器的速动性； D提高调节器的灵敏性和速动性。 16与六相桥式整流电路配合的滤波电路应滤掉( B )Hz为主的谐波分量。 A300； B600； C1200； D50。 17励磁调节器接入正调差单元后，发电机的外特性呈( C )特性。 A水平； B上翘； C下倾； D水平或上翘。 18励强调节器接人负调差单元后，发电机的外特性呈( D )特性。 A水平； B上翘； C下倾； D水平或上翘。 19调差单元的输出主要反映发电机( B )的变化量。 A有功电流： B无功电流； C负荷电流； D机端电压。 20增大励磁调节器的基准电压值，同步发电机的外特性( A )。 A平行上移； B调差系数增大； C不动； D平行下移。 21将发电机的外特性向上平移，发电机承担的无功负荷( A )。 A增大； B减小； C不变； D不一定。 22机端直接并联运行的发电机的外特性一定不是( C )。 A无差特性； B正调差特性： C负调差特性； D正调差持性和无差特性。 23两台正调差特性的发电机直接并联运行时，调差系数大的机组承担的无功电 流的变化量( B )。 A多； B少； C与调差系数小的机组一样多； D不确定。 24机端直接并联运行的发电机，无差特性的发电机组( A )。 A不得多于一台； B不能参与并联运行； C可以有多台参与并联运行； D只可以有两台参与并联运行。 25负调差特性的发电机可以( C )。 A与负调差特性的发电机直接并联运行； B与无差特性的发电机直接并联运行； C经升压变压器后并联运行； D与正调差特性的发电机直接并联运行。 26两台正调差特性发电机并联运行，可维持( B )的稳定分配。 A负荷； B无功负荷； C有功负荷； D机端电压。 27机端直接并联运行的几台发电机组的调差系数( B )。 A都应该为零； B都应该为正值； C都应该为负值； D无特殊要求。 28在励磁系统中，强励倍数愈大，强励效果( C )。 A愈差； B基本不变； C愈好； D不一定好。 29在励磁系统中，励磁电压响应比反映( D )。 A强励时间； B励碰系统的额定电压； C励磁系统能达到的最高电压； D励磁响应速度的大小。 三、填空题 1同步发电机的励磁系统一般由（励磁功率单元）和（励磁调节器）两个部分 构成。 2与同步发电机励磁回路电压建立、（调整）及必要时使其电压（消失） 的有关设备和电路总称为（励磁系统）。 3同步发电机与无穷大系统并联运行时，调节励磁电流，可以改变（发电机发 出无功功率数值）。 4对同步发电机，当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是（无 功电流）增大。 5同步发电机的外特性是指（发电机端电压）与（无功电流）之间的关系特性。 6自动励磁调节器在正常运行时，能按（机端电压）的变化自动地改变（励磁 电流），维持机端或系统某点电压水平。 7电力系统发生事故，导致电压降低时励磁系统应有很快的（响应速度）和 （足够大的强励顶值电压），以实现（强行励磁）作用。 8同步发电机的励磁方式是指（供给发电机励磁电源的方式）。 9同步发电机的励磁方式有（直流励磁机供电）、（交流励磁机经半导体整流器 供电）和（静止励磁供电）三种。 10直流励磁机供电的励磁方式可分为（自励）和（他励）两种励磁方式。 11交流励磁机经半导体整流供电的励磁方式可以分为（他励交流励磁机静止整 流器励磁系统）、（他励交流励磁机旋转整流器励磁系统）和（自励交流励磁机静 止可控整流器励磁系统）、（自励交流励磁机静止整流器励磁系统）四种励磁方式。 12半导体型励磁系统中可控整流电路的作用是将（交流电压）变换为（可调的 直流电压）供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕组。 13三相半控桥式整流电路是由三个（晶间管）和三个（二极管）组成。 14在三相半控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为（120）的电角度。 15三相全控桥式整流电路，当控制角为（）时，工作在整流工 作状态为发电机提供（励磁电流）。 00 900 16三相全控桥式整流电路，当控制角为时，工作在（逆变）状 态，对发电机进行（灭磁）。 18090 17在三相全控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为（60）的电角度。 18三相可控桥式整流电路的触发脉冲应与晶闸管的（交流侧电源）保持同步。 19三相半控桥式整流电路输出电压的平均值与控制角的关系是 （ 2 cos1 35.1 + = abd UU）；三相全控桥式整流电路输出电压的平均值与控制角 的关系是（cos35.1 abd UU =）。 20三相全控桥式整流电路工作在逆变状态时，其负载必须是（电感性）负载， 且原先储存有能量，即原来工作在（整流状态）。 21半导体励磁调节器的基本控制部分主要由（调差单元）、（测量比较单元）、 （综合放大单元）和（移相触发单元）组成，主要实现（电压调节）和（无功功 率分配）功能。 22测量比较单元的作用是测量（发电机电压）并变换为（直流电压），再与给 定的（基准电压）相比较得出发电机电压偏差信号。 23移相触发单元的作用是将控制电压转换为在一定区间发出的（移相触发脉 冲），使（控制角）随控制电压的大小而改变，并触发晶闸管元件，从而达到调 节励磁电流的目的。 24移相触发单元一般由（同步）、（移相）、（脉冲形成）和（脉冲放大）等环节 组成。 25移相触发单元中的同步环节的作用是：保证（触发脉冲）与（交流主电源） 同步。 26在励磁调节器的静态工作区内，发电机端电压升高，（U AVR ）就急剧（减小）； 发电机端电压降低，（U AVR ）就急剧（升高）。 27发电机的调节特性是指发电机在不同电压值时，其（励磁电流）与（无功负 荷）的关系曲线。 28调差系数表示（无功负荷电流）从零变到额定值时，发电机（电压）的相对 变化，所以调差系数表示了（励磁系统维持机端电压）的能力。 29改变自动励磁调节器的（发电机基准电压值），可以平移发电机的外特性。 30励磁调节器静特性的调整包括（调差系数的调整）和（外特性的平移）。 31励磁调节器接入正调差单元后，使发电机外特性（下倾），发电机端电压随 （无功电流）增大而降低。 32励磁调节器接入负调差单元后，使发电机外特性呈（水平）和（上翘）两种 特性。 33调差系数等于零，对应的外特性称为（无差特性），即随着无功电流增加， 发电机的端电压（不变）。 34外特性平移可以改变某台发电机所承担的（无功负荷），用于将发电机平稳 地（投入、退出）系统，不至于造成对系统的（无功功率）的冲击。 35电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，应迅速将（发 电机励磁增大到最大值），称为强励。 四、问答题 1同步发电机励磁控制系统的作用是什么? 答：电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平；在并列运行发 电机之间，合理分配机组间的无功负荷：提高发电机稳定极限；加快系统电 压的恢复，改善电动机的自起动条件；发电机故障或发电机一变压器组单元接 线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。 2同步发电机的励磁系统通常包含哪两部分？ 答：同步发电机的励磁系统主要是由励磁功率单元和励磁调节器两部分构成。 3对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么? 答：有足够的调整容量；有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的 运行可靠性。 4同步发电机的励磁方式有哪几种？各有何特点？ 答：直流励磁机供电、交流励磁机经半导体整流器供电和静止励磁供电三种励磁 方式。直流励磁机供电励磁方式的特点：系统简单；运行维护复杂、可靠性低； 容量不能过大，不能应用于大型同步发电机组上。交流励磁机经静止二极管整 流励磁方式的特点：不受电力系统的干扰、可靠性高；响应速度较慢；造价高； 需要一定的维护量。交流励磁机经静止晶闸管整流励磁方式的特点：有较快的励 磁响应速度；需要较大的励磁容量；可以实现对发电机的逆变灭磁。交流励磁机 经旋转二极管整流励磁方式的特点：制造、使用和维护简单、工作较可靠：电机 绝缘的寿命较长；适用于较恶劣的工作环境。交流励磁机经旋转晶闸管整流供电 励磁方式的特点：励磁响应速度快；具有无刷励磁的特点；存在励磁电流、励磁 电压难以检测等问题。静止励磁方式的特点：接线简单，无转动部分，维护费 用省，可靠性高；不需要同轴励磁机，节省基建投资，维护简单：有很快的励磁 电压响应速度；在发电机甩负荷时，机组的过电压相对较低些。 5何谓起励？通常有哪几种起励方式？ 答；供给发电机初始励磁，使其逐步建立其电压，称为起励。起励一般有两 种方式：他励起励和残压起励。 6同步发电机有哪几种励磁调节方式？有何根本区别？ 答：按电压偏差的比例型调节和按定子电流、功率因数的补偿型调节两种。 两种励磁调节方式的根本区别是：按电压偏差的比例调节是一个负反馈调节，将 被调量与给定值比较得到的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求使偏差值趋 于零，所以是一种“无差”调节方式。而补偿型励磁调节，输入量并非是被调量， 它只补偿定子电流和功率因数引起端电压的变化，仅起到补偿作用，调节的结果 是有差的，所以，在运行中还必须采用电压校正器，才能满足要求。 7励磁系统中可控整流电路的作用是什么？ 答：将交流电压变换为可调的直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕 组。 8在三相半控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？ 答：任一相晶闸管的触发脉冲应在滞后本相相电压30 o 相角的180 o 区间内发出； 晶闸管的触发脉冲应按电源电压的相序，每隔120 o 的电角度依次发出；触发脉 冲应与晶闸管的交流电源电压保持同步。 9在三相全控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？ 答：晶闸管触发脉冲应顺序发出，且依次间隔60 o 的电角度；晶闸管的触发脉冲 应采用双脉冲或宽脉冲；触发脉冲应与相应交流侧电压保持同步。 10三相全控桥式整流电路，可以工作在哪几个工作状态？各对控制角有何要 求？各起何作用？ 答：整流工作状态和逆变工作状态；整流工作状态： 900 ；逆变工 作状态： 90时，将负载电感L中储存的能且反馈给 交流电源，使负载电感L中的磁场能量很快释放掉。逆变的条件：负载必须是 电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态；控制角 应大于90 o 小于180 o ，三相全控桥的输出电压平均值为负值；逆变时，交流侧 电源不能消失。 12何谓逆变角？逆变角过小时有何现象发生？ 答：在全控桥中，将( = 180 为控制角)称为逆变角；逆变角过小时 出现逆变颠覆(或逆变失败)的现象。 13半导体励磁调节器有哪些主要单元？各单元有何作用？ 答：主要包括调差单元、测量比较单元、综合放大单元、移相触发单元和可控 整流单元。调差单元的作用：调整发电机外特性的调差系数，以满足发电机运 行的需求，保证并联运行机组间无功功率的合理分配；测量比较单元的作用：测 量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比较，得出发电机电压 偏差信号；综合放大单元的作用：将电压偏差信号U和其他辅助信号进行综合 放大，提高调节装置的灵敏度，以满足励磁调节的需求；移相触发单元的作用： 将控制信号(即综合放大单元的输出电压）：按照励磁调节器的要求转换成移 相脉冲，使控制角 C U 随的大小而变；可控整流单元的作用：通过移相触发单 元的触发脉冲触发晶闸管元件，将交流电压变换为可调的直流电压，供给发电机 励磁绕组，从而达到调节励磁电流的目的。 C U 14根据励磁调节器的静态工作特性，分析励磁调节器是如何具有维持机端电压 保持不变的能力？ 答：由励磁调节器的静态工作特性可知，在励磁调节器的工作区内，当升高， 就急剧减小，当降低，就急剧增加，使发电机端电压趋近于额定电 压在工作区内发电机电压变化极小，所以励磁调节器有维持机端电压保持不变 的能力。另外，当电力系统发生短路故障时，机端电压极度降低，此时迅速 增大，起到强励作用。 G U AER I G U AER I AER I 15对励磁调节器静特性调整的基本要求是什么？ 答：保证发电机在投入和退出运行时能平稳的改变无功负荷，不致发生无功功率 的冲击；保证并联运行的发电机机组间无功功率的合理分配。 16何谓自然调差系数？有何特点？ 答：对于按电压偏差进行比例调节的励磁调节器，当调差单元退出工作时，发 电机外特性的调差系数；自然调差系数是不可调节的固定值，不能满足发电机 的运行要求。 17励磁调节器静特性调整的内容有哪些？如何实现？ 答：励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。利用励磁 调节器中的调差单元进行发电机外特性的调差系数的调整；调整励磁调节器中发 电机基准电压值的大小，以平移发电机的外特性。 18在励磁调节器中为何要设置调差单元？ 答：实现发电机外特性调差系数的调整，以满足并联运行对发电机外特性的要求。 19平移发电机的外特性有何作用？ 答：保证发电机在投入或退出电网运行时，能平稳地转移无功负荷，不致发生对 电网的冲击。 20励磁调节器引入调差单元后，是不是其维持机端电压水平的能力差了？为什 么？ 答：不是。由于发电机加装自动励磁调节器后，自然调差系数一般都小于 1%。 近似为无差特性，而这种无差特性不利于发电机组在并列运行时无功负荷的稳定 分配，所以也就不利于维持机端电压的水平，因此当励磁调节器引入调差单元 后，可以人为地增大调差系数，稳定并列机组间无功负荷的合理分配，提高机组 维持机端电压水平的能力。 21为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许并联 呢？ 答：根据机端直接并联运行的发电机组对外特性的要求可知，负调差特性的发电 机不能参与并联运行，正调差特性的发电机可以稳定运行。但是，负调差特性的 发电机经变压器后，补偿变压器阻抗上的压降，所以在并联点仍具有正调差特性， 因此，能够稳定运行且提高并联点的电压水平。 五、综合分析题 Page 72 例 3-1 、例3-2