船舶電氣設備及系統(tǒng)實驗習題

《船舶電氣設備及系統(tǒng)》實驗指導書實驗一三相異步電動機拆裝一．實驗內(nèi)容三相異步電動機拆裝二．實驗目的同過拆裝了解三相異步電動機的內(nèi)部結構及排出故障的方法三．實驗要求1．

掌握電機內(nèi)部清潔的步驟2．

掌握檢查定子繞組的要點3．

掌握檢查轉子繞組的要點4．

判別軸承的好壞四．實驗步驟1．

首先在端蓋做MARK2．

依次拆去端蓋螺絲，拆下端蓋3．

抽去轉子。放在木墊板上4．

清潔定子內(nèi)部。并檢查定子繞組情況，尤其是定子端步出線端繞組情況測量絕緣值并記錄相與相相與地A-BA-CB-CABC

5．

清潔轉子表面，并檢查籠條及端環(huán)情況，有無裂紋6．

清潔端蓋及軸承，并注潤滑脂1/2—1/3（1）

軸承松動檢查（2）

軸承與軸和軸承坐配合檢查7．測量定子內(nèi)徑，轉子外徑間隙△=（定子內(nèi)徑—轉子外徑）/28．依次安裝，轉子，端蓋（注意MARK）上緊，及外部清潔9．手動盤車要求活絡，不可碰擦10．在老師確認后試運轉，并記錄三相電流（空轉）

ABC（安培）I

注意事項；1．

拆裝過程中必須認真細致，使用專用工具，不得強行硬拆2．

拆出轉子時應注意不得碰傷定子繞組

實驗二繼電-接觸器控制控制線路一．實驗內(nèi)容1．

交流繼電-接觸器連接使用方法和常見故障處理2．

熱繼器連接使用方法和常見故障處理3．

開關，按扭連接使用方法和常見故障處理

二．實驗目的1．

掌握用繼電-接觸器控制線路連接方法2．

學會常用的電動機啟動控制線路連接方法三．實驗要求1．

掌握繼電-接觸器線圈參數(shù)及要求2．

掌握交流繼電-接觸器連接使用方法和常見故障處理四。實驗步驟7．

對照接觸器，接線原理圖理解，并明確接線裝配技術要求8．

對照熱繼電器接線原理圖理解，并明確接線裝配技術要求9．

對接觸器，熱繼電器，開關，按扭，熔斷器在常用電動機啟動控制線路中主電路和控制電路的接線裝配技術要求10．

對照電動機點動啟動控制線路原理圖接線裝配控制線路11．

對照電動機連續(xù)啟動控制線路原理圖接線裝配控制線路12．

用鉗型電流表測量電動機啟動時和穩(wěn)定運行時的電流并作記錄三相異步電動機啟動時最大的電流穩(wěn)定運行時的電流（安培）I

實驗三三相異步電動機的正反轉控制線路一．實驗內(nèi)容1．

正確依據(jù)電氣原理圖觀察電器元件實物互相建立對應實際控制接線2．

正確應用輔助觸點聯(lián)鎖關系，連接正反轉控制電路3．

接線故障分析二、實驗目的1．

通過對實物裝置的實際控制接線進一步理解和掌握繼電-接觸器控制系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)及其工作原理2．

掌握電氣工作原理和設備工作狀況的方式方法3．

通過操作和故障設置，訓練對控制系統(tǒng)故障現(xiàn)象的觀察，分析原因及正確處理三．實驗要求1．

掌握掌握繼電-接觸器控制系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)及其工作原理2．

掌握應用輔助觸點聯(lián)鎖關系，連接正反轉控制電路3．

接線故障分析4．

熟悉各電器元件的名稱，動作過程四．實驗步驟1．

對照正反轉控制線路原理圖首先將電源致電動機的主回路A，B，C三相線連接并檢察正確性2．

對照正反轉控制線路原理圖逐個再將熔斷器，接觸器，按扭，熱繼電器等輔助觸點聯(lián)鎖的控制回路連接并檢察正確性3．

指出系統(tǒng)有那些控制保護環(huán)節(jié)在實際線路中由哪些元件和觸點來完成

實驗四三相異步電動機Y—Δ起動控制線路一．實驗內(nèi)容1．

正確依據(jù)電氣原理圖觀察電器元件實物互相建立對應實際控制接線2．

正確應用輔助觸點相互關系，連接Y—Δ起動控制線路控制電路3．

接線故障分析二、實驗目的1．

通過對實物裝置的實際控制接線進一步理解和掌握繼電-接觸器控制系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)及其工作原理2．

掌握電氣工作原理和設備工作狀況的方式方法3．

通過操作和故障設置，訓練對控制系統(tǒng)故障現(xiàn)象的觀察，分析原因及正確處理三．實驗要求1．

掌握繼電-接觸器控制系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)及其工作原理2．

掌握應用輔助觸點相互連接關系，連接Y—Δ起動控制線路控制電路3．

接線故障分析4．

熟悉各電器元件的名稱，動作過程四．實驗步驟4．

對照Y—Δ起動控制線路原理圖首先將電源致電動機的主回路A，B，C三相線連接并檢察正確性5．

對照Y—Δ起動控制線路原理圖逐個再將熔斷器，接觸器，按扭，熱繼電器，時間繼電器等輔助觸點聯(lián)鎖的控制回路連接并檢察正確性6．

指出系統(tǒng)有那些控制保護環(huán)節(jié)在實際線路中由哪些元件和觸點來完成

實驗五船舶電站模擬器（認識主配電板）一．實驗內(nèi)容1．

認識船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏的組成及功用2．

認識船舶發(fā)電機控制屏，并車屏上各種指示燈，儀表，轉換開關的功用及用法二、實驗目的1．熟悉船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏的組成及功用，各種指示燈，開關，電壓表，電流表，功率表，功率因素表，絕緣表的作用三．實驗要求1．

掌握船舶發(fā)電機控制屏，并車屏各種指示燈，開關，電壓表，電流表，功率表，功率因素表，絕緣表的名稱作用2．

熟悉船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏上的專業(yè)英文宿寫的名稱四．實驗步驟1．

認識船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏的組成及功用及用法2．

認識船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏上各種指示燈，儀表，轉換開關的功用及用法3．

通過主配電板正常運行及并車操作，認識船舶發(fā)電機控制屏，并車屏，負載屏在正常運行及并車操作中作用和狀態(tài)

實驗六船舶電站模擬器操作（手動準同步并車）

一．實驗內(nèi)容1．

在船舶主配電板上啟動發(fā)電機通過調(diào)節(jié)發(fā)電機控制屏，并車屏上的調(diào)速開關使發(fā)電機的電壓，頻率達到額定值2．

通過觀察控制屏上電壓表，頻率表，同步表調(diào)節(jié)發(fā)電機控制屏，并車屏上的調(diào)速開關檢測發(fā)電機并車的三個基本條件3．

當并車的三個基本條件滿足時手動準同步并車操作并車及負載轉移，平衡的操作4．

并聯(lián)運行的發(fā)電機手動轉移負載后解列一臺發(fā)電機組的操作二、實驗目的1．通過在船舶主配電板上啟動發(fā)電機，并觀察控制屏上電壓表，頻率表，同步表調(diào)節(jié)發(fā)電機控制屏，并車屏上的調(diào)速開關檢測發(fā)電機并車的三個基本條件后掌握手動準同步并車操作并車及負載轉移的操作三．實驗要求1掌握手動準同步并車操作并車及負載轉移的操作四．實驗步驟1．

在船舶主配電板發(fā)電機控制屏上啟動發(fā)電機2．

通過觀察控制屏上電壓表，頻率表檢測調(diào)節(jié)并車屏上的調(diào)速開關使發(fā)電機的電壓，頻率達到額定值3．

通過觀察控制屏上同步表，當并車的三個基本條件滿足時手動準同步并車操作并車及負載轉移平衡的操作4．

通過觀察并聯(lián)運行的發(fā)電機組手動轉移負載后解列一臺發(fā)電機組的操作

實驗七船舶電站模擬器操作（自動并車操作）一．實驗內(nèi)容1．

通過在船舶主配電板上的（AUTO/MUN）轉換開關，將主配電板上的手動操作模式切換到自動操作模式運行2．

單機運行的狀態(tài)下在負載屏上增加負載通過觀察控制屏上的指示燈，功率表當負載達到單機運行負荷80%的狀態(tài)時備用發(fā)電機組自動啟動發(fā)電機，自動檢測調(diào)節(jié)電壓，頻率自動并車，自動調(diào)節(jié)負載平衡3．

當并聯(lián)運行的負載達到單機運行負荷80%以下的狀態(tài)時，船舶電站系統(tǒng)自動轉移負載并自動解列備用發(fā)電機一臺發(fā)電機組，自動停機4．

重載詢問裝置操作5．

應急發(fā)電機的自動起動的過程，主配電板與應急配電板的開關聯(lián)鎖關系二、實驗目的 1．

掌握在船舶主配電板上的（AUTO/MUN）轉換開關，將主配電板上的手動操作模式切換到自動操作模式運行2．

掌握船舶電站系統(tǒng)自動并車及負載轉移的操作3．

重載詢問裝置操作4．

應急發(fā)電機的自動起動的過程，主配電板與應急配電板的開關聯(lián)鎖關系三．實驗要求1．掌握船舶電站系統(tǒng)自動并車及負載轉移的操作過程2．掌握重載詢問裝置操作3，

掌握應急電機的自動起動的過程，主配電板與應急配電板的開關聯(lián)鎖關系四．實驗步驟1．通過在船舶主配電板上的（AUTO/MUN）轉換開關，將主配電板上的手動操作模式切換到自動操作模式運行2．單機運行的狀態(tài)下在負載屏上增加負載通過觀察控制屏上的指示燈，功率表當負載達到單機運行負荷80%的狀態(tài)時備用發(fā)電機組自動啟動發(fā)電機，自動檢測調(diào)節(jié)，頻率自動并車，自動調(diào)節(jié)負載平衡3．

并聯(lián)運行的負載達到單機運行負荷80%以下的狀態(tài)時，船舶電站系統(tǒng)自動轉移負載并自動解列備用發(fā)電機一臺發(fā)電機組，自動停機4．

單機運行的狀態(tài)下要投入重載動力需要進行重載詢問裝置操作5．

應急發(fā)電機的自動起動的過程，主配電板與應急配電板的開關聯(lián)鎖關系第一章．磁路（15題）1-1-1、說明磁感應強度與磁通的關系和磁感應強度與磁密有什么區(qū)別。答：磁通Φ是穿過某一截面S的磁感應強度B的通量。截面一旦選定，磁感應強度越大，則磁通量越大。磁密是磁感應強度在與截面相垂直的方向上的分量。從磁場的角度看，通過某一截面的磁感應強度大于等于該截面的磁密。而從磁路的角度看，磁路中的磁感應強度方向與磁路方向相同，所以通過磁路截面（與磁路垂直）的磁感應強度就是該截面的磁密。（答畢＃）

1-1-2、安培環(huán)路定律說明什么問題？在什么條件下該定律可用代數(shù)式H·l=∑I表示。答：安培環(huán)路定律∮l∑I表示，磁場中各點的磁場強度與產(chǎn)生磁場的電流大小及分布情況有關。當磁介質(zhì)均勻，且以磁力線作為積分回線時，則可用H·l=∑I表示。（答畢＃）

1-1-3、說明B、H和μ三者的關系，物理意義和所用的國際單位。

答：B是磁感應強度，是用來表示磁場內(nèi)某點的磁場強弱和方向的量，其國際單位為特斯拉[T]；H是磁場強度，是計算磁場所引用的物理量，單位是：安/米[A/M]；μ是磁導率，表示介質(zhì)導磁能力的強弱。單位為：亨/米[H/M]。B、H和μ三者的關系為：B=μH；相同磁介質(zhì)下，磁場強度越大，磁感應強度B也越大；在磁路不飽和時，μ近似不變，則H越大，B也越大。但隨著H的增大，磁介質(zhì)逐漸飽和，μ將減小，B隨H增大而增大的趨勢逐漸減小。即因為μ不是常數(shù)所以B-H關系為非線性關系?？梢赃@么理解：H是反應電流產(chǎn)生磁場的大小，B則是反應磁場中能夠轉化成電流的能力的強弱，即儲存的磁場做功能力的強弱。（答畢#）§1—2．鐵磁材料及鐵損（書P．4．，）1-2-1、鐵磁材料的基本特性是什么？答：鐵磁材料具有“高導磁率”、“磁飽和”以及“磁滯和剩磁”的基本磁特性。（答畢#）

1-2-2、什么是剩磁？哪些因素會引起剩磁的減弱甚至消失？答：在電流產(chǎn)生的磁場強度H的激勵下，鐵磁材料（如鐵心）被磁化并以感應強度B描述磁化程度。磁化后的鐵心，若去除電流激勵，使H=0，鐵磁材料中的磁感應強度雖減小，但并不為零，即B≠0，這種現(xiàn)象稱為鐵磁材料具有剩磁特性。鐵磁材料的剩磁可通過施加適當?shù)姆聪虼艌?，或?qū)ζ涫┘痈邷鼗蛘駝佣鴾p弱或消失。（答畢#）

1-2-3、什么是鐵損？一個電器的鐵損與磁通及其變化頻率大體上有怎樣的關系？答：鐵磁材料的鐵損是指它傳導變化的磁場所產(chǎn)生的損耗，因為這些損耗是由鐵磁材料產(chǎn)生的，故稱鐵損。鐵損包括“磁滯損耗”和“渦流損耗”一個電器的鐵損（由書P．4．，式1-2-1可知），大體上與頻率f的一點幾次方成正比，且大體上與磁通Φ的平方成正比。（答畢#）§1—3．磁路（書P．6．，）

1-3-1、什么是磁路？為什么磁勢激勵的磁通絕大部分集中在鐵心磁路中？答：工程上稱由鐵磁材料組成的、磁力線集中通過并構成的閉合路徑為磁路。由于磁路主要由鐵磁材料構成，其磁導率比非磁路（非鐵磁材料的介質(zhì)）磁導率高很多。所以磁通絕大部分集中在鐵心磁路中。（答畢#）1-3-2、為什么氣隙磁阻比鐵心磁阻大得多？答：∵氣隙大磁導率為μ0，比鐵磁材料的磁導率μ小得多。而磁阻的大小主要與磁導率有關，即與其成正比。∴氣隙磁阻比鐵心磁阻大得多。（答畢#）

1-3-3、若保持磁路的勵磁電流不變，則磁路有無氣隙對磁通有何影響？答：勵磁電流不變，則磁路磁勢不變，磁路中的磁通大小與磁路的總磁阻成反比。磁路有氣隙時，∵氣隙的導磁率為μ0，∴磁阻非常大，使磁路的總磁阻增大很多。因而，有氣隙的磁路磁通比無氣隙時小很多。（答畢#）

§1—4．電磁鐵（書P．8．，）

1-4-1、電磁鐵的主要組成部件是什么？答：電磁鐵主要由勵磁線圈、鐵心和銜鐵及其他附件構成。其中鐵心和銜鐵構成磁路。（答畢#）1-4-2、說明盤式電磁鐵的基本工作原理？答：盤式電磁鐵的勵磁線圈通電后，盤式鐵心和銜鐵磁化，產(chǎn)生電磁吸力，克服彈簧的反作用力，使鐵心和銜鐵吸合。當勵磁線圈斷電時，鐵心和銜鐵間只有剩磁產(chǎn)生的很小的吸力，在彈簧的作用，銜鐵與盤式鐵心分開，呈釋放狀態(tài)。（參見書P．6．，圖1-4-1，及其說明）（答畢#）1-4-3、為什么說直流電壓電磁鐵是恒磁勢型的？當線圈通電后若銜鐵不吸合會產(chǎn)生什么后果？答：直流電壓電磁鐵的勵磁線圈由直流恒壓源（U不變）供電。工作時，勵磁電流的大小僅受線圈電阻制約，線圈參數(shù)不變時（匝數(shù)及電阻不變），勵磁電流和磁勢都不變，∴是恒磁勢型。線圈通電后若銜鐵不吸合，則由銜鐵所帶動的工作部件不動作，這將影響設備的正常工作。但∵U不增加，勵磁電流也不會增加，∴對電磁鐵本身不產(chǎn)生任何影響。（答畢#）1-4-4、為什么說交流電壓電磁鐵是恒磁通型的？當線圈通電后若銜鐵不吸合會產(chǎn)生什么后果？答：交流電磁鐵勵磁線圈通入交流恒壓源時，線圈將感應電勢與電源電壓平衡；感應電勢與磁通成正比，略小于電源電壓?！唠娫措妷翰蛔?，磁通也近似不變（如若因某種原因使Φ減小，E也將隨之減??；從而使電流增大，以增大磁勢，讓Φ增加。反之亦然）?！嗾f它為恒磁通型。勵磁線圈通電初期，∵銜鐵尚未閉合，磁路的磁阻較大，Φ較小，線圈感應的電勢也較?。粡木€圈回路看，此時∵U不變，電流較大，且超過額定值；電流的增大，使磁勢增加，以產(chǎn)生足夠的磁通和電磁吸力。等到銜鐵吸合后，磁路的工作氣隙較小，磁阻也較小，相同磁勢產(chǎn)生的Φ和感應電勢較大，使得勵磁電流減小為額定值。若通電后銜鐵不能吸合，電流將不能減小。這不但使設備不能工作，而且時間一長將會使線圈因過熱而燒毀。（答畢#）1-4-5、線圈額定電壓相同的直流和交流接觸器，可否互換替代使用？為什么？答：不行！∵在交、直流接觸器的電磁鐵中，影響線圈電流的因素不同，若互換則要么不能正常工作；要么立即燒毀線圈。直流接觸器工作時，線圈不感應電勢，限制勵磁電流主要采用增大線圈電阻實現(xiàn)，因而其線徑細。若將其接到交流電路，由于線圈本身將感應很大的電勢，因而流過的電流很小，產(chǎn)生的電磁吸力將不足以使銜鐵吸合，因而直流接觸器用以交流電路中將不能正常工作。相反，交流接觸器因其線圈工作時會感應電勢，此電勢正常工作時起限流作用，為了使其有足夠的吸力，線圈的線阻應較小，因而線徑較細。若將其接到直流電路中，由于不能感應出電勢，在相同大小的電壓下，將產(chǎn)生非常之大的電流（十幾甚或幾十倍于額定電流），這將使接觸器的線圈立即燒毀。（答畢#）（第一章“解答”結束）

第二章．變壓器（15題）§2—1．變壓器的應用與結構（書P．12．，）

2-1-1、什么是干式變壓器？什么是濕式變壓器？為什么船舶采用干式變壓器？答：使用空氣作為冷卻介質(zhì)的變壓器稱為干式變壓器；使用變壓器油作為冷卻介質(zhì)的變壓器稱為濕式變壓器。因為變壓器油可以燃燒，有火災隱患，威脅船舶安全。所以我國《鋼質(zhì)海船入級及建造規(guī)范》規(guī)定，船上只能采用干式變壓器。（答畢#）

2-1-2、一臺15KVA、400V/230V、50HZ的三相變壓器，其原副邊的額定電流各為多少？答：變壓器原副邊的額定電壓和電流都是指“線量”，所以其額定電流為線電流，即：原邊額定電流為：37.5A；副邊額定電流約為：65.22A。（答畢#）

2-1-3、變壓器的運行管理應注意哪些最基本的事項？答：首先，應該保證變壓器在其額定參數(shù)規(guī)定的范圍內(nèi)運行。其次，運行管理最基本的注意事項主要有三點。簡單地說，即：1、注意其外部的清潔、干燥；2、注意檢查、記錄和監(jiān)視其運行參數(shù)；3、使用前確保其具有正常良好的狀態(tài)。（答畢#）

§2—2．變壓器的基本工作原理（書P．14．，）

2-2-1、變壓器有哪些基本變換功能？答：變壓器所具有的基本功能主要有：變壓、變流、變阻和起隔離作用等功能。（答畢#）

2-2-2、變壓器的空載電流的主要作用是什么？什么是主磁通？什么是漏磁通？答：變壓器的空載電流的主要作用是產(chǎn)生勵磁磁勢，從而在鐵心中產(chǎn)生主磁通，使原副邊繞組感生電勢，實現(xiàn)“變壓”功能。所謂“主磁通”就是指由勵磁電流產(chǎn)生的、與原副邊繞組同時交鏈的磁通。主磁通是工作磁通，它將原邊送來的能量以交變磁能的形式送給副邊。而“漏磁通”則只與產(chǎn)生它本身的繞組交鏈，不介入工作，因而不起能量傳遞作用。主磁通的經(jīng)過路徑是鐵心，磁阻?。宦┐磐ǖ穆窂絼t為空氣，磁阻大，所以主磁通通常比漏磁通大很多。（答畢#）

2-2-3、一臺固定變比的變壓器，能否將原副繞組的匝數(shù)按變比任意減?。繛槭裁?？答：不行！因為一定尺寸的變壓器其鐵心所能通過的磁通是有限的（否則磁路飽和，增加勵磁電流也不能使磁通明顯增加），因而一匝線圈所能感應的電勢也是有限的，若按變比任意減少繞組的匝數(shù)，繞組所能承受的電壓勢必隨之減小。設計時，通常一定尺寸的鐵心，是按一定功率確定的，鐵心尺寸確定后，繞組的線徑和匝數(shù)則按變壓器的容量和電壓等級確定，是不能任意減少的。（答畢#）

2-2-4、為什么原邊電流能隨副邊電流的增減而增減，并能保持主磁通基本不變？答：副邊電流增大時，副邊磁勢的去磁作用增大；這勢必使主磁通出現(xiàn)減少的趨勢。但主磁通的這一趨勢，立即引起原邊電勢的減少，立即使其電流增加，從而使主磁通保持基本不變，反之亦然。也就是說，只要原邊電壓不變，主磁通是基本不變的。正是主磁通能保持基本不變，原邊電流才能隨副邊電流的增減而增減。（答畢#）§2—3．三相電壓的變換（書P．18．，）

2-3-1、三相變壓器若有一個繞組首尾端接反能否供電？答：不能！可以通過相量圖進行分析。除非三相變壓器的副邊繞組接成帶中線的“Y”連接，且又作為三個單相單獨供電。否則三相繞組，要么本身自成短路；要么繞組不能產(chǎn)生平衡電源電壓的電勢，從而造成電源短路。因而一個繞組的首尾端接錯是不能供電的。（答畢#）

2-3-2、為保證船舶照明電網(wǎng)供電的連續(xù)性，可采用哪兩種措施？答：可以有兩種措施：（1）、采用兩臺獨立的三相變壓器供電，一臺工作；一臺備用。一旦發(fā)生故障可通過轉換開關進行切換。（2）、采用三臺單相變壓器組成“Δ/Δ連接的三相變壓器組”進行供電，一旦有一臺單相變壓器發(fā)生故障，另兩臺可構成“V/V”連接的三相變壓器組工作型式，繼續(xù)工作。只不過，此時所能提供的容量應相對減小，但仍然能保證照明電網(wǎng)供電的連續(xù)性。（答畢#）

2-3-3、當三相變壓器組因故V/V連接向三相負載供電時，能否按正常額定供電容量的2/3加負載？答：不行！按其容量計算公式（參見書P．17，式2-3-2），“V/V”連接時所能提供的最大容量只為“Δ/Δ”連接時的58%（小于2/3）容量。所以不行。（答畢#）

2-3-4、變壓器有哪些損耗？這些損耗有什么不同？答：變壓器的損耗有兩部分：鐵損耗和銅損耗。其主要不同在于銅損耗和負載電流的平方成正比，稱為“可變損耗”；而鐵損耗在一定的變壓器來說，只與電源頻率和磁通有關，只要電源固定不變，鐵損耗大小不變，所以稱為“不變損耗”。（答畢#）

§2—4．特殊變壓器（書P．20．，）

2-4-1、電壓為7200V/600V，60Hz的單相變壓器，原繞組A－X和ａ－ｘ的首端為同極性端。若將其改接成7800Ｖ/7200Ｖ的自耦變壓器，請畫圖說明應如何正確連接？

aAx

XX圖3、Aa

Xx圖2、AaXx圖1、答：設：單相變壓器如圖1、所示；若將A和ｘ串接成如圖2、所示的，即可達到題目的要求。將其整理后得如圖3、所示的電路圖。使用時，將x、A兩端接7800V的交流電源；即可從A、X兩端得到輸出電壓為7200V的交流電。將x和A連接后，由于a和A為同名端，兩個繞組感應的電勢相加；因而a、X兩端的電勢為原來兩個繞組電勢之和。而繞組A、X兩端感應的電勢則與原來相同。因此，該變壓器可用于7800V/7200V的變壓。（答畢#）2-4-2、三相四線系統(tǒng)能否用兩個電流互感器測三相電流？答：三相三線系統(tǒng)使用兩個電流互感器測三相電流如書P．20，圖2-4-4所示；其基本原理是基于任意時刻三相電流的瞬時值為零。只要測出其中兩相的電流，則第三相的電流也就知道（應用“節(jié)點電流法”）。而三相四線系統(tǒng)因為有了“中線”；當三相不平衡時，中線的電流不為零。也就是說，三相電流的瞬時值不再為零。若此時仍然采用兩個電流互感器如圖2-4-4那樣，則第三個（最下面）的電流表所測量的電流是前兩相電流之差，已經(jīng)不是第三相的電流了。因此三相四線系統(tǒng)不能用兩個電流表測三相電流。（答畢#）2-4-3、為什么電流互感器不能在副邊開路的情況下運行？答：電流互感器的原邊繞組與被測主電路串聯(lián)，其流過的電流由被測電路決定。原繞組產(chǎn)生的磁勢在鐵心磁路中須靠副邊繞組產(chǎn)生的磁勢來平衡。若副邊繞組在開路的情況下工作，則原繞組磁勢就的不到平衡。于是，鐵心磁路中將產(chǎn)生很大的磁通，這不僅會使磁路深度飽和，產(chǎn)生很大的剩磁，從而影響互感器的精度；而且因為副繞組的匝數(shù)通常較多，可能感生出很高的電勢，從而可能對人身或設備產(chǎn)生危害。所以說：電流互感器絕對不能在副邊開路的狀態(tài)下工作。（答畢#）2-4-4、使用電壓互感器和電流互感器時，從安全考慮應注意些什么？答：電壓互感器使用時應注意：1、副邊繞組不能短路；2、所帶負載不能太大（即，負載阻抗不能太?。?；3、副繞組和鐵心應可靠接地。電流互感器使用時應注意：1、副邊繞組絕對不能開路；2、所接的負載阻抗不能太大；3、副繞組和鐵心應可靠接地。除此外，接線時還須注意繞組的同極性端，保證接線的正確性。（答畢#）（第二章“解答”結束）

第三章．異步電動機（28題）§3—1．三相異步電動機的結構（書P．26．，）

3-1-1、異步電機的定子和轉子是由那些主要部件組成？各起什么作用？答：定子和轉子的主要部件都有鐵心和繞組。鐵心是其傳導磁通的路徑；而繞組則起電磁轉換的作用。定子繞組通入交流電流產(chǎn)生磁勢，并在氣隙中產(chǎn)生旋轉磁場；旋轉磁場通過定、轉子鐵心和氣隙，同時與定、轉子繞組鉸鏈。定子繞組感應電勢，與電源電壓平衡。轉子繞組感應電勢，在轉子回路中產(chǎn)生電流，并與旋轉磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，使轉子轉動。（答畢#）

3-1-2、異步電機轉子有哪兩種類型？結構上各有什么特點？答：異步電機轉子有“鼠籠式”和“繞線式”兩種。鼠籠式轉子鐵心槽內(nèi)裝有銅（或鋁）導條，其端部有短路端環(huán)短接，構成多相對稱繞組。鼠籠式轉子的相數(shù)等于導條數(shù)；轉子繞組的極對數(shù)自動與定子繞組的極對數(shù)相適應。繞線式轉子鐵心中則裝有與定子相同磁極對數(shù)的三相交流繞組，繞組一般接成“星形”，三根引線與滑環(huán)相連，可通過電刷引出電機外，連接其他器件或短接成閉合繞組；正常工作時，通常通過“舉刷裝置”在轉子內(nèi)部短接成閉合繞組。（答畢#）

3-1-3、異步電機的鼠籠式和繞線式轉子的相數(shù)和極對數(shù)與定子繞組的是否相同？答：繞線式轉子繞組的相數(shù)和極對數(shù)和定子相同；鼠籠式轉子的相數(shù)為其導條數(shù)，通常比定子的相數(shù)多，但其極對數(shù)則能自動適應定子繞組的變化。（答畢#）

3-1-4、異步電動機的銘牌電壓、電流和功率是指什么電壓、電流和功率？答：其銘牌電壓、電流是指電動機的額定線電壓和額定線電流；而銘牌功率則是指電動機的額定輸出功率，即軸上輸出的額定機械功率。（答畢#）

§3—2．異步電動機的轉動原理（書P．29．，）

3-2-1、使異步電動機自己轉動起來的基本條件是什么？簡述異步電動機的轉動原理。答：異步電動機自己轉起來的基本條件是：（1）、定子繞組通入三相交流電流，在氣隙中產(chǎn)生旋轉磁場；（2）、轉子繞組自成回路。異步電動機的轉動原理是：定子三相對稱繞組通入三相對稱交流電流時，在氣隙將產(chǎn)生圓形旋轉磁場。旋轉磁場旋轉時，與轉子繞組有相對運動，因此將在轉子繞組中產(chǎn)生感應電勢。由于轉子繞組是閉合繞組，在感應電勢的作用下將在繞組中流過三相短路電流。此電流與旋轉磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉矩，從而產(chǎn)生電磁轉矩使轉子轉動起來。這就是異步電動機的基本轉動原理。異步電動機只有當其轉子轉速低于氣隙旋轉磁場的轉速（稱為“同步轉速”）才能產(chǎn)生電磁轉矩；也就是說，自己不能達到“同步轉速”，所以稱為“異步”電動機。（答畢#）

3-2-2、產(chǎn)生旋轉磁場的基本條件是什么？在什么條件下旋轉磁場是磁通恒定的圓形磁場？答：產(chǎn)生旋轉磁場的基本條件有：（1）至少兩個定子繞組；（2）繞組在空間有相位差；（3）通入各個繞組的電流要有相位差。一般而言：在電機的鐵心中，對多相對稱繞組通入多相對稱交流電流，將在氣隙中產(chǎn)生圓形旋轉磁勢。當多相對稱繞組所連接的電源是多相對稱恒壓源時，而且電機的鐵心磁路和氣隙是對稱均勻時，所產(chǎn)生的旋轉磁場是磁通恒定的圓形磁場。這是因為：只有多相對稱的繞組通入多相對稱交流電流，才能在電機磁路中產(chǎn)生圓形旋轉磁勢；而只有電機的鐵心磁路和氣隙是對稱和均勻時，圓形旋轉磁勢才能產(chǎn)生圓形的旋轉磁通；還因為只有恒壓交流電源，才能使磁通保持基本恒定。（答畢#）

3-2-3、三相異步電動機的轉動方向決定于什么？如何改變電動機的轉向？答：三相異步電動機的轉動方向決定于電動機定子繞組所接電源的相序。定子繞組產(chǎn)生的旋轉磁場總是從超前相轉向滯后相。要改變電動機的轉向就必須改變所接電源的相序。通常可以將電動機定子繞組三根電源線中的任意兩根接線端的位置對調(diào)，即可改變?nèi)嗬@組的相序，從而改變旋轉磁場和轉子的轉向。（答畢#）3-2-4、如果船舶電網(wǎng)的頻率變低，對異步電動機的轉速有沒有影響？答：船舶電網(wǎng)的頻率變低，對異步電動機的轉速是有影響的。因為，旋轉磁場的“同步轉速”ｎ０，與電源（電網(wǎng)）頻率f1成正比，即：ｎ０＝６０f1/ｐ；而異步電動機在額定運行時，轉速通常很接近于旋轉磁場的同步轉速。因此，船舶電網(wǎng)的頻率變低，異步電動機的轉速也變低。（答畢#）

3-2-5、若某異步電動機的額定轉速為1140ｒ／min，它的頻率和同步轉速應是多少？答：因為異步電動機額定轉差率ｓｎ=0.01～0.09,而從電動機的同步轉速ｎ0與額定轉速ｎｎ的關系可知:ｎ0=ｎｎ／ｓｎ=1140/（0.01～0.09）=1151.5～1252.7（ｒ／min），即：1151.5＜ｎ0＜1252.7（ｒ／min）。異步電動機的工作頻率通常有50Hz和60Hz兩種。當電源頻率為50Hz時，對應于極對數(shù)p=2，ｎ0=1500ｒ/min；p=3，ｎ0=1000ｒ／min；當電源頻率為60Hz時，對應于極對數(shù)p=2，ｎ0=1800ｒ/min；p=3，ｎ0=1200ｒ／min。為了滿足1151.5＜ｎ0＜1252.7（ｒ／min）的條件，則可確定該異步電動機的頻率為60Hz；同步轉速為ｎ0=1000ｒ／min。（答畢#）

§3—3．定子和轉子電路（書P．31．）

3-3-1、為什么說三相異步電動機的主磁通基本保持不變？是否在任何情況下都保持不變？答：在正常負載范圍內(nèi)，異步電動機定子繞組的漏阻抗壓降較小，繞組感應的電勢約等于電源電壓；而異步電動機的主磁通與繞組電勢成正比，因而也就與電源電壓成正比。所以說三相異步電動機的主磁通基本不變。若電動機起動或所帶負載超過額定值較大時，由于電動機繞組流過的電流較大，繞組的漏阻抗壓降較大，繞組電勢就比電源電壓小很多此時的主磁通就不能保持不變。此外，當電動機的電源不為恒定值時，其主磁通也當然不能保持不變。因而并非在任何情況下主磁通都保持不變。（答畢#）3-3-2、轉子電路的頻率與轉差率有什么關系？轉子不動時和空載時轉子頻率各為多少？答：當電源電壓頻率不變時，轉子電路的頻率與轉差率成正比，即：f2=s·f1。轉子不動時，由于轉差率s=1，轉子頻率就等于定子（電源）的頻率；空載時，因轉差率很?。山茷榱悖蚨D子頻率也很小，接近于零。（答畢#）3-3-3、轉子電路的感應電勢E2如何隨轉子的轉速而變？答：異步電動機的轉速升高，轉子繞組切割旋轉磁場的速度減小，轉子電路的感應電勢E2隨之減小。若設：轉子不動時轉子電路感應電勢為：E2O，則E2=s·E2O=E2O·(n0-n)/n0=E20·(1-n/n0)；由此可見，n↑→E2↓。若n=0，則E2=s·E2O（此時轉子電勢最大）；當n=n0時；則E2=0。（答畢#）3-3-4、轉子漏抗X2與轉差率有什么關系？在什么情況下X2＜＜R2，使轉子電路接近于電阻電路？答：若設：轉子不動時轉子漏抗X2O為常數(shù)，則轉子漏抗與轉差率成正比，即：X2=s·X2O。當異步電動機空載時，轉差率很小（可近似為零），則X2=s·X2O≈0。此時就有X2＜＜R2，使轉子電路接近于電阻電路。（答畢#）3-3-5、三相異步電動機的定子電流是如何隨機械負載的增加而增加的？答：機械負載增加時，轉速將隨之下降，轉子電勢增大，轉子電流增加，轉子磁勢也增加；由于轉子磁勢具有去磁作用，氣隙磁通出現(xiàn)下降趨勢，定子繞組的感應電勢也隨之出現(xiàn)下降趨勢；但是電源電壓不變，因此定子電流隨之增大。定子電流增大，定子磁勢也就增大，可以補償轉子電流隨機械負載的增加對磁通的影響，從而阻止定子電勢的進一步下降的趨勢，以達到新的平衡。見而言之，機械負載的增加是通過轉子電流、氣隙磁通作用于異步電動機的定子繞組，而使定子電流隨之增加的。（答畢#）

§3—4．三相異步電動機的運行特性（書P．35．）

3-4-1、為什么轉子電流增大到一定程度后隨電流的增加電磁轉矩反而減少？答：電磁轉矩與電流的關系可表示為：Ｔ＝ＫTΦI2Cosφ2（見書P．32．式3-4-1）；由式可見電磁轉矩不僅與轉子電流成正比，且與其功率因數(shù)Cosφ2有關。由Cosφ2和I2的表達式：Cosφ2==；I2=（見書P．30和P．31），可見：轉子電流的增加，通常是由機械負載轉矩的增大，使轉速下降、轉差率增加而引起的；但轉差率增加的同時也使功率因數(shù)減少。為了綜合分析，將Cosφ2和I2的表達式代入轉矩表達式，得：Ｔ＝ＫTΦｓR2E20/[(R2)2+(ｓX20)2]。當ｓX20較小時，ｓ↑→Ｔ↑；但當ｓ繼續(xù)↑，(ｓX20)≈或＞R2時，ｓ↑將使Ｔ不但不增加反而減少?？梢宰C明，當R2≈ｓX20時，電磁轉矩最大（見書P．33．式3-4-3、式3-4-4）。這就是說，隨著轉子電流增大到一定程度后，電流的增加不僅不能使電磁轉矩增加，而且會使其減少。（答畢#）

3-4-2、什么是電動機的機械特性？為什么說異步電動機是硬特性電機？答：電動機的轉速（或轉差率）與電磁轉矩的關系曲線稱為電動機的機械特性曲線。由異步電動機的機械特性曲線可以看到：在額定轉矩范圍內(nèi)，機械特性比較平坦，轉速隨負載的變化不大，因此說異步電動機是硬特性電機。（答畢#）

3-4-3、為什么說異步電動機對電源電壓的變化比較敏感？答：由于異步電動機的電磁轉矩與電源電壓的平方成正比，當電源電壓有較小的變化時，電動機的電磁轉矩將有較大的變化；從而引起轉速或轉差率的較大變化。因此說異步電動機對電源電壓的變化比較敏感。（答畢#）

3-4-4、如果異步電動機長時間在不適當?shù)牡蛪合逻\行將導致什么后果？答：電源電壓太低時，異步機的電磁轉矩將嚴重減少。帶動相同大小的負載運行時，轉速下降很多，電流則增加很多。在此情況下長時間運行將使電動機因嚴重發(fā)熱而損壞。（答畢#）3-4-5、在什么條件下電磁轉矩近似與轉差率成正比？答：在額定負載范圍內(nèi)，轉差率很小，轉子漏抗的影響很小。此時，電動機的機械特性曲線近似為直線，電磁轉矩近似與轉差率成正比。（答畢#）

§3—5．三相異步電動機的起動（書P．38．）

3-5-1、起動電流大有什么不好？如果普通鼠籠機頻繁起動對電動機有無影響？答：起動電流大，對于不經(jīng)常起動的電動機本身影響并不大，但起動電流大將引起大的線路壓降，這將影響其它電氣設備的正常工作。普通鼠籠機若頻繁起動，由于電動機產(chǎn)生的熱量不能完全散發(fā)，將使電機溫升超過額定值，出現(xiàn)過熱，從而可能損壞電動機。（答畢#）

3-5-2、電動機起動時，是否負載越大起動電流越大？負載大小對起動過程有無影響？答：起動時異步電動機的電流主要與其轉速有關，只要負載轉矩小于電動機的起動轉矩，則負載轉矩的大小不影響起動電流。負載的大小對起動過程是有影響的；其影響主要表現(xiàn)在：負載大，起動的加速過程長，電動機起動時總的發(fā)熱量增加容易造成電動機因過熱而燒毀，尤其是自扇式冷卻的電動機，因起動時轉速較低，自帶風扇風力不足，更是容易損壞電機。（答畢#）

3-5-3、異步電動機的基本起動方式有幾種？鼠籠式電動機有幾種起動方式？答：異步電動機的基本起動方式有：鼠籠機的直接起動和降壓起動，以及繞線式機的轉子電路串電阻起動等。鼠籠機除直接起動外，降壓起動的方式主要有：（1）定子電路串電阻、電抗降壓；（2）星形——三角形降壓；（3）自耦變壓器降壓等起動方式。（答畢#）

3-5-4、常用的降壓起動方法有幾種？為什么降壓僅適用于空載或輕載起動？答：常用降壓起動方法（鼠籠式異步電動機）主要有：（1）定子電路串電阻、電抗降壓；（2）星形——三角形降壓；（3）自耦變壓器降壓等起動方式；由于降壓起動時，不僅起動電流減小，起動轉矩也減小，若不用于空、輕載起動，則可能發(fā)生“堵轉”，出現(xiàn)“起而不動”的現(xiàn)象。（答畢#）

3-5-5、特殊鼠籠式電動機的突出特點是什么？答：特殊鼠籠式電動機的突出特點是：起動電流相對較小，而起動轉矩卻較大。但是它們的額定轉差率通常相對較大，效率也相對較低。（答畢#）

§3—6．單相異步電動機（書P．41．）

3-6-1、單相單繞組異步電動機或斷相的三相異步電動機為什么沒有自起動能力？答：斷相的三相異步電動機和單相單繞組異步電動機一樣，通電后繞組流過的僅為單相交流電流，在氣隙中只能產(chǎn)生“脈振磁場”，不能產(chǎn)生旋轉磁場。而通過原理分析可知，“脈振磁場”產(chǎn)生的起動力矩為零（或者說，只有旋轉磁場才能產(chǎn)生起動力矩），所以說它們都沒有自起動能力。（答畢#）3-6-2、三相異步電動機運行中發(fā)生斷相，還能繼續(xù)運行？若重載發(fā)生斷相會有什么問題？答：三相異步電動機運行中發(fā)生斷相，電機定子繞組產(chǎn)生的磁場為脈振磁場，根據(jù)“雙旋轉”原理，脈振磁場可分解成“大小相等、轉向相反、轉速相同”的兩個旋轉磁場。由于電機已在運行中，轉子繞組相對于這兩個旋轉磁場的轉差率完全不同。總體而言，與轉子轉向相同的磁場對轉子產(chǎn)生的電磁轉矩較大，而反向磁場產(chǎn)生的轉矩則較小，于是電動機產(chǎn)生的電磁轉矩雖然大大減小，但仍不為零。若電機所帶負載較輕（或為空載），則電機仍將繼續(xù)運行。若負載轉矩較大，則電機的轉速明顯下降，損耗明顯增加，電動機很容易過熱。若電機原為重載運行，其產(chǎn)生的Tmax可能將小于負載（重載）轉矩，電機減速可至堵轉（停止不動），定子繞組流過的堵轉電流（就是起動電流）將使電機過熱。（答畢#）3-6-3、為什么撥動一下轉子，單相異步電動機就能繼續(xù)轉動？答：單相異步電動機通電時，若轉子不動，則由脈振磁場分解的正反向旋轉磁場相對于轉子的轉速大小相等、方向相反，產(chǎn)生的電磁轉矩也大小相等、方向相反。若撥動一下轉子，則轉子相對這兩個磁場的轉差率不等，產(chǎn)生的電磁轉矩也不等?？梢宰C明（通過式3-4-2、3-6-3、3-6-4以及式3-3-4的綜合分析）轉子轉動方向上的電磁轉矩較大，電機將繼續(xù)運行下去。因此波動以下轉子，單相異步電動機就能繼續(xù)轉動（此時設，負載轉矩很小或空載）。（答畢#）3-6-4、什么是電容分相式和電阻分相式單相異步電動機？如何改變它們的轉向？答：電容、電阻分相式單相異步電動機的基本原理是使定子兩相繞組的阻抗不同，雖接于同一相電源，但流經(jīng)兩個繞組的電流相位不同。起動時，能在氣隙產(chǎn)生旋轉磁場。通常這種電機所帶的負載較小，起動后可將其一相繞組斷開，使電機工作在真正的“單相”狀態(tài)下（這可以減小起動繞組的線徑，從而減小體積）。若要改變它們的轉向，則應將其任一繞組接線脫開，對調(diào)一下其連接方向后接好，使流經(jīng)該繞組的電流相位相差180°（此時，另一繞組的接線保持不變）。因而，原來兩個繞組中的電流的超前和滯后關系正好相反；氣隙旋轉磁場的轉向變反，電機的轉向得到改變。（答畢#）

（第三章“解答”結束）第四章．同步電機（28題）§4—1．同步電機的結構（書P．46．，）

4-1-1、凸極和隱極同步發(fā)電機各有什么特點？應用上有什么不同？答：凸極式的特點是：勵磁繞組為集中繞組，氣隙不均勻。由于其離心力較大，主要應用在中、低速原動機拖動的場合。而且，由于凸極式的勵磁繞組為集中繞組，使其可安裝的極對數(shù)多，要產(chǎn)生50Hz交流電，則必須由中、低速原動機拖動。隱極式的特點是：氣隙均勻，為了保證氣隙磁通近似為正弦，則應采用分布式勵磁繞組。隱極式的抗離心能力強，主要用于高速機。而且，由于隱極式的勵磁繞組為分布繞組，使其可安裝的極對數(shù)少，要產(chǎn)生50Hz交流電，則必須由高速原動機拖動。（答畢#）

4-1-2、同步發(fā)電機電樞繞組Y連接有什么優(yōu)點？答：同步發(fā)電機的主極磁場和電樞磁場由于原理和工藝等方面的原因，將會使其電樞繞組的感應電勢為非正旋波。非正旋波的電樞電勢（根據(jù)富氏級數(shù)展開原理），是由基波及奇數(shù)高次諧波組成。諧波的存在對電網(wǎng)將產(chǎn)生“諧波污染”，導致一系列不良的影響。三相電勢中的3（或3的整數(shù)倍）次諧波，大小相等，相位相同。若接成Δ連接，將會在Δ連接的三相繞組內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流，增加繞組的銅耗等不良后果。而采用Y連接則不但不會構成環(huán)流，而且輸出的線電壓中不含3（或3的整數(shù)倍）次諧波，從而減少了諧波的影響。因此同步發(fā)電機電樞繞組常接成Y連接。（答畢#）

4-1-3、什么是自勵和他勵發(fā)電機？什么樣的他勵發(fā)電機可以成為無刷同步發(fā)電機？答：凡以發(fā)電機本身的電樞繞組（或輔助繞組）為勵磁電源的發(fā)電機稱為自勵發(fā)電機，自勵發(fā)電機通常是靠磁極的剩磁進行初始起勵建壓的。凡設有專用勵磁電源的發(fā)電機稱為他勵發(fā)電機。他勵發(fā)電機的專用勵磁電源通常是由與發(fā)電機同軸的小容量發(fā)電機提供。若采用轉樞式小型同步發(fā)電機作為勵磁機，則由于提供給主發(fā)電機轉子勵磁電源的勵磁用發(fā)電機（轉樞式）電樞也在轉子，且兩機同軸。這樣就可在兩機的共同轉動部分（轉子上）裝設整流裝置，直接在轉子提供勵磁電流，從而實現(xiàn)“無刷”同步發(fā)電機的工作。（答畢#）

4-1-4、船用三相同步發(fā)電機銘牌額定容量250kVA，額定電壓400V，試問額定電流是多少？答：∵Sn=Un?In，∴In=Sn/(Un)=≈360.8（A）額定電流約為361安。（答畢#）§4—2．同步發(fā)電機的基本特性（書P．50．，）

4-2-1、什么是剩磁電壓？如何用實驗方法測剩磁電壓？答：同步發(fā)電機的剩磁電壓是指：同步發(fā)電機在額定轉速下運行，不加勵磁時，主磁極的剩磁在電樞繞組上感生的空載相電壓。用實驗方法測量剩磁電壓做法是：先斷開發(fā)電機的勵磁電源接線，同時斷開其負載，讓原動機帶動同步發(fā)電機在額定轉速下運轉；然后測量電樞一相繞組的電壓，即得同步發(fā)電機的剩磁電壓。（答畢#）4-2-2、什么是電樞反應？有幾種典型的電樞反應效應，都在什么條件下發(fā)生？答：同步發(fā)電機的電樞反應是指：當同步發(fā)電機接通負載時，三相電樞繞組流經(jīng)的電流產(chǎn)生的電樞旋轉磁場對主磁極磁場產(chǎn)生的某種確定性的影響。典型的電樞反應效應主要有如下三種，即：①、交軸電樞反應，在E0與Ia同相位時產(chǎn)生（若忽略電樞繞組電抗的影響，發(fā)電機相當于帶純阻性負載）；②、直軸去磁電樞反應，在Ia滯后于E090°時產(chǎn)生（此時發(fā)電機帶純感性負載）；③、直軸增磁電樞反應，在Ia超前于E090°時產(chǎn)生（此時發(fā)電機帶純?nèi)菪载撦d）。（答畢#）4-2-3、起動大容量異步電動機時對同步發(fā)電機的電壓有何影響？為什么？答：起動大容量的異步電動機時，將使同步發(fā)電機的電壓下降。這是因為，異步機起動電流大，且功率因數(shù)低（消耗大量感性無功）。因此大容量異步電動機起動時，同步發(fā)電機電樞繞組流過的大電流滯后于空載電勢的電角度較大，同步發(fā)電機的電樞反應去磁分量較大，從而使發(fā)電機氣隙的（合成）磁通減小，發(fā)電機的端電壓下降。此外，電樞電流大，使發(fā)電機電樞繞組的漏阻抗產(chǎn)生的壓降也大，將近一步使同步發(fā)電機的電壓下降。（答畢#）4-2-4、同步發(fā)電機的電壓變化率的大小、正負與什么有關？為什么？答：同步發(fā)電機的電壓變化率的大小、正負與發(fā)電機所帶的負載的大小和性質(zhì)有關。因為負載大小影響了電樞反應作用的大小，負載的性質(zhì)決定了電樞反應的去磁、增磁性質(zhì)。電樞反應是去磁的話，電壓變化率為正；電樞反應是增磁的話，電壓變化率為負，電樞反應越強，電壓變化率的值就越大（反之亦然）。（答畢#）4-2-5、如何根據(jù)不同性質(zhì)的負載調(diào)節(jié)勵磁電流，才能保持同步發(fā)電機的電壓不隨負載而變？答：根據(jù)對同步發(fā)電機的電樞反應的分析（參見4-2-4“答”），或根據(jù)同步發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性可知：同步發(fā)電機的電壓的變化受其所帶負載的大小和性質(zhì)影響。因此若要保持同步發(fā)電機的電壓不隨負載而變，則應使勵磁電流隨負載的大小和性質(zhì)而得到相應的控制或調(diào)節(jié)。若能按同步發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性，對勵磁電流進行控制，則同步發(fā)電機的電壓將能保持恒定而不隨負載而變。（答畢#）§4—3．同步發(fā)電機的電壓、轉矩和功率的平衡（書P．52．，）

4-3-1、同步電抗在電樞電路中的作用有什么物理意義？答：同步發(fā)電機同步電抗的物理意義就是電樞繞組的自感電抗。它由兩部分組成，即：①、磁路以空氣隙為主的漏感電抗；和，②、磁路穿過轉子鐵心（對氣隙磁場產(chǎn)生影響）的電樞反應電抗。由于電樞反應磁通路徑的磁阻比漏磁路徑的磁阻小，所以同步電抗的大小主要由電樞反應電抗決定。在電樞電路中，同步電抗可用來表示和分析電樞反應作用對同步發(fā)電機端電壓的影響。（答畢#）U4-3-2、畫同步發(fā)電機有電感性負載時的簡化相量圖。jIaXL答：參見書P.51.圖4-3-3（a）。若將負載也標出，則如右圖所示。IaRL（答畢#）I4-3-3、同步發(fā)電機的電磁阻轉矩的大小是與電樞電流成正比還是與有功功率成正比？答：根據(jù)書P．52．式4-3-9和式4-3-10，T=3E0ICosψ/Ω≈3UICosφ/Ω，同步發(fā)電機的電磁轉矩（即，阻轉矩）的大小與電樞電流的有功分量成正比。也即，與有功功率成正比。這是因為電磁阻轉矩反映的是原動機施加在發(fā)電機軸上用于產(chǎn)生電磁功率的轉矩，也就是原動機對同步發(fā)電機做功所施加的轉矩。因而該轉矩就應與有功功率成正比（無功功率不產(chǎn)生轉矩）。而電樞電流不僅包含有功分量，而且包含（能量反復儲存釋放或變換存儲方式所需的）無功分量。因此，同步發(fā)電機的電磁阻轉矩的大小與電樞電流的有功分量成正比，或有功功率成正比（包含著電樞電流的有功分量）；而不是與電樞電流成正比。（答畢#）4-3-4、同步發(fā)電機在不對稱的負載下運行時對電機有什么影響？答：同步發(fā)電機在不對稱的負載下運行時，流經(jīng)三相電樞繞組的電流是不對稱電流，在氣隙產(chǎn)生的旋轉磁場為“橢圓形旋轉磁場”。雖然穩(wěn)定運行時此磁場相對轉子無移動，但由于其幅值是變化的，在轉子的“阻尼繞組”和“勵磁繞組”將感應電勢和楞茨電流；從而產(chǎn)生額外損耗，使電機過熱。此外，橢圓形磁場還將使電磁轉矩出現(xiàn)波動，從而引起轉子的振動。這就是同步發(fā)電機在不對稱的負載下運行時對電機的影響。這些影響都會縮短電機的壽命，因而應盡量避免同步發(fā)電機在不對稱的負載下運行。（答畢#）4-3-5、同步發(fā)電機單機獨立運行時，它輸出的有功功率和無功功率決定于什么？答：同步發(fā)電機單機獨立運行時，它輸出的有功功率和無功功率都決定于它所帶的負載的大小和性質(zhì)。負載的大小和性質(zhì)變化時，發(fā)電機的頻率和電壓將分別受到影響而變化。原動機的調(diào)速機構和發(fā)電機的勵磁裝置將自動根據(jù)頻率和電壓的變化分別調(diào)節(jié)原動機的油門和發(fā)電機的勵磁電流，使頻率和電壓維持不變。所以說，同步發(fā)電機單機獨立運行時，輸出的有、無功功率決定于負載。（答畢#）§4—4．同步發(fā)電機的并聯(lián)運行（書P．55．，）

4-4-1、所謂無窮大電網(wǎng)的兩個基本特點是什么？答：無窮大電網(wǎng)的兩個基本特點是：①、電網(wǎng)上并聯(lián)運行的發(fā)電機總容量比任意一臺發(fā)電機的容量大得多；②、任意一臺發(fā)電機有、無功功率的變化對電網(wǎng)的電壓和頻率影響甚微，也就是說電網(wǎng)的頻率和電壓是不變的恒值。（答畢#）

4-4-2、如何改變與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機的有功功率和無功功率？答：改變拖動同步發(fā)電機的原動機的油門，可以改變發(fā)電機的輸入功率，從而可以改變它向無窮大電網(wǎng)輸出的有功功率。改變發(fā)電機的勵磁電流可以改變發(fā)電機的空載電勢E0，由于電網(wǎng)電壓不變，可以改變它向無窮大電網(wǎng)輸出的電樞電流的相位，從而它向無窮大電網(wǎng)輸出的無功功率。（答畢#）

4-4-3、單獨改變兩并聯(lián)同步發(fā)電機之一的勵磁電流，將會引起什么變化？答：改變一臺的勵磁電流，其空載電勢增加，輸出電流的無功分量增大。由于兩機并聯(lián)運行，若負載不改變，則另一臺輸出的無功電流分量減小，電樞電流相應減小，同步電抗的壓降減小，而其空載電勢不變。最終結果將使兩機并聯(lián)供電的電壓相應增加。（答畢#）

4-4-4、單獨改變兩并聯(lián)同步發(fā)電機組之一的原動機油門，將會引起什么變化？答：改變一臺原動機的油門，該發(fā)電機的輸入轉矩增加，電機轉子加速，電磁功率增大，輸出有功增大。若負載不改變，則另一臺輸出的有功減小，電磁轉矩減小。但因原動機油門未變，輸入轉矩未變，因而未調(diào)油門的發(fā)電機也將加速。最終結果將使兩發(fā)電機輸出電壓的頻率增大。（答畢#）§4—5．同步發(fā)電機的短路與振蕩（書P．57．，）

4-5-1、同步發(fā)電機突然三相短路是否都經(jīng)歷三個階段？突然短路電流與穩(wěn)態(tài)短路電流是否一樣？答：只有轉子裝設阻尼繞組的同步發(fā)電機，突然三相短路才會經(jīng)歷三個階段，即：①、超瞬變（阻尼、勵磁繞組都有楞茨電流）階段；②、瞬變（阻尼繞組無、勵磁繞組有楞茨電流）階段；③、穩(wěn)態(tài)短路（阻尼繞組和勵磁繞組都無楞茨電流）階段。若轉子無阻尼繞組，突然三相短路只經(jīng)歷瞬變和穩(wěn)態(tài)短路兩個階段。由于超瞬變和瞬變階段電樞磁通被擠向磁阻很大的轉子漏磁路徑，電樞磁通和電樞反應電勢遠小于其穩(wěn)態(tài)值，∴突然短路電流比穩(wěn)態(tài)短路電流大很多。（答畢#）4-5-2、同步發(fā)電機突然三相短路對發(fā)電機本身有什么影響？答：同步發(fā)電機突然三相短路對發(fā)電機本身的影響較大：①、大的沖擊電流可能使電樞繞組端部變形或絕緣損壞；②、對轉子產(chǎn)生沖擊力矩，使發(fā)電機遭受機械破壞。（答畢#）

4-5-3、引起并聯(lián)運行同步發(fā)電機自由振蕩的外因和內(nèi)因是什么？引起強迫振蕩的原因是什么？答：引起并聯(lián)運行同步發(fā)電機，自由振蕩的外因是發(fā)電機輸入轉矩或電磁轉矩突然發(fā)生變化，平衡出現(xiàn)破壞，從而引起轉子的加、減速；自由振蕩的內(nèi)因是發(fā)電機轉動部分存在著慣性。當平衡被破壞，轉子出現(xiàn)加、減速且達到新的平衡點時，由于存在慣性，加減速不能立即停止，平衡從新被破壞，于是進入自由振蕩。引起強迫振蕩的原因是活塞式原動機存在著瞬時力矩的周期性波動變化，強迫發(fā)電機的轉子也隨之而波動振蕩。（答畢#）

4-5-4、并聯(lián)運行發(fā)電機功率表指針擺幅越來越大并導致跳閘，試分析故障的可能原因是什么？答：并聯(lián)運行發(fā)電機功率表“指針擺動”說明其輸出有功功率出現(xiàn)波動，原因很可能是發(fā)電機的轉子出現(xiàn)振蕩。指針“擺幅越來越大”說明振蕩出現(xiàn)共振。“導致跳閘”是由于輸出有功功率變?yōu)樨撝?，即逆功率保護跳閘。根據(jù)上述分析，很可能是原動機存在者某些故障（調(diào)速器故障、柴油機個別缸不工作等）使原動機的最低或有效諧波轉矩的頻率接近于自由振蕩頻率而共振。因而可適當調(diào)高少許電網(wǎng)的頻率使其避開諧振。（答畢#）

4-5-5、單機運行的柴油發(fā)電機組能否產(chǎn)生自由振蕩？能否產(chǎn)生強迫振蕩？能否產(chǎn)生共振？答：單機運行的柴油發(fā)電機組，由于發(fā)電機的電勢和電壓的頻率同時隨轉子的轉速而變化，不出現(xiàn)振蕩式的功角變化，因而不會產(chǎn)生自由振蕩。雖然柴油機的瞬時力矩的周期性變化能產(chǎn)生強迫振蕩，但由于無自由振蕩，因而不會產(chǎn)生自由振蕩和強迫振蕩之間的共振。（答畢#）

§4—6．同步電動機（書P．59．，）

4-6-1、為什么說同步電動機有絕對硬的機械特性？它的轉速決定于什么？答：由于同步電動機的轉速總是等于同步轉速，不隨負載轉矩的變化而變化，因此說它有“絕對硬的機械特性”。由于“同步轉速”決定于電源電壓的頻率，所以同步電動機的轉速也就決定于電源電壓的頻率。（答畢#）4-6-2、為什么同步電動機要借助于外力起動？說明異步起動的原理及操作方法和步驟。答：由于同步電動機的轉子存在著慣性，若直接接通電源，在電磁轉矩為驅(qū)動轉矩的半個周期內(nèi)不可能使轉子加速到同步轉速，而另半個周期的電磁轉矩又變?yōu)橹苿愚D矩，且一個周期內(nèi)平均電磁轉矩為零，因而同步電動機要借助于外力起動。“異步起動”的操作方法和步驟為：將電動機的負載脫開，轉子勵磁繞組通過（約為繞組本身電阻值5～10倍的）一個外接電阻短接；然后接通電源。三相交流電源在氣隙中產(chǎn)生圓形旋轉磁場，裝設在電動機轉子鐵心的起動繞組（也叫“阻尼繞組”）將如異步電動機鼠籠繞組一樣，切割磁場、感應電勢、流過電流，并產(chǎn)生電磁轉矩使電動機的轉子空載加速到接近同步轉速。然后斷開外接電阻立即接通轉子勵磁電源，同步電動機在正常勵磁情況下，將轉子“拉入同步”。最后使電動機帶上負載運行。（答畢#）

4-6-3、為什么同步電動機在異步起動時，勵磁繞組既不加勵磁電流又不直接短路也不能開路？答：同步電動機異步起動時，勵磁繞組將切割氣隙磁場，感應很高的交流電勢。若將勵磁繞組直接短路，會產(chǎn)生很大的短路電流損壞勵磁繞組；若勵磁繞組加入勵磁電流，由于勵磁電流由直流電源提供，而直流電源對交流感應電勢來說相當于直接短接，也將產(chǎn)生很大的電流損壞繞組；若勵磁繞組開路，則感應的交流電勢幅值很高，很容易對勵磁繞組的絕緣及其它設備造成損壞。因此，同步電動機在異步起動時，勵磁繞組既不加勵磁電流又不直接短路也不能開路。（答畢#）

4-6-4、在什么勵磁狀態(tài)下同步電動機輸入超前電流？答：在過勵狀態(tài)下同步電動機相當于容性負載，輸入的電流為超前電流。（答畢#）

4-6-5、什么是同步補償機？主要用途是什么？答：軸上不帶任何負載，專門用于改善功率因數(shù)的同步電機稱為同步補償機。同步補償機工作時，勵磁繞組處于“過勵”狀態(tài)，因而它相當于電容性負載可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)；由于其軸上不帶任何負載，所以不消耗有功功率。（答畢#）（第四章“解答”結束）第五章．直流電機（20題）§5—1．直流電機的構造及勵磁方式（書P．64．，）

5-1-1、說明直流電機定子的主要部件及其作用。答：定子主要部件有：①、主磁極；②、換向極；③、機座；④電刷裝置等四部分。它們的主要作用分別為：①、主磁極：鐵心構成磁路的一部分；鐵心上的勵磁繞組產(chǎn)生主磁場。②、換向極：產(chǎn)生換向極磁場，用于抵消電樞反應磁場和使換向元件產(chǎn)生有利于換向的感應電勢，從而改善換向。③、機座：是整個電機的支撐和防護部件，同時也構成磁路的一部分。④電刷裝置：是直流電機轉子電樞與外電路聯(lián)系的關鍵部件。（答畢#）5-1-2、直流電機轉子的主要部件及其作用是什么？答：轉子主要部件有：①、電樞鐵心；②、電樞繞組；③、換向器等三部分。它們的主要作用分別為：①、電樞鐵心：是磁路的一部分，鐵心上的電樞繞組。②、電樞繞組：用于感應電勢與電機端電壓相平衡和流過電流產(chǎn)生電磁轉矩與機械轉矩相平衡，是實現(xiàn)機電能量轉換的重要部件。③、換向器：將電樞繞組內(nèi)的交流電與電刷間的直流電進行轉換的部件；是直流電機的特征部件，有“機械整流器”之稱。（答畢#）5-1-3、換向極的勵磁電流由哪里來？其作用是什么？答：換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)連接，換向極的勵磁電流就是從電樞繞組來。由于換向極的主要作用是：產(chǎn)生換向極磁場，用于抵消電樞反應磁場和使換向元件產(chǎn)生有利于換向的感應電勢。因而換向極的勵磁電流就是電樞電流。（答畢#）5-1-4、正負電刷的組數(shù)與磁極對數(shù)有什么聯(lián)系？多組電刷應如何連接？答：正負電刷的組數(shù)通常等于磁極的對數(shù)。多組電刷的連接一般是：正、負電刷分別并聯(lián)在一起，然后只引出兩個接線端。（答畢#）5-1-5、直流電機有哪幾種勵磁方式？并畫連接電路表示。答：直流電機的勵磁方式總的來說有：①、他勵；②、自勵。自勵方式還可分為：①、并勵；②、串勵；和③、復勵三種。其中復勵還可再分為：①、積復勵；②、差復勵。對于發(fā)電機積復勵還可再分為：①、平復勵；②、過復勵；和③、欠復勵。從接線位置區(qū)分，“復勵”接線還可分為：“長復勵”和“短復勵”兩種接線方式。但是應該注意：直流電動機不能接成“差復勵”；直流發(fā)電機不能接成“串勵”?！八麆睢?、“并勵”、“串勵”和“復勵”的連接電路圖參見書P、69、圖5-3-3和P、71