Синхронные машины

Группа A
(вопросы невысокого уровня трудности)

1. Сердечник статора синхронной машины выполняют:

1) только шихтованным;

2) только массивным;

3) как шихтованным, так и массивным.

2. Полюсы poтopa синхронной машины выполняют:

1) только шихтованными;

2) только массивными;

3) как шихтованными, так и массивными.

3. Для обеспечения синусоидальной формы ЭДС обмотки статора зазор между ротором и статором синхронного генератора делают:

1) меньшим у середины полюсного наконечника и большим по краям;

2) большим у середины полюсного наконечника и мень­шим по краям;

3) одинаковым под всей длиной наконечника.

4. Частота ЭДС взаимоиндукции в обмотке статора от высших гармоник
u поля возбуждения ƒ _u связана с частотой питающей сети ƒ ₁ соотношением:

1) ƒ _u = ƒ ₁;

2) ƒ _u = u · ƒ ₁;

3) ƒ _u = (1\u) ƒ ₁.

5. Частота ЭДС самоиндукции в обмотке статора ƒ _u от выс­ших гармоник поля статора u связана с частотой питающей сети ƒ ₁ соотношением:

1) ƒ _u = ƒ ₁;

2) ƒ _u = u · ƒ ₁;

3) ƒ _u = (1\u) ƒ ₁.

6. Укажите, какой из рис. 1–3 содержит правильное расположение осей d и q в синхронной машине.

7. Как замыкается поток продольной реакции якоря (рис. 1–3)?

8. Как замыкается поток поперечной реакции якоря (рис. 1–3)?

9. Как замыкаются потоки рассеяния обмотки возбуждения и обмотки якоря (рис. 1–3)?

10. Как замыкаются потоки рассеяния обмотки возбуждения (рис. 1–3)?

11. Оцените характер реакции якоря при угле между векто­рами тока якоря I и ЭДС Eо Ψ = -π /2:

1) намагничивающий;

4) размагничивающий;

5) данных недостаточно.

12. Оцените характер реакции якоря при угле между векто­рами тока якоря I и ЭДС Eо Ψ = π /2:

1) намагничивающий;

3) размагничивающий;

4) данных недостаточно.

13. Какое соотношение существует между индуктивными сопротивлениями реакции якоря по поперечной Хаq и продольной Хаd осям явнополюсной синхронной машины?

1) Хаq > Хаd. 2) Хаq < Хаd. 3) Хаd = Хаq.

14. Какое соотношение существует между индуктивными сопротивлениями реакции якоря по продольной Хаd и по поперечной Хаq осям неявнополюсной синхронной машины?

1) Хаd > Хаq. 2) Хаd = Хаq. 3) Хаd < Хаq.

15. Как влияет насыщение стали на ток возбуждения холостого хода генератора?

1) Увеличивает. 2) Уменьшает. 3) Не влияет.

16. Оцените характер реакции якоря при активной нагрузке.

1) Намагничивающий.

2) Размагничивающий.

3) Реакция якоря не влияет на результирующий поток.

17. Оцените влияние величины воздушного зазора на ток возбуждения х.х. генератора:

1) не влияет;

2) чем больше зазор, тем больше ток возбуж­дения холостого хода;

3) чем больше зазор, тем меньше ток возбуждения холостого хода.

18. Какому режиму работы синхронной машины соответствует векторная диаграмма (рис.)?

1) Режиму двигателя.

2) Режиму генератора.

3) Режиму компенсатора.

19. Имеются два одинаковых генератора (I и II). Генератор I работает на активно-ёмкостную нагрузку с cos φ = 0, 8; а генератор П — на активную нагрузку. Напряжения и токи у них равны. Сравните их токи возбуждения:

1) I_В1 = I_ВII. 2) I_В1 < I_ВII. 3) I_В1 > I_ВII.

20. Имеются два одинаковых генератора (I и II). Генератор I работает на активно-индуктивную нагрузку с cos φ = 0, 8; а генератор II — на активную нагрузку. Напряжение и токи у них равны. Сравните их токи возбуждения:

1) I_В1 = I_ВII. 2) I_В1 < I_ВII. 3) I_В1 > I_ВII.

21. Генератор включается в сеть методом самосинхронизации. Чему равен ток статора I₁ в момент включения?

1) I₁ = I_1н. 2) I₁ > I_1н. 3) I₁ = 0.

22. Что произойдет, если при включении генератора в сеть напряжение сети будет больше напряжения генератора? Осталь­ные условия включения генератора методом точной синхрони­зации выполнены.

1) Появится уравнительный ток в обмотке статора.

2) Генератор перейдет в режим двигателя.

3) Генератор не синхронизируется.

23. Что произойдет, если при включении генератора в сеть угол между векторами напряжения сети и ЭДС генератора не равен 180°? Остальные условия включения генератора методом точной синхронизации соблюдены.

1) Появится большой уравнительный ток в обмотке статора.

2) Напряжение генератора станет равным 0.

3) Генератор не синхронизируется.

24. Как осуществляется регулирование реактивной мощности синхронного генератора при работе его параллельно с мощной сетью?

1) Путем регулирования тока возбуждения.

2) Путем регулирования момента турбины.

3) Путем регулирования коэффициента мощности нагрузки.

25. Как осуществляется регулирование активной мощности генера­тора при работе его параллельно с мощной сетью?

1) Путем регулирования тока возбуждения.

2) Путем регулирования момента турбины.

3) Путем регулирования коэффициента мощности нагрузки.

26. При перевозбуждении синхронная машина отдает в сеть реактивную мощность, если она работает:

1) в режиме двигателя;

2) в режиме гeнepaтopa;

3) как в режиме двигателя, так и генератора.

27. Синхронный генератор работает параллельно с мощной сетью. Что произойдет, если момент турбины превысит предел статической устойчивости генератора?

1) Генератор выпадет из синхронизма и остановится.

2) Генератор выпадет из синхронизма, частота вращения ротора несколько превысит синхронную.

3) Генератор выпадет из синхронизма, частота вращения роторa будет неограниченно возрастать.

28. Изменится липредел статической устойчивости синхронного генератора при увеличении тока возбуждения?

1) Возрастет. 2) Уменьшится. 3) Не изменится.

29. Изменится ли предел статической устойчивости синхронного неявнополюсного двигателя при уменьшении напряжения сети?

1) Уменьшится пропорционально U².

2) Уменьшится пропорционально U.

3) Не изменится.

29. Для перевода синхронного генератора в компенсаторный режим необходимо:

1) уменьшить ток возбуждения;

2) увеличить ток возбуждения;

3) уменьшить момент первичного двигателя.

30. При однофазном к.з. справедливы соотношения между токами прямой, обратной и нулевой последовательностей:

1) I₁ = I₂, I₀ = 0; 2) I₁ = I₂ = I₀; 3) I₁ ≠ 0, I₂ = I₀ = 0.

31. При двухфазном к.з. на зажимах статора (двух фаз друг на друга) справедливы соотношения между токами прямой, обратной и нулевой последовательностей:

1) I₁ = I₂, I₀ = 0; 2) I₁ = I₂ = I₀; 3) I₁ ≠ 0, I₂ = I₀ = 0.

Группа Б
(вопросы повышенного уровня трудности)

1. Почему фазы обмотки трехфазных синхронных генераторов предпочитают соединять «звездой»?

1) Чтобы увеличить ЭДС генератора.

2) Чтобы исключить высшие гармоники, кратные трем, в линейных ЭДС.

3) Чтобы уменьшить потери и нагрев обмотки статора.

2. Использование метода двух реакций при анализе процессов явнополюсной синхронной машины позволяет значительно упростить:

1) расчет ЭДС обмотки статора;

2) расчет индукции поля реакции якоря;

3) учет насыщения магнитопровода.

3. Как направлен поток реакции якоря, создаваемый током к.з. генератора по отношению к магнитному потоку полюсов ротора?

1) Согласно. 2) Встречно. 3) Перпендикулярно.

4. Синхронный генератор имеет сверхпроводящую обмотку возбуждения. Чему равен установившийся ток трехфазного к.з. генератора?

1) Iуст = E₀/X_d. 2) Iуст = E₀/X’_d. 3) Iуст = E₀/X”_d.

5. Оцените влияние величины воздушного зазора на установивший­ся ток трехфазного к.з. синхронного генератора:

1) не влияет;

2) чем больше зазор, тем больше ток;

3) чем больше зазор, тем меньше ток.

6. Изменится ли ток установившегося трехфазного к.з., если частоту вращения ротора синхронного генератора увеличить вдвое по сравнению с синхронной частотой?

1) Увеличится в два раза.

2) Практически не изменится.

3) Уменьшится в два раза.

7.При сбросе активно-индуктивной нагрузки напряжение гене­ратора повысится на DU. Как зависит DU от коэффи­циента мощности нагрузки?

1) Чем выше cos φ _нг, тем больше Δ U.

2) Чем выше cos φ _нг, тем меньше Δ U.

3) Δ Uне зависит от cos φ _нг.

8. Как влияет насыщение стали на номинальный ток возбуждения синхронной машины?

1) Увеличивает. 2) Уменьшает. 3) Не влияет.

9. Синхронный генератор работает на активно-индуктивную нагрузку при постоянном возбуждении. Как изменится вели­чина результирующего потока генератора, если нагрузку отключить?

1) Не изменится. 2) Уменьшится. 3) Увеличится.

10. Синхронный генератор работает на активно-индуктивную нагрузку. Как нужно регулировать ток возбуждения при увеличении нагрузки, чтобы напряжение генератора оставалось постоянным?

1) Увеличивать. 2) Уменьшать. 3) Регулирования не требуется.

11. Синхронный генератор работает на сеть бесконечной мощности через линию электропередачи. Как изменится напряжение генератора, если увеличить ток возбуждения?

1) Не изменится. 2) Увеличится. 3) Уменьшится.

12. Как влияет неравномерность воздушного зазора явнополюсного синхронного генератора на его перегрузочную способность?

1) Не влияет. 2) Уменьшает. 3) Увеличивает.

13. Синхронный генератор работает параллельно с мощной сетью в режиме перевозбуждения. Как изменится величина реактив­ной мощности, отдаваемой генератором в сеть, если увели­чить момент на валу?

1) Увеличится. 2) Уменьшится. 3) Не изменится.

14. Синхронный генератор работает параллельно с мощной сетью в номинальном режиме. Как изменится частота вращения генера­тора при обрыве в цепи возбуждения?

1) Частота не изменится.

2) Частота превысит синхронную.

3) Генератор затормозится.

15. Синхронный двигатель работает в режиме перевозбуждения. Как изменится величина реактивной мощности, отдаваемой дви­гателем в сеть при посадке напряжения сети?

1) Возрастет. 2) Уменьшится. 3) Не изменится.

16. Синхронный явнополюсный двигатель вращается на х.х. Как из­менится частота вращения ротора двигателя при обрыве в цепи возбуждения?

1) Не изменится. 2) Несколько снизится. 3) Ротор остановится.

17. Синхронный неявнополюсный двигатель работает на холостом ходу. Как изменится частота вращения ротора двигателя при обрыве в цепи возбуждения?

1) Не изменится. 2) Несколько уменьшится. 3) Ротор остановится.

18. Что произойдет, если при синхронизации двигателя в обмот­ку возбуждения подать отрицательный ток возбуждения?

1) Двигатель не синхронизируется.

2) Двигатель сначала войдет в синхронизм, а потом выпадет.

3) Двигатель успешно синхронизируется.

19. В период асинхронного пуска синхронного двигателя обмотка возбуждения:

1) замыкается накоротко;

2) замыкается на пусковое сопро­тивление;

3) остается разомкнутой.

20. Чем ограничивается величина реактивной мощности, отдаваемой синхронным компенсатором в сеть?

1) Перегрузочной способностью компенсатора.

2) Перегревом обмотки возбуждения и обмотки статора.

3) Величиной индуктивного сопротивления X_d.

21. Чем ограничивается величина реактивной мощности, потреб­ляемой синхронным компенсатором из сети?

1) Перегрузочной способностью компенсатора.

2) Перегревом обмотки возбуждения и обмотки статора.

3) Величиной индуктивного сопротивления X_d.

22. Каково соотношение между предельной величиной реактивной мощности, отдаваемой синхронным компенсатором в сеть, Q_С и предельной величиной, потребляемой из сети реактивной мощности Q_L?

1)Q_С > Q_L. 2) Q_С < Q_L. 3) Q_С = Q_L.

23. Какое существует соотношение между токами возбуждения в ре­жимах короткого замыкания (трехфазное, двухфазное, однофазное) при номинальном токе статора?

1) Iвк1 = Iвк2 = Iвк3.

2) Iвк1 > Iвк2 > Iвк3.

3) Iвк1 < Iвк2 < Iвк3.

24. Между индуктивными сопротивлениями прямой и обратной последовательности синхронной машины существует соотношение:

1) X₁ > X₂. 2) X₁ < X₂. 3) X₁ = X₂.

25. Между индуктивными сопротивлениями прямой и нулевой последовательности генератора существует соотношение:

1) X₁ > X₀; 2) X₁ < X₀; 3) X₁ = X₀.

26. Как влияет магнитная несимметрия ротора на ток трехфазного к.з. статора синхронной машины?

1) Практически не влияет.

2) Приводит к появлению периодических колебаний двойной частоты в апериодических составляющих тока к.з.

3) Приводит к появлению высших гармоник в периодических составляющих тока к.з.

27. Какие допущения лежат в основе уравнений Парка-Горева?

1) Магнитное поле статора и ротора распределены в пространст­ве
по синусоидальному закону.

2) Приложенное напряжение синусоидально.

3) Магнитная цепь машины ненасыщена.

28. Какой из перечисленных переходных процессов следует рассмат­ривать как электромеханический переходный процесс?

1) Начальный период внезапного к.з. синхронного генератора.

2) Самосинхронизация синхронного генератора.

3) Форсировка возбуждения при посадке напряжения сети.

29. Как влияет наличие демпферной обмотки на ток внезапного трех­фазного к.з. статора синхронной машины?

1) Практически не влияет.

2) Увеличивает переходную составляю­щую тока.

3) Увеличивает сверхпереходную составляющую тока.

30. Как влияет демпферная обмотка на скорость затухания апериоди­ческой составляющей тока трехфазного внезапного к.з. статора синхронной машины?

1) Практически не влияет. 2) Увеличивает. 3) Уменьшает.

31. Периодическая составляющая тока обмотки возбуждения при внезапном трехфазном к.з. синхронной машины затухает с постоянной времени:

1) T’_d; 2) T_d0; 3) T_a.

32. Какое соотношение существует между продольными индуктивными сопротивлениями сверхпереходного X" dи переходного X'd?

1) X" d= X'd. 2) X" d> X'd. 3) X" d< X'd.

33. Какое отношение существует между индуктивными сопротивлениями Xd и переходного X'd?

1) Xd= X'd. 2) Xd> X'd. 3) Xd< X'd.

34. Какое соотношение существует между поперечными индуктивными сопротивлениями Xqи сверхпереходного X" q?

1) Xq= X" q. 2) Xq> X" q. 3) Xq< X" q.

Группа В
(вопросы высокого уровня трудности)

1. Оцените влияние насыщения стали на величину номинального тока возбуждения. Дайте рекомендации по выбору тока возбуждения холостого хода.

2. Оцените влияние воздушного зазора на величину номинального тока возбуждения. Дайте рекомендации по выбору оптимальной величины воздушного зазора, обеспечивающей минимум затрат на изготовление обмотки возбуждения.

3. Оцените изменение индуктивного сопротивления рассеяния об­мотки статора синхронной машины при увеличении тока статора выше номинального. В каких эксплуатационных (или аварийных) режимах необходимо это учитывать и к каким последствиям приводит изменение реактивности рассеяния?

4. Чем вызвано введение индуктивного сопротивления Потье вместо индуктивного сопротивления рассеяния обмотки статора? Велика ли будет ошибка в определении тока возбуж­дения, если при расчетах использовать индуктивные сопротивления рассеяния обмотки статора?

5. К каким последствиям приводит несимметрия токов статора синхронной машины и зависят ли они от конструктивного исполнения ротора?

6. Определите допустимый уровень несимметрии напряжения сети, при котором еще возможен успешный пуск синхронного двигателя.

7. Какова причина появления высших гармонических в токе статора при несимметричных к.з.? Какие параметры влияют на степень несинусоидальности тока статора?

8. Оцените роль демпферной клетки ротора в режимах несимметрич­ной нагрузки и несимметричных к.з. Определяет ли конструкция демпферной клетки допустимый уровень несимметрии и длительность несимметричного режима?

9. Как схема возбуждения и ее параметры влияют на динамические свойства и показатели синхронной машины?

10. Раскройте особенности процесса пуска синхронного двигателя при подключенном к обмотке возбуждения диодном преобразователе.

11. Зависит ли скорость нарастания тока возбуждения при форсировке возбуждения от схемы, состояния и параметров обмотки статора?

12. Установите связи и соотношения между параметрами симметричного, несимметричного и переходного режимов синхронной машины.

13. Почему зубчатая структура статора влияет на нагрев ротора? Выявите другие причины нагрева полюсов синхронной машины.

14. Известно, что в мощных синхронных машинах в торцевой части статора, в частности, в нажимных плитах возникают большие перегревы. Установите их причину и предложите пути по снижению этих перегревов.

15. В электрических машинах, и в том числе в синхронных, предъ­являются жесткие требования к уровню вибраций и шума. Назовите источники и установите природу появления повышенных вибраций и шумов, особенно в мощных и быстроходных турбомашинах.

16. Почему стремятся к снижению толщины изоляции, к улучшению ее электрической прочности? Ведет ли это к повышению технико-экономических показателей машин?

17. В статическом режиме электрическая система находится в состоянии энергетического равновесия: генерируемая мощность соответствует потребляемой мощности. Как изменяются параметры сети (напряжение и частота) при внезапном нарушении равновесного состояния, например, при отключении одного из генераторов или части нагрузки? Раскройте механизм перехода системы в новое состояние.

18. При внезапном включении–отключении внешней нагрузки автономного синхронного генератора происходит скачкообразное изменение напряжения на зажимах обмотки статора. Выявите причину этого изменения и установите связь между величиной скачка напряжения и параметрами генератора.

19. Оцените роль демпферной клетки ротора при качаниях. Как следует выбирать на стадии проектирования ее параметры, чтобы обеспечить эффективное гашение качаний ротора? Чем ограни­чивается величина этих параметров?

20. Как в синхронном двигателе обеспечиваются требуемые пусковые характеристики? Из каких соображений формируются требования к пусковым свойствам?

21. Может ли синхронная машина после выпадения из синхронизма работать некоторое время в асинхронном режиме и есть ли в этом практический смысл?

22. К каким последствиям приведет замена в турбомашинах немагнит­ных бандажных колец ротора на бандажные кольца, выполненные из ферромагнитного материала?

23. Оцените влияние несинусоидальности формы напряжения сети на работу синхронной машины, подключенной к этой сети. Назовите причины, приводящие к искажению формы напряжения.

24. Оцените влияние несимметричности напряжения сети на работу синхронной машины, подключенной к этой сети. Назовите причины, приводящие к искажению симметрии напряжения

25. Оцените влияние несинусоидальности пространственного распределения магнитного поля в воздушном зазоре синхронной машины на ее работу. Назовите причины несинусоидальности магнитного поля и пути улучшения его формы.

Пояснения, комментарии и методическая помощь
к некоторым задачам повышенной трудности группы В