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10.8 小结

10.8 小结

本章详细探讨了同步电机，这是发电和大型工业电机中的关键组件。首先介绍了其组成部件，包括定子、转子、绕组、励磁系统和冷却系统。

本章的核心内容阐述了电机的运行原理，从基本同步发电机的原理入手，逐步深入到空载和负载条件下的实际同步发电机。本章重点讨论了该电机在功率因数校正中的作用，详细介绍了如何计算补偿所需的电容器，并探讨了不同的补偿策略，例如多负载系统中的单独无功补偿和集中无功补偿。

参考文献

  1. Biezl. Schenkelpolmaschine (2009). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Au%C3%9Fenpolmaschine.svg. 最后访问日期：2024年1月2日

  2. А. Ситенький, 英文：巴拉科沃核电站汽轮机末端的发电机 (2008). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BalakovoNPP_tb.jpg. 最后访问日期：2023年12月7日

  3. D. Huebler, 10 × 10英尺风洞辅助驱动系统2号驱动电机定子绕组中的电气故障 (1977). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ELECTRICAL_FAULT_IN_STATOR_WINDING_OF_NO._2_DRIVE_MOTOR_OF_10X10_FOOT_WIND_TUNNEL_SECONDARY_DRIVE_SYSTEM_-_NARA_-_17468957.jpg. 最后访问日期：2024年1月2日

  4. Wikipedia. Stator machine triphasée.jpg. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stator_machine_triphas%C3%A9e.jpg. 最后访问日期：2023年12月22日

  5. Biezl.

  6. Wikipedia. 交流发电机. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Alternador.​svg. 最后访问日期：2023年12月7日

  7. U. Jm. 基于用户 SiriusA 原始 svg 的修改，三相交流波形。该图展示了三相系统的一个电压周期，时间轴上标有 0 到 360°（2 π 弧度）。绘制的线条表示瞬时电压（或电流）随时间的变化。该周期每秒重复 50 或 60 次，具体取决于电力系统的频率。线条颜色代表 120V 三相系统的美国颜色代码。即黑色=VL1，红色=VL2，蓝色=VL3。2008. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​3_​phase_​AC_​waveform.​svg. 最后访问日期：2024年1月2日

  8. C.E. Magnussen, 英文：交流发电机阻尼（amortisseur）绕组的导条和端环（通用电气，20世纪初）。注意笼型沿交轴方向的间隙 (1916). https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Damper_​winding.​png. 最后访问日期：2023年12月6日

  9. K./D. Gubler, 德文：Amsteg 发电厂同步发电机励磁绕组的直流供电 (2007). https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Amsteg-laeuferversorgun​g.​jpg. 最后访问日期：2023年12月6日

  10. Kabelleger, 励磁机（左前）和发电机（后方） (2007). 访问于 2024年1月2日. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Amsteg-stillgelegte-generatorgruppe-erreger.​jpg

  11. Haade. 2 极直流永磁电机 (2007). https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Motor_​DC_​2Pole.​png. 最后访问日期：2023年12月6日

  12. Svjo, 英文：旋转三相磁场. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Rotating-3-phase-magnetic-field.​svg. 最后访问日期：2023年12月6日

  13. Biezl. Schenkelpolmaschine. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Innenpolmaschine​.​svg. 最后访问日期：2023年12月6日

  14. Biezl. Vollpolmaschine (2009). https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Vollpolmaschine.​svg. 最后访问日期：2023年12月6日

  15. Wikipedia. 旋转磁场. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Rotating_​magnetic_​field.​png. 最后访问日期：2023年12月6日

  16. Wikipedia. 四极单相发电机示意图.svg - Wikipedia». https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Diagram_​of_​single-phase_​generator_​with_​four_​poles.​svg. 最后访问日期：2023年12月6日

  17. Wikipedia. 两极单相发电机示意图.svg. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Diagram_​of_​single-phase_​generator_​with_​two_​poles.​svg. 最后访问日期：2023年12月6日

  18. Wikipedia. 多相系统, 访问于 2026年3月6日. [在线]. 可见于: By Nehemiah Hawkins-File:Hawkins Electrical Guide-3phase Elementary 6wire.jpg, Public Domain, https://​commons.​wikimedia.​org/​w/​index.​php? ​curid=​182146835

  19. Zureks. 带绕组的电机定子 (2006). https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Uzwojenie.​jpg. 最后访问日期：2023年12月6日

  20. Wikipedia. 电机循环 2.png. https://​commons.​wikimedia.​org/​wiki/​File:​Electric_​motor_​cycle_​2.​png. 最后访问日期：2023年12月6日

练习题

同步电机被描述为哪两个主要应用领域中的关键部件？

A. 发电和大型工业电动机
B. 家用电器和小型电子设备
C. 汽车发动机和飞机推进
D. 电信和数据处理

以下哪些是本章所描述的同步电机的组成部分？

A. 定子
B. 转子
C. 换向器
D. 励磁系统
E. 冷却系统

本章从真实同步发电机的原理开始，并逐步讲解到基本同步发电机的运行，从而解释同步发电机的工作原理。

本章解释同步发电机在___和带载条件下的运行。

关于同步电机在功率因数校正中的作用，主要关注点是什么？

A. 计算所需电容器并讨论补偿策略
B. 设计变压器以提高效率
C. 降低转子速度以最大限度减少损耗
D. 消除对励磁系统的需求

单一无功功率补偿和集中无功功率补偿是针对多接收器系统讨论的两种策略。

说出本章讨论的多接收器系统中无功功率的两种补偿策略。

为什么功率因数校正对于使用感性负载的工业设施很重要？选择所有适用项。

A. 无功功率会增加电网电流，但不做有效功
B. 低功率因数会导致更大的电压降
C. 低功率因数会增加导体中的焦耳损耗
D. 供电商可能会对无功电能消耗收取额外费用
E. 感性负载需要无功功率来产生磁场

当同步发电机空载运行时，电枢反应会产生机器中唯一存在的旋转磁场。

当同步发电机在负载下工作时，端电压不同于空载电压，因为定子绕组和___都受到交流电流的作用。

在同步发电机中，哪一组件组合直接负责产生旋转磁场，从而在定子绕组中每相感应出电动势 ？

A. 定子绕组和冷却系统
B. 转子和励磁系统
C. 阻尼绕组和定子铁芯
D. 仅电枢反应磁场

工业设施中用于功率因数校正的同步电机可以帮助解决以下哪些由低功率因数引起的问题？

A. 由于电流较高，配电线路中的焦耳损耗增加
B. 电压降更大，需要更频繁地调节发电机
C. 浪费发电厂可用的能源容量
D. 机器和配电系统效率降低

当同步发电机在负载下运行时，电枢反应磁场和转子磁场以同步速度一起旋转，形成的合成电机磁通不同于空载条件。

工业设施通常使用电动机和变压器等感性负载，它们需要大量___来产生其运行所需的磁场，这使得功率因数校正成为同步电机的一项重要应用。

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