船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)鄭華耀主編課后習(xí)題參考答案

1、1-1、鐵磁材料具有哪三種性質(zhì)？答：鐵磁材料具有“高導(dǎo)磁率”、“磁飽和”以及“磁滯和剩磁”等三種性質(zhì)。1-2、為什么通電線圈套在鐵心上，它所產(chǎn)生的磁通會顯著增加？答：通電線圈未套在鐵心上時，其產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過的磁路主要是空氣隙，磁阻很大，因此磁通一般較小。當(dāng)通電線圈套在鐵心上時，磁通所經(jīng)過的磁路有很大的一段是由鐵磁材 料組成的，磁路的磁阻顯著下降，所以它所產(chǎn)生的磁通會顯著增加。1-3、鐵磁材料在交變磁化時，為什么會產(chǎn)生磁滯和渦流損耗？直流電磁鐵的鐵心為什么是由整塊鑄鐵制成的？答：由于鐵磁材料有磁滯和剩磁的性質(zhì)，需要一定的外界提供一定的能量來克服磁滯 和剩磁的作用實現(xiàn)交變磁化，因此交變磁化時會產(chǎn)

2、生磁滯損耗。交變磁化的磁通將在鐵心中 感應(yīng)電動勢，而由于鐵磁材料本身具有一定的導(dǎo)電能力，感應(yīng)的電動勢將在鐵心中形成渦流（以鐵心中心軸線為圓心的同心環(huán)形電流），渦流在導(dǎo)體上產(chǎn)生的損耗就是渦流損耗。直流電磁鐵產(chǎn)生的磁通是大小和方向都恒定不變的直流磁通，直流磁通不會產(chǎn)生渦流損耗，因此 沒有必要象交流電磁鐵那樣采用硅鋼片制造，為了使制造工藝簡化，直流電磁鐵的鐵心就常 常采用整塊鑄鐵制成。1-7、交、直流接觸器有什么不同點(diǎn)？（注：本題主要指交、直流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)）答：交、直流接觸器的不同點(diǎn)基本上體現(xiàn)在交、直流電磁鐵的不同點(diǎn)上，即，它們的電 磁機(jī)構(gòu)的不同點(diǎn)上。交、直流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的主要不同點(diǎn)有：鐵心構(gòu)

3、造不同，線圈結(jié) 構(gòu)不同，工作原理方面存在差異。1-9、交流接觸器為什么要用短路環(huán)？答：為了避免銜鐵的振動。交流接觸器的線圈通過的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交 變磁通。在一個周期內(nèi)，交流電流和交變磁通都有兩個瞬時值為零的“過零點(diǎn)”。在“過零點(diǎn)”瞬間，鐵心產(chǎn)生的電磁吸力為零。而交流接觸器的銜鐵是靠反力彈簧釋放的，工作時銜鐵是 靠電磁吸力克服反力彈簧作用力而吸合的，因此若不采用短路環(huán)，在“過零點(diǎn)”銜鐵就會出 現(xiàn)振動。短路環(huán)是用良導(dǎo)體焊接成的，將鐵心的一部分套住。接觸器工作時產(chǎn)生的交變磁通 也通過被短路環(huán)套住的部分鐵心，且在短路環(huán)中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電流。短路環(huán)中的電流也 會產(chǎn)生磁通，而且，接觸器線圈

4、產(chǎn)生的磁通為零時（變化率最大），短路環(huán)感應(yīng)的電動勢、產(chǎn)生的電流和磁通都達(dá)到最大，因此保證接觸器線圈電流“過零點(diǎn)”時鐵心產(chǎn)生的磁通和吸力 不圍零，從而避免銜鐵的振動。也就是說，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn) 生的磁通同時為零，從而避免銜鐵的振動的。1-10、交流接觸器為什么要用鋼片疊成？答：交流電磁鐵工作時，線圈通入的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交變磁通，交變磁 通會在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗。為了減少渦流損耗，鐵心的應(yīng)該由片間涂有絕緣材料的硅鋼片 疊壓而成。1-11、交流接觸器鐵心卡住為什么會燒毀線圈？（應(yīng)該說是“銜鐵卡住”較合適）答：交流電磁鐵是恒磁通型的，只要電源電壓和頻率不變，因為

5、U- E=4.44Nf，其磁通基本不變，因此不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的吸力基本保持不變。但是，銜鐵吸合前， 磁路的磁阻大，線圈通過的電流大；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，線圈通過的電流?。ㄒ驗榇?勢IN=磁阻X，不變而磁阻大，I就大；磁阻小，I就?。Ｈ艚佑|器工作時交流電磁鐵 的銜鐵卡?。床荒芡耆希?，將使線圈一直保持較大的電流，產(chǎn)生的銅損耗增加，很容易使線圈因過熱而燒毀。繞組的銅損耗略有減少；同理， 程度增加，繞組的銅耗有所增加。由于空載電流較小，頻率在 而且一個增加另外一個就減少， 的變壓器還是可以通用的。第2章變壓器2-1、變壓器中主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在分析變壓器時是

6、怎樣反映它們的作用的？答：主磁通：沿鐵心閉合，同時與原、副邊繞組交鏈，并在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢。 它是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介，是變壓器的工作磁通，占總磁通的絕大部分。變壓器的端電壓一 定，主磁通維持在一個恒定的值。在分析變壓器時常以勵磁電抗Xm反應(yīng)主磁通的作用。漏磁通：主要沿非鐵磁材料閉合，僅與原邊繞組或者副邊繞組交鏈，在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。在分析變壓器時，以漏抗X,反映漏磁通的作用。主磁通由原邊繞組和副邊繞組磁通勢共同產(chǎn)生，漏磁通僅由原邊或副邊繞組磁通勢單獨(dú) 產(chǎn)生。2-2、感應(yīng)電動勢的量值與哪些因素有關(guān)？勵磁阻抗Zm的物理意義如何？ Xm的大小與

7、哪些因素有關(guān)？答：因素有：繞組的匝數(shù)、電源的頻率和與繞組交鏈磁通的幅值。物理意義是：電 阻部分用來反映變壓器磁路損耗在一相電路中的等效，電抗部分則反映變壓器在磁路中產(chǎn)生 主磁通時，對電路相電流產(chǎn)生相位的影響和對相電壓產(chǎn)生電壓降落的影響。勵磁阻抗 Zm=Rm+jXm，反映變壓器鐵損大小的等效電阻。繞組匝數(shù)、磁路磁阻以及電源頻率2-3、額定電壓為110/24V變壓器，若將原邊繞組接于220V交流電源上，其結(jié)果如何？若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，其結(jié)果又將如何？答：若將110/24V變壓器的原邊繞組接于 220V交流電源上，由于這時原邊電壓增加一倍， 就要求磁路的磁通也增加一倍。

8、在半飽和區(qū)再使磁通增加一倍，則勵磁電流將大大增加，使 繞組的銅耗和鐵心損耗大大增加，變壓器將很快燒毀。若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，磁路的磁通減少，對于變壓器運(yùn)行沒有什 么不良影響。只是此時磁路完全不飽和，變壓器鐵心的利用率降低而已。同時，變壓器副邊 輸出電壓減小為12V,不能滿足原來負(fù)載的要求。2-4、額定頻率為50Hz的變壓器接于頻率為60Hz的額定電壓上，以及額定頻率為60Hz的變壓器接于頻率為 50Hz的額定電壓上，將對變壓器運(yùn)行帶來什么影響？50Hz和60Hz的變壓器能通用嗎？答：頻率增加鐵心損耗也增加。若電源電壓不變，則磁路的磁通減少，勵磁電流減小,60Hz接于

9、50Hz的額定電壓上，鐵耗有所減少，但磁路飽和50Hz和60Hz之間變化，銅耗和鐵耗的變化量都不太不大， 同時考慮變壓器都有一定的過載能力。因此，在50Hz和60Hz2-5、一臺額定電壓為 220/110V的變壓器，原、副邊繞組匝數(shù)M、分別為2000和1000 ,若為節(jié)省銅線，將匝數(shù)改為400和200,是否可以？答：不可以。根據(jù) U- E=4.44fNm可知，當(dāng)匝數(shù)減小而為了維持同樣電壓，必須導(dǎo)致磁 通大大增加，必然使得磁路飽和，電流顯著增大。題中條件下，匝數(shù)減少為原來的1/5，為了平衡電源電壓，磁通需要增加到原來的5倍，磁路嚴(yán)重飽和，電流增加的倍數(shù)可達(dá)原來的幾十倍，若沒有保護(hù)措施，線圈將瞬間

10、燒毀。2-6、變壓器負(fù)載運(yùn)行時引起副邊電壓變化的原因是什么？副邊電壓變化率的大小與這些因素有何關(guān)系？當(dāng)副邊帶什么性質(zhì)負(fù)載時有可能使電壓變化率為零？答：變壓器負(fù)載運(yùn)行，弓I起副邊端電壓變化的原因有：短路阻抗，負(fù)載的大小和性質(zhì)。短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。當(dāng)副邊帶電容性負(fù)載時有可能使電壓 變化率為零。2-7、根據(jù)圖2-4所示的簡化等效電路圖，列出電 壓平衡方程式，并分別畫出感性及容性負(fù)載 時的相量圖。答：電壓平衡方程式為：U2=2R_+j 2XL?1=- ?2u)=- E+?FK+j ?iX no,發(fā)電制動狀態(tài)；當(dāng) s=0時，n=n,理想空載運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)0v sv 1題圖2-7感性

11、及容性負(fù)載時的相量圖a）三相電流b）方向題圖3-3轉(zhuǎn)子接電源產(chǎn)生電流如圖3-3 b）所示。根時，nv %,電動運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng) s=1時，n=0,堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者電動機(jī)起動的瞬間；當(dāng)s 1時,nv 0，反接制動運(yùn)行狀態(tài)。3-2、異步電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和處于電磁（反接）制動運(yùn)行狀態(tài)時， 電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？應(yīng)該怎樣分析，才能區(qū)分這兩種運(yùn)行狀態(tài)？答：關(guān)系都是一樣的，所謂制動，從字面上看就是“制止運(yùn)動”，只有電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反才能制動。要區(qū)分這兩種運(yùn)行狀態(tài)可以從轉(zhuǎn)差率進(jìn)行判斷：當(dāng)sv0時，異步電動機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)。 此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n高于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n;當(dāng)s 1時，異步電

12、動機(jī)處于 反接制動運(yùn)行狀態(tài)。此時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n方向相反，若以氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n方向為參考正方向，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n低于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0。3-3、如果將繞線式異步電動機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對稱三相電源上，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？答：繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動。 當(dāng)此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反，氣隙旋轉(zhuǎn)磁 場相對于轉(zhuǎn)子的速度為n;氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速為sn,轉(zhuǎn)向也與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，如右圖 （題圖3-3） 所示。在題圖3-3中，轉(zhuǎn)子繞組通入三相交流電流，產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場以n（相對于轉(zhuǎn)子）或s n （相對于定子）的轉(zhuǎn) 速按照a、b、c的相序順時

13、針旋轉(zhuǎn)，切割定子繞組感應(yīng)電勢,據(jù)左手定則，定子繞組受力F方向為：AJ、Xf,而由于定子固定不動，轉(zhuǎn)子將受到相反方向力的作用，因此電磁轉(zhuǎn)矩 T和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向都為逆時針方向。3-4、與同容量的變壓器相比較，異步電動機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？答：空載電流大，因為異步電動機(jī)磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使得產(chǎn)生額定磁通量 的勵磁磁動勢增大，相應(yīng)勵磁電流就大，約占額定電流的20%- 40%而變壓器主磁路是閉合的不含有氣隙，其勵磁電流也小的多，約占額定電流的3%- 8%3-5、一臺三相異步電動機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子繞組上加三相額定電壓，會產(chǎn)生什么 后果？答：磁路中氣隙將大大增

14、加，即磁路的導(dǎo)磁率減小。當(dāng)定子繞組施加三相額定電壓，磁 通仍為額定值，在磁路的磁阻增大的情況下，需要有很大的勵磁磁動勢，勵磁電流將大大超 過額定電流，很快將使定子繞組燒毀。3-6、異步電動機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組沒有直接的電氣聯(lián)系，為什么負(fù)載增加時，定子電流和 輸入功率會自動增加，試說明其物理過程。從空載到滿載電機(jī)主磁通有無變化？答：當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子電流將增大。而轉(zhuǎn)子電流的去磁性質(zhì)將使主磁通出現(xiàn)下降的趨 勢，定子繞組感應(yīng)的電勢也將出現(xiàn)減少的趨勢。當(dāng)電源電壓不變時，定子繞組的電流將自動 增加，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流的去磁作用。因此，負(fù)載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加。由于定子繞組的電阻和漏抗都較小。

15、因此，從空載到滿載，若不考慮定子漏阻抗影響， 異步電機(jī)的主磁通基本不變。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。3-7、三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時，如果轉(zhuǎn)子突然被卡住而不能轉(zhuǎn)動，試問這時電動機(jī)的電流 有無變化？對電動機(jī)有何影響？答：如果轉(zhuǎn)子突然卡住，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢將突然增大，致使轉(zhuǎn)子電流突然增大，產(chǎn)生較 大的電流沖擊和機(jī)械力矩的沖擊。而根據(jù)磁勢平衡關(guān)系知，轉(zhuǎn)子電流增大定子電流也將增加，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗增加，時間稍長繞組將過熱，若保護(hù)裝置不動作則可能燒毀繞組。3-8、在分析異步電動機(jī)時， 轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行哪些折算？為什么要進(jìn)行這些折算？折算的條件是 什么？答：有：頻率折算，繞組折算。折算的目的

16、是：由于轉(zhuǎn)子電路的電靈頻率隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(或電機(jī)的轉(zhuǎn)差率)變化而變化，難于直接進(jìn)行電氣分析。因此需要進(jìn)行頻率折算， 將轉(zhuǎn)子電量的頻率折算成與定子電量頻率一致的等效電量，以便進(jìn)行電氣分析。即用一個靜 止不動的繞組代替實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子繞組，而且兩個繞組對磁路的影響必須一樣。通過頻率 折算后的轉(zhuǎn)子繞組與變壓器的情況相同，但頻率折算后的靜止繞組的匝數(shù)與定子繞組匝數(shù)不 一樣，仍然不能進(jìn)行直接的電氣分析，因此還必須象變壓器一樣進(jìn)行繞組折算，用一個匝數(shù) 相同的等效繞組代替頻率折算后的靜止繞組，從而消除磁路分析的麻煩得到與變壓器相似的 等效電路。進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實際繞組的磁勢一樣，

17、產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。3-9、異步電動機(jī)的等效電路與變壓器的等效電路有無差別？等效電路中的1竺2代表什么？s能否用電感或電容代替？為什么？答：首先，兩種等效電路是有相似的地方的。兩者相同點(diǎn)主要是：形式一樣；變壓器 的原邊和三相異步電動機(jī)定子邊都采用每相參數(shù)的實際值，而變壓器的副邊和異步電動機(jī)轉(zhuǎn) 子都采用折合值。但是，兩者卻有如下突出的不同點(diǎn)：變壓器中折合只是繞組匝數(shù)折合，而異步電 動機(jī)除了繞組匝數(shù)折合外，還有頻率、相數(shù)折合。變壓器負(fù)載運(yùn)行時，變壓器的負(fù)載阻抗只 需要乘以變比的平方，便可以用等效電路計算，變壓器的輸出的電功率的性質(zhì)及功率因素完 全取決于負(fù)載的性質(zhì)，可以是電阻性、電感性或電容性

18、的。而三相異步電動機(jī)運(yùn)行時，實際 輸出機(jī)械功率，但在等效電路上用一個等效電阻表示，其上消耗(電功率)代表了電動機(jī)輸 出的機(jī)械功率。也就是說，機(jī)械功率的大小與電動機(jī)轉(zhuǎn)差率有關(guān)，性質(zhì)也是電阻上的有功功率，不可能有電感性或者電容性的。轉(zhuǎn)子電路中是機(jī)械功率的等效電阻。3-10、異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？試說明其原 因。如果電源電壓下降20%對異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等各有何影響？答：異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓下降過多，將使定、轉(zhuǎn)子電流都將增 大較多，電機(jī)的銅損耗增加較多，可能使電機(jī)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，從而加速繞組絕緣的老化，甚 至燒毀。這是因

19、為異步電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，電壓下降電機(jī)產(chǎn)生 的電磁轉(zhuǎn)矩減小，在額定負(fù)載小運(yùn)行時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將明顯下降，轉(zhuǎn)差率將增加較多。從轉(zhuǎn)子電 流計算公式看，轉(zhuǎn)子電流增大較多，同時引起定子電流有較大的增加。由于異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩都與電源電壓的平方成正比，電源電壓下 降20%即電源電壓為原來的 0.8，因此異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩都為額定電壓時的 0.64，即下降了 36%根據(jù)前面的分析，電壓下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子回路的等效電阻rds減小，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) cos 2=(r 2/s)/x 22+(r 2/s)2將減小。而帶額定負(fù)載時定子電流主要成分是轉(zhuǎn)子 電流分量，勵磁

20、電流分量所占的比例較小，cos 2減小則定子電路的功率因數(shù)cos i也將比額定電壓時對應(yīng)的數(shù)值有所減小。3-11、漏抗大小對異步電動機(jī)的運(yùn)行性能，包括起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電路 的功率因數(shù)等有何影響？答：漏抗大小對異步電動機(jī)的運(yùn)行性能有影響，具體表現(xiàn)為：由于等效電路可知，漏抗 增大，起動電流減?。挥捎谵D(zhuǎn)矩與功率因數(shù)表達(dá)式（式3-23、式3-21和式3-10 ）可知，起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)都減小。3-12、有些三相異步電動機(jī)有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以連接成星形，也可連接成三角形。試問在什么情況下采用何種連接方法？答：三相異步電動機(jī)有兩種額定電壓380

21、/220V時，一般同時標(biāo)注其連接形式為Y/ o因為對于已經(jīng)出廠的異步電動機(jī)，其磁路的磁通與相繞組感應(yīng)的電動勢基本確定，也就是說 定子一相繞組的耐壓已經(jīng)確定。但三相繞組采用Y或連接形式，電機(jī)線間電勢有不同的數(shù)值。因此，當(dāng)三相異步電動機(jī)標(biāo)出的額定電壓380/220V時，說明其定子一相繞組的額定電壓為220Vo當(dāng)異步電動機(jī)定子三相繞組采用Y連接時，其額定電壓為 380V;當(dāng)異步電動機(jī)定子三相繞組采用連接時，其額定電壓為220Vo3-13、三相異步電動機(jī)在滿載和空載下起動時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否一樣？答：三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性與其所帶負(fù)載沒有任何關(guān)系，因此在滿載和空載下起動 時，其起動電流和起動轉(zhuǎn)

22、矩都是一樣的。這可從異步電動機(jī)的電流和起動轉(zhuǎn)矩計算公式得到 驗證。若忽略勵磁電流，起動電流可由P.40頁式3-9進(jìn)行計算（令s=1）;起動轉(zhuǎn)矩則可由P.44頁式3-23或P.43頁式3-18進(jìn)行計算（令 s=1 ）。而式3-9、式3-18和式3-23都與其 所帶負(fù)載的大小沒有任何關(guān)系。3-14、如果電動機(jī)的三角形連接誤接成星形連接，或者星形連接誤接成三角形連接，其后果將如何？答：如果電動機(jī)的三角形連接誤接成星形，則定子每相繞組的端電壓下降為原來的1/ 3，主磁通將大大減小，若要使流過電動機(jī)繞組不超過額定電流，由于式3-12可知，應(yīng)該減小電動機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否則當(dāng)接額定負(fù)載運(yùn)行時，繞組中電流將

23、增加，超過額定值， 致使保護(hù)器件動作或者燒毀繞組（因為T減小，轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)差率s將增加，由式3-9可知，I 2將增大；由式3-12可知，J只有I2T才能使T保持額定值與額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡）。如果電動機(jī)的星形連接被誤接為三角形，則定子每相繞組的端電壓將為原額定電壓的.3倍，為了感應(yīng)電動勢與電源電壓平衡，要求主磁通也要增加到為原來的、3倍，磁路將嚴(yán)重飽和，勵磁電流大大增加，也會致使保護(hù)器件動作或者燒毀繞組。3-16、單相分相式電動機(jī)如何改變其旋轉(zhuǎn)方向？罩極式電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向能否改變？ 答：改變單相分相式電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，可單獨(dú)改變其任意一個繞組的接線（即，將其兩 根引線脫開對調(diào)一下再接上。注：若同時

24、改變其兩個繞組的接線則電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫?變）。這是因為，單獨(dú)改變其任意一個繞組的接線時，流過該繞組電流方向變反，兩個繞組流 過的電流相位關(guān)系發(fā)生變化（原來電流相位比另一繞組電流超前的繞組，單獨(dú)改變?nèi)我庖粋€ 繞組的接線后，該繞組電流相位變成滯后流過另一繞組的電流），而單相分相式電動機(jī)兩個繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向總是從電流相位超前的繞組向電流相位滯后的繞組轉(zhuǎn)動。電流相位 關(guān)系發(fā)生變化，電動機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向就與原來的旋轉(zhuǎn)方向相反，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向也 就與原來的轉(zhuǎn)向相反，即單相分相式電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向得到改變。3-17、一臺三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)明f=50Hz , nN=960r/min，問該

25、電動機(jī)的極數(shù)是多少？解：由于異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為1%9%,即SN 0.010.09，通過SN、nN和no頻率一定，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n就是必須是常數(shù)。柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)，一般屬于中、低速柴油機(jī)。根據(jù)公式速 n 為 750r/min 當(dāng) n 為 500r/min 當(dāng) n 為 375r/min時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù) 時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù) 時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p 為 4;當(dāng) n 為 600r/minp 為 6;當(dāng) n 為 428.6r/minp 為 8;當(dāng) n 為 333r/minn=60f/p，若柴油機(jī)的轉(zhuǎn)時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù) p為5；時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為7；時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù) p為9；當(dāng) n 為 30

26、0r/min時，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p 為 10。之間的關(guān)系，以及 n、f和p之間的關(guān)系可以求出該電動機(jī)的極對數(shù)，具體過程如下：n0=nN/（1-s N）=960/（0.91 0.99）=969.7 1054.9r/minp=60f/no=3OOO/（969.7 1054.9）=2.8 3.1，而 p 只能為整數(shù)，/ p=3（對極）。即,該電動機(jī)的極數(shù)是 6 （個）極。答：該電動機(jī)的極數(shù)是 6極。3-18、三相鼠籠式異步電動機(jī)在額定狀態(tài)附近運(yùn)行，當(dāng) 負(fù)載增大、（2）電壓升高、（3）頻率升高時，其轉(zhuǎn)速和定子電流分別有何變化？答：根據(jù)三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性、調(diào)壓人工機(jī)械特性和調(diào)頻人工機(jī)械特性， 可

27、以知道：當(dāng)負(fù)載增大時，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有所下降；當(dāng)電壓升高時，三相異步 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有所上升；當(dāng)頻率升高時，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也有所上升。（【注】：調(diào)頻人工機(jī)械特性可以由于 P.36頁式3-1的理想空載轉(zhuǎn)速或磁場的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式推知：當(dāng)f f,n0也f,整個機(jī)械特性向上平移；當(dāng) f J, n0也J,整個機(jī)械特性向下平移。）由三相異步電動機(jī)的相量圖及磁勢平衡方程式可知，定子電流等于轉(zhuǎn)子電流與勵 磁電流的相量和，要分析定子電流可以先分析轉(zhuǎn)子電流的情況。由異步電動機(jī)的機(jī)械特性及 P.40頁式3-9的轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式可知：由于負(fù)載增大時，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn) 差率增大，轉(zhuǎn)子電流增大。而電源

28、電壓不變則主磁通不變，勵磁電流不變。因此，當(dāng)電壓升 高時，三相異步電動機(jī)的定子電流增大；由于電壓升高時，異步電動機(jī)的勵磁電流增大， 且轉(zhuǎn)子電流由于電動勢 E20的增大也相應(yīng)增大。因此，當(dāng)電壓升高時，三相異步電動機(jī)的定子 電流增大；由于電源電壓不變，定、轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢也基本不變，當(dāng)頻率升高時，由 4.44公式可知，主磁通減小，勵磁電流減小。又由于頻率升高時轉(zhuǎn)子漏抗X20=2二化20增大，E20基本不變，則轉(zhuǎn)子電流減小。因此，當(dāng)頻率升高時，三相異步電動機(jī)的定子電流減小。第4章同步電機(jī)4-1、同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么必須是常數(shù)？頻率為50Hz的柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該為多少極？答：同步發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻

29、率f與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n存在如下關(guān)系：n=60f/p。對于某一同步發(fā)電機(jī)，由于其極對數(shù)p在電樞繞組繞制時已經(jīng)確定。因此為了保持發(fā)電機(jī)輸出電壓的4-2、同步電機(jī)和異步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上有哪些不同之處？答：常用的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)與異步電動機(jī)的定子基本結(jié)構(gòu)完全相同，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)卻區(qū) 別較大。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子有隱極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通過電刷和滑環(huán)加直流電流勵 磁；異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式兩種，自成回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電勢產(chǎn)生電流。4-3、隱極式和凸極式同步發(fā)電機(jī)各有什么特點(diǎn)，各適用于哪些場合？答：一般隱極式轉(zhuǎn)子極對數(shù)少，結(jié)構(gòu)細(xì)長，能夠承受較大的離心力。在磁路上的特點(diǎn)是 其氣隙均勻。常適用于高速運(yùn)行同步電機(jī)，

30、如氣輪發(fā)電機(jī)和高速柴油機(jī)。凸極式轉(zhuǎn)子有凸出的磁極，磁極的極性沿著轉(zhuǎn)子圓周按N S相間的規(guī)律分布，磁極對數(shù)多、轉(zhuǎn)子的外徑大，產(chǎn)生的離心力大。在磁路上特點(diǎn)是氣隙不均勻，對著極?。ㄖ陛S方向） 氣隙小，極間（交軸方向）氣隙大，也就是在磁極軸線位置（直軸）的磁路磁阻小，而在兩 磁極中間位置（交軸）的磁路磁阻最大。一般適用于中、低速運(yùn)行。如船舶柴油發(fā)電機(jī)、水 輪發(fā)電機(jī)。4-4、同步發(fā)電機(jī)在三相對稱負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時，電樞電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是否與勵磁繞組交鏈？它會在勵磁繞組中感應(yīng)電動勢嗎？答：同步發(fā)電機(jī)電樞電流產(chǎn)生的磁場是與勵磁繞組交鏈的。由于發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，兩 個磁場的轉(zhuǎn)速相同，雖然電樞磁場與勵磁繞組交鏈

31、，但交鏈的磁通不變化，所以不會在勵磁 繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。4-5、同步發(fā)電機(jī)在對稱負(fù)載下運(yùn)行時，氣隙磁場由哪些磁勢建立，它們各有什么特點(diǎn)？答：轉(zhuǎn)子直流勵磁磁動勢 （機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢） 和電樞磁動勢（電氣旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢）， 兩個磁動勢在氣隙中疊加，形成新的氣隙磁動勢（合成磁動勢）。勵磁磁動勢是由直流勵磁電流產(chǎn)生的，與轉(zhuǎn)子沒有任何相對運(yùn)動，其磁通路徑與磁極的 軸線重合，主要是鐵磁材料構(gòu)成，磁路的磁阻相對較小。電樞磁動勢是由發(fā)電機(jī)負(fù)載后電樞繞組的交流電流產(chǎn)生的，雖然穩(wěn)定運(yùn)行時與轉(zhuǎn)子也沒 有相對運(yùn)動，但一般磁通路徑不能保證與磁極的軸線重合，即存在一定的夾角。而且隨著負(fù) 載性質(zhì)的不同，這個夾角也會發(fā)生

32、變化。因此，分析電樞磁動勢的作用時，不能簡單地以其 磁路參數(shù)進(jìn)行分析，而應(yīng)該將其分解成直軸和交軸兩個方向上的磁通分量，然后再分別進(jìn)行 分析。4-6、什么是同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)的效應(yīng)由什么決定？答：同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時，三相電樞繞組流過三相對稱電流，產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場，使氣隙 合成磁場的大小和位置發(fā)生變化。電樞繞組產(chǎn)生的磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。有 了電樞反應(yīng)，同步發(fā)電機(jī)氣隙中的磁場就由轉(zhuǎn)子磁場和電樞磁場共同產(chǎn)生。電樞反應(yīng)的性質(zhì) （交磁反應(yīng)、直軸增磁反應(yīng)或直軸去磁反應(yīng)）與這兩個磁場在空間的相對位置有關(guān)，也就是 與負(fù)載電動勢和電樞電流間的夾角（內(nèi)功角）有關(guān)，其實質(zhì)是與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。4-

33、7、功角7在時間上及空間上各表示什么含義？功角T改變時，有功功率如何改變？無功功率會不會變化？為什么？答：在時間上，功角是空載電勢與電壓之間的夾角；在空間上，功角是指主磁極軸線與 氣隙合成磁場軸線之間的夾角。當(dāng)電網(wǎng)電壓 U、頻率f恒定（即，參數(shù) Xd，X q為常數(shù)），勵磁電流產(chǎn)生的空載電動勢Eo不變時，由同步電機(jī)的功角特性可知，在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi)，功角越大，輸出的有功功率也將越 大；功角減小，則輸出的有功功率減小。有功功率與功角的章縣成正比。由于同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率還可用公式P=.3Ulcos表示，而若改變有功輸出時保持勵磁電流不變，則發(fā)電機(jī)的端電壓不變，P改變則Icos :，Isin :和無

34、功功率 Q=3UIsin也將同時改變。也就是說，功角：改變時有功功率將會改變，同時無功功率也將改變。4-8、怎樣使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動狀態(tài)？其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化？答：當(dāng)同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，電樞繞組流過的電流有功分量與轉(zhuǎn)子勵磁繞組之間 將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 T,其大小可由功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系得到：T=PM/ Q =mEUsin 0 /（ Q XS）。若逐漸減小的原動機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，則功角0減小，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也減少。當(dāng)0減小到0時，原動機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩正好克服發(fā)電機(jī)維持轉(zhuǎn)動所必須克服的摩擦轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)，輸出電流的有功分量為0。若在此時將原動機(jī)與發(fā)電機(jī)脫開

35、，在摩擦轉(zhuǎn)矩的作用下功角B將變成負(fù)值，同步電機(jī)輸出的有功功率變成負(fù)值，即不但不輸出有功功率， 反而從電網(wǎng)輸入有功電功率。也就是說同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)變成了電動機(jī)，此時同步電機(jī)工作 在電動機(jī)空載狀態(tài)。工作在電動機(jī)狀態(tài)的同步電機(jī)，從電網(wǎng)輸入有功電功率，則電樞電流有 功分量的方向變反。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向也變反。若在軸上帶上機(jī)械負(fù)載，則同步電機(jī)可 以拖動機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)動，成為同步電動機(jī)正常運(yùn)行。綜上所述，要使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動狀態(tài)，可以將其軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變成負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，同步電機(jī)就能夠自動從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)。處于電動機(jī)狀態(tài)運(yùn)行的 同步電機(jī)，與處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)時相比較，功角變成負(fù)值，電流的有

36、功分量方向和產(chǎn)生的電磁 轉(zhuǎn)矩方向也都變反。4-9、增加或減少同步電動機(jī)的勵磁電流時，電動機(jī)內(nèi)部磁場產(chǎn)生什么效應(yīng)？答：增加（或減少）同步電動機(jī)的勵磁電流時，電動機(jī)內(nèi)部的磁通增加（或減少），感應(yīng)的電動勢增大（或減?。瑸榱耸闺妱訖C(jī)電樞繞組感應(yīng)的電動勢與電源電壓相平衡，電樞繞組 的電流相位將發(fā)生變化，因此可以改變電動機(jī)從電網(wǎng)吸收電流的性質(zhì)和大小。電動機(jī)電樞繞 組的電流相位將發(fā)生變化后，將使電樞反應(yīng)的去磁（或增磁）作用增加，從而使氣隙合成的 總磁通維持基本不變的狀態(tài)。也就是說，增加或減少同步電動機(jī)的勵磁電流時，電動機(jī)內(nèi)部磁場通過電樞反應(yīng)，產(chǎn)生 使磁勢平衡的效應(yīng)，從而達(dá)到磁勢的新的平衡。4-10、具有異

37、步起動能力的同步電動機(jī)正常運(yùn)行時，是否存在異步轉(zhuǎn)矩，為什么？答：具有異步起動能力的同步電動機(jī)之所以能夠產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩是因為在其轉(zhuǎn)子磁極 上安裝有象鼠籠異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子相似的短路繞組。在同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速還未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時， 電樞繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁極存在相對移動，因此能夠感應(yīng)電動勢、感生電流、產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩。而正常運(yùn)行時，由于轉(zhuǎn)子與電樞旋轉(zhuǎn)磁場同步（沒有相對移動），也就不會感應(yīng)電動勢、不會產(chǎn)生感生電流，因此也就不存在異步轉(zhuǎn)矩了。5- 1、直流電機(jī)有哪些主要部件？各部件分別起什么作用？答：直流電機(jī)的基本組成為定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子主要由主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子則由電樞鐵

38、心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。定子上的主磁極是用來產(chǎn)生直流電機(jī)主磁場的；換向極則用于改善換向，減少因 電磁原因而引起的電刷火花；機(jī)座和端蓋是直流電機(jī)的固定支撐和防護(hù)部件，同 時機(jī)座還是磁路的一部分。電刷裝置是定子上的一個主要部件，其主要作用是將 直流電機(jī)電樞繞組與外部電路連接起來。轉(zhuǎn)子的電樞鐵心與主磁極鐵心、機(jī)座等組成直流電機(jī)的磁路，且用于嵌放電樞繞 組；電樞繞組的作用是用以感應(yīng)電動勢和通過電流，它是實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重 要部件；換向器是直流電機(jī)的一個典型部件，與電刷裝置配合起“機(jī)械整流器” 的作用，可將電樞繞組中的交流電量（感應(yīng)電動勢、電流）變換為電刷兩端的直 流電量（電壓、電流）

39、，或者將電刷兩端的直流電量變換為電樞繞組中的交流電 量。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸是支撐整個轉(zhuǎn)子的部件，風(fēng)扇則起通風(fēng)散熱的作用。5-2、直流電機(jī)中感應(yīng)電勢與哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電勢的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式有 何關(guān)系？其方向如何判斷？答：由公式B=Cn可知，對已制成的直流電機(jī)，電樞電動勢正比于每個極面下 的磁通量 及電機(jī)的轉(zhuǎn)速n。如果每個極面下的磁通量一定，則n，故轉(zhuǎn)速的快慢會影響電樞兩端電動勢大??；如果轉(zhuǎn)速一定，則Ea*If。也就是說，調(diào)節(jié)勵磁電流If，可改變每個主磁極產(chǎn)生的磁通 ，從而可調(diào)節(jié)電樞電動勢Ea的 大小。直流電機(jī)感應(yīng)電勢的性質(zhì)有“正電勢”和反電勢之分。所謂“正電勢”，就是電 源的電動勢，是表現(xiàn)將其它能

40、量轉(zhuǎn)換為電能具體的物理量。而反電勢則是阻礙電 流通過、與電源電壓相平衡的電動勢。感應(yīng)電勢的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式直接相 關(guān)：對于直流發(fā)電機(jī)，軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能后，在電樞繞組中就感應(yīng)出 電動勢，當(dāng)與負(fù)載連接，就可向外部電路提供電能，因此直流發(fā)電機(jī)電樞繞組的 電動勢是“正電勢”，是電源的電動勢。對于直流電動機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后也將在電 樞繞組中感應(yīng)電動勢，它是消耗電能用于將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的，它具有阻礙電 流通過的特征，與電樞電流方向相反，因此直流電動機(jī)電樞繞組的電動勢是反電 勢，是與電源電壓相平衡的電動勢。要判斷直流電機(jī)感應(yīng)電勢的性質(zhì)，可以根據(jù)感應(yīng)電勢與電樞電流的方向進(jìn)行判斷： 直流發(fā)電機(jī)，感應(yīng)

41、電勢與電樞電流方向相同；直流電動機(jī)，感應(yīng)電勢與電樞電流 方向相反。5-3、直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式有 何關(guān)系？答：從電磁轉(zhuǎn)矩公式T=GI a可知，直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩與勵磁If和電樞電流I a 有關(guān)。當(dāng)電機(jī)勵磁I f不變，則每個主磁極產(chǎn)生的磁通 也不變，電磁轉(zhuǎn)矩T與電 樞電流I a成正比；若電樞電流I a不變，則電磁轉(zhuǎn)矩T與勵磁I f或磁通有關(guān)。 勵磁If越大，產(chǎn)生的主磁通 越大，電磁轉(zhuǎn)矩T也越大。直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)可分為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩兩種。如果電機(jī)作為電動 機(jī)運(yùn)行，直流電動機(jī)將電源提供的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，因此電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動性質(zhì) 的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；如果

42、電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電磁 轉(zhuǎn)矩要與原動機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩相平衡，起阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用，因此其電 磁轉(zhuǎn)矩為阻礙性質(zhì)的制動轉(zhuǎn)矩。5-4、直流電機(jī)的電磁功率是指什么？如何說明在直流電動機(jī)中由電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能？答：直流電機(jī)是將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電氣裝置，其電磁功率就是指通 過氣隙進(jìn)行轉(zhuǎn)換的功率。從電能的角度看電磁功率為電樞繞組感應(yīng)的電動勢與電 樞電流通過的電流的乘積，即為 Eala ；從機(jī)械能的角度看電磁功率為電磁轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn) 子的角速度的乘積，即為TQ。當(dāng)直流電動機(jī)接上直流電源后，將有電樞電流流過轉(zhuǎn)子的電樞繞組，根據(jù)電動力 定律電樞電流在定子主磁極產(chǎn)生主磁場的作用下

43、將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)軸向機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后根據(jù)電磁感應(yīng)定律電樞兩端將感 應(yīng)電動勢，從整個電路看，電樞通過電流 I a后，直流電動機(jī)感應(yīng)的電動勢 Ea使電 源提供的電壓產(chǎn)生壓降，因此，直流電動機(jī)用來進(jìn)行機(jī)電轉(zhuǎn)換的電磁功率為Eala。而從機(jī)械角度看，轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩 T的驅(qū)動，產(chǎn)生角速度 Q,因此，直流電動 機(jī)通過機(jī)電轉(zhuǎn)換得到的電磁功率為 TQ,通過轉(zhuǎn)軸的傳送，就可向機(jī)械負(fù)載輸出 機(jī)械功率了。當(dāng)然，電樞繞組通電后，也將消耗部分銅損耗；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，也將 產(chǎn)生一定的機(jī)械損耗。因此可以這么說，電源向直流電動機(jī)提供直流電功率Ula，扣除電樞繞組等產(chǎn)生的損耗外，剩下的電功率轉(zhuǎn)換

44、成機(jī)械功率，即電磁功率： EaIa=TQ，轉(zhuǎn)換成的機(jī)械功率還要克服轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸等消耗的摩擦損耗，然后才從軸 上輸出機(jī)械功率P2=T2Q/這就是直流電動機(jī)中由電能（電功率）轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（機(jī) 械功率）的過程。5-6、試述發(fā)電機(jī)的空載特性曲線，它與磁極的磁化有何區(qū)別？又有何聯(lián)系？ 答:直流電機(jī)磁路的磁化曲線是指電機(jī)主磁通與勵磁磁動勢的關(guān)系曲線o=f（F f），電機(jī)的空載特性曲線是指電機(jī)在保持額定轉(zhuǎn)速不變，空載電壓與勵磁電流的關(guān)系 曲線I0=f（l f）。由于U0=E=Cn*0，F(xiàn)f=2NlQlf，因此，空載特性曲線的實質(zhì) 就是磁路的磁化曲線。即，兩者的形狀相似，只要選擇合適的坐標(biāo)量綱，兩條曲 線可以完

45、全重合。它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在具體所表示的含義上，磁化曲線的是電 機(jī)磁路的磁性能，空載特性曲線則主要表示直流電機(jī)端電壓調(diào)節(jié)的性能等。5-7、何謂自勵起壓？直流發(fā)電機(jī)自勵起壓的條件是什么？答：自勵起壓是指，自勵發(fā)電機(jī)在沒有外加勵磁電源的情況下，原動機(jī)的拖動電 樞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，電樞繞組自動建立起電壓。直流發(fā)電機(jī)自勵起壓的條件是：發(fā)電 機(jī)要有剩磁；勵磁電流磁場與剩磁場方向相同（或者說，電樞繞組與勵磁繞組 接線正確）；勵磁電路的電阻要小于建壓臨界電阻（或者說，勵磁電路的電阻 足夠?。?。5-8、直流電機(jī)在各種不同勵磁方式下，外部電流I、電樞電流la以及勵磁電流If三者之間的關(guān)系如何？答：直流電機(jī)的勵磁方式一般

46、有四種：他勵、并勵、串勵和復(fù)勵，如右圖所示。 其中，復(fù)勵還可根據(jù)串勵繞組的位置不同分為短復(fù)勵和長復(fù)勵。他勵：l = la. If由獨(dú)立電源提供，與外部電流I、電樞電流I a沒有任何關(guān)系； 并勵：對于直流電動機(jī)，I = I a+If，外部電流I是電樞電流Ia與勵磁電流If之和 對于直流發(fā)電機(jī)，I = I a-I f，外部電流I是電樞電流Ia與勵磁電流If之差； 串勵：I = I f = Ia；外部電流I、電樞電流I a以及勵磁電流I f完全相等；短復(fù)勵：對于直流電動機(jī)，I s = I = I a+If，串勵電流Is等于外部電流I是電樞電流Ia 與并勵電流If之和。對于直流發(fā)電機(jī)，Is = I =

47、 I a-I f，串勵電流Is等于外部電流I是電樞電流I a與并勵電流I f之差；長復(fù)勵：對于直流電動機(jī)，Is=Ia=I-| f，串勵電流Is等于電樞電流Ia是外部電流I 與并勵電流If之差。對于直流發(fā)電機(jī)，I s=I = I a-I f，串勵電流Is等于電樞電流Ia是外部電流I與并磁電流I f之和5- 9、船用直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式一般采用何種方式？答：船用直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式常采用復(fù)勵方式，即可采用短復(fù)勵接線，也可采 用長復(fù)勵接線。作為船舶主電源的直流發(fā)電機(jī)一般為平復(fù)勵發(fā)電機(jī)。作為交流船 上使用變流機(jī)組的直流發(fā)電機(jī)，一般要求具有軟的或陡降的外特性，則應(yīng)該采用 差復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)（如起貨機(jī)、舵機(jī)

48、等使用的變流機(jī)組及船用直流電焊發(fā)電機(jī)）。6- 1、轉(zhuǎn)子不動時，異步測速發(fā)電機(jī)為何沒有電壓輸出？轉(zhuǎn)動時，為何輸出電壓值 與轉(zhuǎn)速成正比，但頻率卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)？答：當(dāng)異步測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不動時，勵磁繞組在其軸線方向上產(chǎn)生的脈振磁通 與輸出繞組的軸線方向垂直，因而不能在輸出繞組中感應(yīng)電勢，也就無電壓輸出 轉(zhuǎn)動時測速發(fā)電機(jī)（杯形）轉(zhuǎn)子切割勵磁繞組產(chǎn)生的脈振磁通，將在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中 感應(yīng)電勢、產(chǎn)生電流；此電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通與輸出繞組軸線方向基本一致， C）串勵輸出繞組與轉(zhuǎn)子這部分導(dǎo)體的關(guān)系就如變壓器原副繞組的關(guān)系一樣，因而輸出繞組將有電壓輸出。由于切割勵磁磁通的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電勢的大小與勵磁磁通和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比

49、，勵 磁磁通是脈振磁通（幅值不變，頻率為勵磁電源頻率），所以異步測速發(fā)電機(jī)感應(yīng) 的電勢為交變電勢，電勢的大小正比于轉(zhuǎn)速，交變電勢的頻率為勵磁電源的頻率， 與轉(zhuǎn)速無關(guān)。6-2、改變交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有哪些？答：要改變交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，可單獨(dú)改變它的勵磁繞組的接線（即， 將其兩根引線脫開對調(diào)一下再接上）；或可單獨(dú)改變它的控制繞組的接線（即，將 其兩根引線脫開對調(diào)一下再接上）。也可不改變接線，僅通過控制裝置，單使控制 電壓相位變反來實現(xiàn)。6-3、當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時電 動機(jī)的電樞電流，電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速將怎樣變化？答：根據(jù)如右圖所示的直流伺服電動

50、機(jī)機(jī)械特性曲線可知，電動機(jī)電樞電壓不 變時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速將升高。根據(jù)直流電機(jī)感應(yīng)電勢公式E=C或n可知，轉(zhuǎn)速升高則感應(yīng)電勢增大，再根據(jù)直流電機(jī)電樞電路電壓平衡方程式 la=（U-E）/Ra，電壓不變感應(yīng)電勢升高，則電樞電流將減小la。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=Gla可知，電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩也減小。因此，當(dāng)直流伺服電動機(jī) 電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時電動機(jī)的電樞電流將減小、 轉(zhuǎn)速將升高、電磁轉(zhuǎn)矩也將減小。一直到電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，直流伺服電 動機(jī)轉(zhuǎn)速停止升高，電流停止減小，直流伺服電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行?！竞唵位卮稹浚寒?dāng)直流伺服電動機(jī)的勵磁電壓 U和控制電壓（電樞電壓）U不變

51、 時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，則電樞電流12和電磁轉(zhuǎn)矩T都將隨之減小，轉(zhuǎn)速n將隨 之增大。這是因為負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2減小，TT2,轉(zhuǎn)速n將增大，電樞電勢E隨之增大， 而電壓不變，12減小，T也減小。6-4、什么是步進(jìn)電動機(jī)的步距角？什么是單三拍、六拍和雙三拍？答：步進(jìn)電動機(jī)每次通電工作時，其轉(zhuǎn)子都將相應(yīng)轉(zhuǎn)動一個角度，這一過程稱為 一步。工作時每一步，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進(jìn)電動機(jī)的步距角。步 進(jìn)電動機(jī)從一相繞組通電換接到另一相繞組通電稱為“一拍”，每次只有一個繞 組通電用“單拍”以示區(qū)別于每次有兩個繞組通電的則稱為“雙拍”。所謂“單 三拍”通電方式是指：步進(jìn)電動機(jī)每次只有一個繞組通電，且完成一個輪

52、流通電 的周期需要三拍的工作方式。6-5、交流測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時有無電壓輸出？轉(zhuǎn)動時為何輸出電壓與轉(zhuǎn)速成 正比，但頻率卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)？答：當(dāng)交流測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時，勵磁繞組在其軸線方向上產(chǎn)生的脈振磁通 與輸出繞組的軸線垂直，因而不能在輸出繞組中感應(yīng)電勢，也就無電壓輸出。轉(zhuǎn) 動時測速發(fā)電機(jī)（杯形）轉(zhuǎn)子切割勵磁繞組產(chǎn)生的脈振磁通，將在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感 應(yīng)電勢、產(chǎn)生電流；此電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通與輸出繞組基本一致，輸出繞組與 轉(zhuǎn)子這部分導(dǎo)體的關(guān)系就如變壓器原副繞組的關(guān)系一樣，因而輸出繞組將有電壓 輸出。由于切割勵磁的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)的電勢大小與勵磁磁通和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比， 勵磁磁通是脈振磁通（幅值不變，頻

53、率為勵磁電源頻率），所以感應(yīng)的電勢為交變 電勢，大小正比于轉(zhuǎn)速，交變頻率為勵磁電源頻率。再者，輸出繞組的輸出電壓 與此感應(yīng)電勢（按變壓器原理）成正比。于是，結(jié)論為：輸出電壓幅值與轉(zhuǎn)速成 正比，電壓的頻率為勵磁電源頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)?！咀ⅰ?此題與6-1的回答基本一樣，因為此題所問的問題也基本一樣 一一交流 測速發(fā)電機(jī)主要采用異步測速發(fā)電機(jī)，而其它類型書上又沒講，因此只能以異步 測速發(fā)電機(jī)來回答。6-6、如何控制步進(jìn)電動機(jī)輸出的角位移（或線位移量）與轉(zhuǎn)速（或線速度）？步 進(jìn)電動機(jī)有哪些可貴的特點(diǎn)？答：步進(jìn)電動機(jī)是一種利用電磁鐵的作用原理將電脈沖轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的 電機(jī)。按照一定的規(guī)律，給步進(jìn)電動

54、機(jī)定子多相磁極繞組輪流通入電脈沖，就能 控制其轉(zhuǎn)子的位置變化，即使其轉(zhuǎn)子按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)動或產(chǎn)生一定的角位移。 輪流通電的順序決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，輪流通電的頻率決定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電動機(jī)的可貴特點(diǎn)主要有：結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、精確度高、起動靈敏、停 車準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速與電壓、負(fù)載、溫度等因素?zé)o關(guān)，可通過改變脈沖頻率進(jìn)行無級調(diào) 速，調(diào)速范圍很寬等。6-7、將無刷直流電動機(jī)與永磁式同步電動機(jī)及直流電動機(jī)作比較，它們之間有哪些相同和不相同點(diǎn)？答：無刷直流電動機(jī)與永磁式同步電動機(jī)比較，主要相同點(diǎn)是：它們的結(jié)構(gòu)上， 轉(zhuǎn)子都是采用永磁材料制成的磁極，定子都是多相電樞繞組；它們的工作原理 都是利用定、轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的相互吸

55、力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的；它們的轉(zhuǎn)向都是可以改 變的。主要不同點(diǎn)是：無刷直流電動機(jī)定子電樞繞組通入的是經(jīng)過控制的脈沖 電流，而永磁式同步電動機(jī)定子電樞繞組通入的則是多相對稱交流電流；無刷 直流電動機(jī)具有直接起動的能力，而永磁式同步電動機(jī)則無直接起動的能力； 無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由其結(jié)構(gòu)（定子的相數(shù)和齒數(shù)等）決定，一般較難進(jìn)行速 度調(diào)節(jié)，而改變通入同步電動機(jī)電樞繞組電流的頻率，就可方便地對其進(jìn)行速度 調(diào)節(jié)。無刷直流電動機(jī)與直流電動機(jī)作比較，主要相同點(diǎn)是：它們的電樞電源都是直 流電源；它們的電樞繞組流過的電流都是交流電流；它們都可以達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速（與普通工頻交流電動機(jī)比較）。主要不同點(diǎn)是：無刷直流電動機(jī)的電

56、樞通 常在定子，而普通直流電動機(jī)通常在轉(zhuǎn)子；無刷直流電動機(jī)采用位置傳感器控 制電樞繞組的換向，而普通直流電動機(jī)則通過換向器與電刷配合進(jìn)行換向；無 刷直流電動機(jī)的容量通常較小 （毫瓦級到千瓦級），而普通直流電動機(jī)的容量可以 很大（毫瓦級到幾十上百兆瓦）。6- 8、無刷電機(jī)中的位置傳感器起什么作用？答：轉(zhuǎn)子位置傳感器是一種無機(jī)械接觸的檢測裝置，其作用是檢測轉(zhuǎn)子磁場相對 于定子繞組的位置。進(jìn)而根據(jù)檢測到的位置信號控制電子換向電路的導(dǎo)通或者截 止，以此代替有刷電機(jī)的電刷和換向器。7- 1、電力拖動系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性是指什么？而拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件又是什么？答：對于一個電力拖動系統(tǒng)，當(dāng) T=TL時，拖動

57、系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)由 于受到外界干擾時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來平衡狀態(tài)；一旦干擾消失，系 統(tǒng)能夠自動回復(fù)到原來的工作點(diǎn)上，這樣一種性質(zhì)稱為電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 穩(wěn)定性的判別：系統(tǒng)在電動機(jī)機(jī)械特性曲線和負(fù)載特性曲線的交點(diǎn)能夠保持恒速 運(yùn)行（即T=TL）;如果在交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上有 TV TL，而在交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速 之下TTL,那么系統(tǒng)就具有恢復(fù)穩(wěn)定工作的能力，滿足穩(wěn)定運(yùn)行的條件。用數(shù)學(xué) 式表達(dá)為：T=TL,且在T=TL處，滿足dT/dnvdTL/d n。簡單地說，穩(wěn)定性的判別為： 電機(jī)和負(fù)載機(jī)械特性曲線有交點(diǎn)，在交點(diǎn)附近有dT/d nv dTL/d n或厶T/nv TL/ n。

58、7-2、為了縮短起動過程，在電動機(jī)方面應(yīng)采取哪些辦法？常見船舶上的起貨電動 機(jī)轉(zhuǎn)子為什么要制成又細(xì)又長的？答：從運(yùn)動方程看，為了縮短起動過程，可以增大電動機(jī)起動的電磁轉(zhuǎn)矩或減小 負(fù)載轉(zhuǎn)矩，還可以減小拖動系統(tǒng)的飛輪矩 GD。不論是交流異步電動機(jī)或直流電動 機(jī)，起動轉(zhuǎn)矩與勵磁磁通及電機(jī)電流成正比。因此，為了縮短起動過程，在電動 機(jī)方面應(yīng)采取的辦法主要有：保證直流電機(jī)的勵磁磁通為最大或額定值；直 流電機(jī)電樞電流為最大限制值（一般為額定電流的 22.5倍）；交流異步電機(jī) 米用特殊（高轉(zhuǎn)差率）電動機(jī)或米用繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動； 此外，要求起動迅速的電機(jī)，其轉(zhuǎn)子可制成細(xì)長型，以減小電機(jī)本身的

59、飛輪矩， 從而使整個電力拖動系統(tǒng)的飛輪矩得到減小，縮短起動加速的時間。船舶上起貨機(jī)轉(zhuǎn)子之所以制成又細(xì)又長主要是為了減小電機(jī)本身的飛輪矩，縮短 起動加速的時間。7-3、直流電動機(jī)采用電阻分級起動時，切換電阻時的電流要稍大于額定電流，為 什么？為了使起動平穩(wěn)，是否分級越多越好？答：簡單地說，直流電動機(jī)采用電阻分級起動時，切換電阻時的電流要稍大于額 定電流是為了縮短起動過程。因為電動機(jī)起動過程是一個轉(zhuǎn)速增加的過渡過程， 這個過程之所以能夠加速是由于電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，即AT=T-TL 0。若起動過程中，TL不變，隨著轉(zhuǎn)速的增加，電動機(jī)電樞繞組感應(yīng)的電動 勢增大，電樞電流la減小，

60、電磁轉(zhuǎn)矩T=Gla也減小，若不適時增大la,起動過 程將延長。因此，采用電阻分級起動時，切換電阻時的電流要稍大于額定電流， 尤其是在帶額定負(fù)載起動時更應(yīng)該如此，否則起動過程將會很長。若單從起動平穩(wěn)的角度看，理論上說為了使采用電阻分級起動的直流電動機(jī)起動 平穩(wěn)，電阻分級越多起動就越平穩(wěn)。但是，增加電阻分級數(shù)，不僅增加起動設(shè)備 的復(fù)雜程度，是該起動方法的優(yōu)點(diǎn)變成不明顯。而且電阻分級數(shù)的增加，每段電 阻值變小，對電阻值的要求將提高，切換條件的精度也提高，這不但增加起動設(shè) 備的成本，且容易由于精度誤差，使切換時電樞電流超過所限制的最大電流，引 起另外的不平穩(wěn)因素，更會降低電動機(jī)的使用壽命。因此，實際直