船舶电气总思考题（船舶电气，武汉理工，轮机工程）

第一章． 磁 路 （15题）

1-1-1、说明磁感应强度与磁通的关系和磁感应强度与磁密有什么区别。

答： 磁通Φ是穿过某一截面S的磁感应强度B的通量。截面一旦选定，磁感应强度越大，则

磁通量越大。磁密是磁感应强度在与截面相垂直的方向上的分量。从磁场的角度看，通过某一截面的磁感应强度大于等于该截面的磁密。而从磁路的角度看，磁路中的磁感应强度方向与磁路方向相同，所以通过磁路截面（与磁路垂直）的磁感应强度就是该截面的磁密。

1-1-2、安培环路定律说明什么问题？在什么条件下该定律可用代数式H·l=∑I表示。

??答： 安培环路定律 ∮lH?l? ∑I表示，磁场中各点的磁场强度与产生磁场的电流大小及分

布情况有关。当磁介质均匀，且以磁力线作为积分回线时，则可用H·l=∑I表示。

1-1-3、说明B、H和μ三者的关系，物理意义和所用的国际单位。

答： B是磁感应强度，是用来表示磁场内某点的磁场强弱和方向的量，其国际单位为特斯拉

[T]；H是磁场强度，是计算磁场所引用的物理量，单位是：安/米[A/M]；μ是磁导率，表示介质导磁能力的强弱。单位为：亨/米[H/M]。

B、H和μ三者的关系为：B=μH；相同磁介质下，磁场强度越大，磁感应强度B也越大；在磁路不饱和时，μ近似不变，则H越大，B也越大。但随着H的增大，磁介质逐渐饱和，μ将减小，B随H增大而增大的趋势逐渐减小。即因为μ不是常数所以B-H关系为非线性关系。 可以这么理解：H是反应电流产生磁场的大小，B则是反应磁场中能够转化成电流的能力的强弱，即储存的磁场做功能力的强弱。

§1—2．铁磁材料及铁损 （书P．4．，）

1-2-1、铁磁材料的基本特性是什么？

答：铁磁材料具有“高导磁率”、“磁饱和”以及“磁滞和剩磁”的基本磁特性。

1-2-2、什么是剩磁？哪些因素会引起剩磁的减弱甚至消失？

答： 在电流产生的磁场强度H的激励下，铁磁材料（如铁心）被磁化并以感应强度B描述磁

化程度。磁化后的铁心，若去除电流激励，使H = 0，铁磁材料中的磁感应强度虽减小，但并不为零，即B ≠ 0，这种现象称为铁磁材料具有剩磁特性。

铁磁材料的剩磁可通过施加适当的反向磁场，或对其施加高温或振动而减弱或消失。

1-2-3、什么是铁损？一个电器的铁损与磁通及其变化频率大体上有怎样的关系？

1

答： 铁磁材料的铁损是指它传导变化的磁场所产生的损耗，因为这些损耗是由铁磁材料产生的，故称铁损。铁损包括“磁滞损耗”和“涡流损耗” 一个电器的铁损（由书P．4．，式 1-2-1可知），大体上与频率f的一点几次方成正比，且大体上与磁通Φ的平方成正比。

§1—3．磁路 （书P．6．，）

1-3-1、什么是磁路？为什么磁势激励的磁通绝大部分集中在铁心磁路中？

答： 工程上称由铁磁材料组成的、磁力线集中通过并构成的闭合路径为磁路。由于磁路主要由

铁磁材料构成，其磁导率比非磁路（非铁磁材料的介质）磁导率高很多。所以磁通绝大部分集中在铁心磁路中。

1-3-2、为什么气隙磁阻比铁心磁阻大得多？

答： ∵气隙大磁导率为μ

0

，比铁磁材料的磁导率μ小得多。而磁阻的大小主要与磁导率有关，

即与其成正比。∴气隙磁阻比铁心磁阻大得多。

1-3-3、若保持磁路的励磁电流不变，则磁路有无气隙对磁通有何影响 ？

答： 励磁电流不变，则磁路磁势不变，磁路中的磁通大小与磁路的总磁阻成反比。磁路有气隙

时，∵气隙的导磁率为μ0，∴磁阻非常大，使磁路的总磁阻增大很多。因而，有气隙的磁路磁通比无气隙时小很多。

§1—4．电磁铁 （书P．8．，）

1-4-1、电磁铁的主要组成部件是什么？

答： 电磁铁主要由励磁线圈、铁心和衔铁及其他附件构成。其中铁心和衔铁构成磁路。

1-4-2、说明盘式电磁铁的基本工作原理？

答： 盘式电磁铁的励磁线圈通电后，盘式铁心和衔铁磁化，产生电磁吸力，克服弹簧的反作用

力，使铁心和衔铁吸合。当励磁线圈断电时，铁心和衔铁间只有剩磁产生的很小的吸力，在弹簧的作用，衔铁与盘式铁心分开，呈释放状态。（参见书P．6．，图1-4-1，及其说明）

1-4-3、为什么说直流电压电磁铁是恒磁势型的？当线圈通电后若衔铁不吸合会产生什么后果？

答： 直流电压电磁铁的励磁线圈由直流恒压源（U不变）供电。工作时，励磁电流的大小仅受

2

线圈电阻制约，线圈参数不变时（匝数及电阻不变），励磁电流和磁势都不变，∴是恒磁势型。

线圈通电后若衔铁不吸合，则由衔铁所带动的工作部件不动作，这将影响设备的正常工

作。但∵U不增加，励磁电流也不会增加，∴对电磁铁本身不产生任何影响。

1-4-4、为什么说交流电压电磁铁是恒磁通型的？当线圈通电后若衔铁不吸合会产生什么后果？

答： 交流电磁铁励磁线圈通入交流恒压源时，线圈将感应电势与电源电压平衡；感应电势与磁

通成正比，略小于电源电压。∵电源电压不变，磁通也近似不变（如若因某种原因使Φ减小，E也将随之减小；从而使电流增大，以增大磁势，让Φ增加。反之亦然）。∴说它为恒磁通型。

励磁线圈通电初期，∵衔铁尚未闭合，磁路的磁阻较大，Φ较小，线圈感应的电势也较

小；从线圈回路看，此时∵U不变，电流较大，且超过额定值；电流的增大，使磁势增加，以产生足够的磁通和电磁吸力。等到衔铁吸合后，磁路的工作气隙较小，磁阻也较小，相同磁势产生的Φ和感应电势较大，使得励磁电流减小为额定值。若通电后衔铁不能吸合，电流将不能减小。这不但使设备不能工作，而且时间一长将会使线圈因过热而烧毁。

1-4-5、线圈额定电压相同的直流和交流接触器，可否互换替代使用？为什么？

答： 不行！∵在交、直流接触器的电磁铁中，影响线圈电流的因素不同，若互换则要么不能正

常工作；要么立即烧毁线圈。

直流接触器工作时，线圈不感应电势，限制励磁电流主要采用增大线圈电阻实现，因而

其线径细。若将其接到交流电路，由于线圈本身将感应很大的电势，因而流过的电流很小，产生的电磁吸力将不足以使衔铁吸合，因而直流接触器用以交流电路中将不能正常工作。

相反，交流接触器因其线圈工作时会感应电势，此电势正常工作时起限流作用，为了使其有足够的吸力，线圈的线阻应较小，因而线径较细。若将其接到直流电路中，由于不能感应出电势，在相同大小的电压下，将产生非常之大的电流（十几甚或几十倍于额定电流），这将使接触器的线圈立即烧毁。

第二章． 变 压 器 （15题）

§2—1．变压器的应用与结构 （书P．12．，）

2-1-1、什么是干式变压器？什么是湿式变压器？为什么船舶采用干式变压器？

答： 使用空气作为冷却介质的变压器称为干式变压器；使用变压器油作为冷却介质的变压器

称为湿式变压器。因为变压器油可以燃烧，有火灾隐患，威胁船舶安全。所以我国《钢质海船入级及建造规范》规定，船上只能采用干式变压器。

2-1-2、一台15KVA、400V/230V、50HZ的三相变压器，其原副边的额定电流各为多少？

答： 变压器原副边的额定电压和电流都是指“线量”，所以其额定电流为线电流，即：原边额

定电流为：37.5A；副边额定电流约为：65.22A。

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2-1-3、变压器的运行管理应注意哪些最基本的事项？

答： 首先，应该保证变压器在其额定参数规定的范围内运行。

其次，运行管理最基本的注意事项主要有三点。简单地说，即：1、注意其外部的清洁、干燥；2、注意检查、记录和监视其运行参数；3、使用前确保其具有正常良好的状态。

§2—2．变压器的基本工作原理 （书P．14．，）

2-2-1、变压器有哪些基本变换功能？

答： 变压器所具有的基本功能主要有：变压、变流、变阻和起隔离作用等功能。

2-2-2、变压器的空载电流的主要作用是什么？什么是主磁通？什么是漏磁通？

答： 变压器的空载电流的主要作用是产生励磁磁势，从而在铁心中产生主磁通，使原副边绕组

感生电势，实现“变压”功能。所谓“主磁通”就是指由励磁电流产生的、与原副边绕组同时交链的磁通。主磁通是工作磁通，它将原边送来的能量以交变磁能的形式送给副边。而“漏磁通”则只与产生它本身的绕组交链，不介入工作，因而不起能量传递作用。

主磁通的经过路径是铁心，磁阻小；漏磁通的路径则为空气，磁阻大，所以主磁通通常比漏磁通大很多。

2-2-3、一台固定变比的变压器，能否将原副绕组的匝数按变比任意减小？为什么？

答： 不行！因为一定尺寸的变压器其铁心所能通过的磁通是有限的（否则磁路饱和，增加励磁

电流也不能使磁通明显增加），因而一匝线圈所能感应的电势也是有限的，若按变比任意减少绕组的匝数，绕组所能承受的电压势必随之减小。设计时，通常一定尺寸的铁心，是按一定功率确定的，铁心尺寸确定后，绕组的线径和匝数则按变压器的容量和电压等级确定，是不能任意减少的。

2-2-4、为什么原边电流能随副边电流的增减而增减，并能保持主磁通基本不变？

答： 副边电流增大时，副边磁势的去磁作用增大；这势必使主磁通出现减少的趋势。但主磁通

的这一趋势，立即引起原边电势的减少，立即使其电流增加，从而使主磁通保持基本不变，反之亦然。也就是说，只要原边电压不变，主磁通是基本不变的。正是主磁通能保持基本不变，原边电流才能随副边电流的增减而增减。

§2—3．三相电压的变换 （书P．18．，）

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2-3-1、三相变压器若有一个绕组首尾端接反能否供电？

答： 不能！可以通过相量图进行分析。

除非三相变压器的副边绕组接成带中线的“Y”连接，且又作为三个单相单独供电。否则三相绕组，要么本身自成短路；要么绕组不能产生平衡电源电压的电势，从而造成电源短路。因而一个绕组的首尾端接错是不能供电的。

2-3-2、为保证船舶照明电网供电的连续性，可采用哪两种措施？

答： 可以有两种措施：（1）、采用两台独立的三相变压器供电，一台工作；一台备用。一旦发

生故障可通过转换开关进行切换。（2）、采用三台单相变压器组成“Δ/Δ连接的三相变压器组”进行供电，一旦有一台单相变压器发生故障，另两台可构成“V/V”连接的三相变压器组工作型式，继续工作。只不过，此时所能提供的容量应相对减小，但仍然能保证照明电网供电的连续性。

2-3-3、当三相变压器组因故V/V连接向三相负载供电时，能否按正常额定供电容量的2/3加负

载？

答： 不行！按其容量计算公式（参见书P．17，式2-3-2），“V/V”连接时所能提供的最大容量

只为“Δ/Δ”连接时的58%（小于2/3）容量。所以不行。

2-3-4、变压器有哪些损耗？这些损耗有什么不同？

答： 变压器的损耗有两部分：铁损耗和铜损耗。其主要不同在于铜损耗和负载电流的平方成正

比，称为“可变损耗”；而铁损耗在一定的变压器来说，只与电源频率和磁通有关，只要电源固定不变，铁损耗大小不变，所以称为“不变损耗”。

§2—4．特殊变压器 （书P．20．，）

2-4-1、电压为7200V/600V，60Hz的单相变压器，原绕组A－X和ａ－ｘ的首端为同极性端。若

将其改接成7800Ｖ/7200Ｖ的自耦变压器，请画图说明应如何正确连接？

答： 设：单相变压器如图1、所示；若将A和ｘ串接成如图2、所示的，即可

达到题目的要求。将其整理后得如图3、所示的电路图。使用时，将x、A两端接7800V的交流电源；即可从A、X两端得到输出电压为7200V的交流电。

将x和A连接后，由于a 和A为同名

端，两个绕组感应的电势相加；因而a、X两端的电势为原来两个绕组电势之和。而绕组

A a X x 图1、 5

A a X x 图2、 a A x X X 图3、

A、X两端感应的电势则与原来相同。因此，该变压器可用于7800V/7200V的变压。

2-4-2、三相四线系统能否用两个电流互感器测三相电流？

答： 三相三线系统使用两个电流互感器测三相电流如书P．20，图2-4-4所示；其基本原理是

基于任意时刻三相电流的瞬时值为零。只要测出其中两相的电流，则第三相的电流也就知道（应用“节点电流法”）。

而三相四线系统因为有了“中线”；当三相不平衡时，中线的电流不为零。也就是说，三

相电流的瞬时值不再为零。若此时仍然采用两个电流互感器如图2-4-4那样，则第三个（最下面）的电流表所测量的电流是前两相电流之差，已经不是第三相的电流了。因此三相四线系统不能用两个电流表测三相电流。

2-4-3、为什么电流互感器不能在副边开路的情况下运行？

答： 电流互感器的原边绕组与被测主电路串联，其流过的电流由被测电路决定。原绕组产生的

磁势在铁心磁路中须靠副边绕组产生的磁势来平衡。若副边绕组在开路的情况下工作，则原绕组磁势就的不到平衡。于是，铁心磁路中将产生很大的磁通，这不仅会使磁路深度饱和，产生很大的剩磁，从而影响互感器的精度；而且因为副绕组的匝数通常较多，可能感生出很高的电势，从而可能对人身或设备产生危害。所以说：电流互感器绝对不能在副边开路的状态下工作。

2-4-4、使用电压互感器和电流互感器时，从安全考虑应注意些什么？

答： 电压互感器使用时应注意：1、副边绕组不能短路；2、所带负载不能太大（即，负载阻抗

不能太小）；3、副绕组和铁心应可靠接地。

电流互感器使用时应注意：1、副边绕组绝对不能开路；2、所接的负载阻抗不能太大；3、

副绕组和铁心应可靠接地。

除此外，接线时还须注意绕组的同极性端，保证接线的正确性。

第三章．异步电动机 （28题）

§3—1．三相异步电动机的结构 （书P．26．，）

3-1-1、异步电机的定子和转子是由那些主要部件组成？各起什么作用？

答： 定子和转子的主要部件都有铁心和绕组。铁心是其传导磁通的路径；而绕组则起电磁转换

的作用。定子绕组通入交流电流产生磁势，并在气隙中产生旋转磁场；旋转磁场通过定、转子铁心和气隙，同时与定、转子绕组铰链。定子绕组感应电势，与电源电压平衡。转子绕组感应电势，在转子回路中产生电流，并与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转动。

3-1-2、异步电机转子有哪两种类型？结构上各有什么特点？

答： 异步电机转子有“鼠笼式”和“绕线式”两种。鼠笼式转子铁心槽内装有铜（或铝）导条，

6

其端部有短路端环短接，构成多相对称绕组。鼠笼式转子的相数等于导条数；转子绕组的极对数自动与定子绕组的极对数相适应。

绕线式转子铁心中则装有与定子相同磁极对数的三相交流绕组，绕组一般接成“星形”，三根引线与滑环相连，可通过电刷引出电机外，连接其他器件或短接成闭合绕组；正常工作时，通常通过“举刷装置”在转子内部短接成闭合绕组。

3-1-3、异步电机的鼠笼式和绕线式转子的相数和极对数与定子绕组的是否相同？

答： 绕线式转子绕组的相数和极对数和定子相同；鼠笼式转子的相数为其导条数，通常比定子

的相数多，但其极对数则能自动适应定子绕组的变化。

3-1-4、异步电动机的铭牌电压、电流和功率是指什么电压、电流和功率？

答： 其铭牌电压、电流是指电动机的额定线电压和额定线电流；而铭牌功率则是指电动机的额

定输出功率，即轴上输出的额定机械功率。

§3—2．异步电动机的转动原理 （书P．29．，）

3-2-1、使异步电动机自己转动起来的基本条件是什么？简述异步电动机的转动原理。

答： 异步电动机自己转起来的基本条件是：（1）、定子绕组通入三相交流电流，在气隙中产生

旋转磁场；（2）、转子绕组自成回路。

异步电动机的转动原理是：定子三相对称绕组通入三相对称交流电流时，在气隙将产生圆

形旋转磁场。旋转磁场旋转时，与转子绕组有相对运动，因此将在转子绕组中产生感应电势。由于转子绕组是闭合绕组，在感应电势的作用下将在绕组中流过三相短路电流。此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而产生电磁转矩使转子转动起来。这就是异步电动机的基本转动原理。

异步电动机只有当其转子转速低于气隙旋转磁场的转速（称为“同步转速”）才能产生电

磁转矩；也就是说，自己不能达到“同步转速”，所以称为“异步”电动机。

3-2-2、产生旋转磁场的基本条件是什么？在什么条件下旋转磁场是磁通恒定的圆形磁场？

答： 产生旋转磁场的基本条件有：（1）至少两个定子绕组；（2）绕组在空间有相位差；（3）通

入各个绕组的电流要有相位差。一般而言：在电机的铁心中，对多相对称绕组通入多相对称交流电流，将在气隙中产生圆形旋转磁势。当多相对称绕组所连接的电源是多相对称恒压源时，而且电机的铁心磁路和气隙是对称均匀时，所产生的旋转磁场是磁通恒定的圆形磁场。这是因为：只有多相对称的绕组通入多相对称交流电流，才能在电机磁路中产生圆形旋转磁势；而只有电机的铁心磁路和气隙是对称和均匀时，圆形旋转磁势才能产生圆形的旋转磁通；还因为只有恒压交流电源，才能使磁通保持基本恒定。

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3-2-3、三相异步电动机的转动方向决定于什么？如何改变电动机的转向？

答： 三相异步电动机的转动方向决定于电动机定子绕组所接电源的相序。定子绕组产生的旋转

磁场总是从超前相转向滞后相。要改变电动机的转向就必须改变所接电源的相序。通常可以将电动机定子绕组三根电源线中的任意两根接线端的位置对调，即可改变三相绕组的相序，从而改变旋转磁场和转子的转向。

3-2-4、如果船舶电网的频率变低，对异步电动机的转速有没有影响？

答： 船舶电网的频率变低，对异步电动机的转速是有影响的。因为，旋转磁场的“同步转速”

ｎ０，与电源（电网）频率f1成正比，即：ｎ０＝６０f1/ｐ；而异步电动机在额定运行时，转速通常很接近于旋转磁场的同步转速。因此，船舶电网的频率变低，异步电动机的转速也变低。

3-2-5、若某异步电动机的额定转速为1140ｒ／min，它的频率和同步转速应是多少？

答： 因为异步电动机额定转差率ｓ

ｎ

=0.01～0.09,而从电动机的同步转速ｎ0与额定转速ｎｎ的

关系可知: ｎ0=ｎｎ／ｓｎ=1140/（0.01～0.09）=1151.5～1252.7（ｒ／min），即：1151.5＜ｎ0＜1252.7（ｒ／min）。

异步电动机的工作频率通常有50Hz和60Hz两种。当电源频率为50Hz时，对应于极对

数p=2，ｎ0=1500ｒ/min；p=3，ｎ0=1000ｒ／min ；当电源频率为60Hz时，对应于极对数p=2，ｎ0=1800ｒ/min；p=3，ｎ0=1200ｒ／min 。为了满足1151.5＜ｎ0＜1252.7（ｒ／min）的条件，则可确定该异步电动机的频率为60Hz；同步转速为ｎ0=1000ｒ／min 。

§3—3．定子和转子电路 （书P．31．）

3-3-1、为什么说三相异步电动机的主磁通基本保持不变？是否在任何情况下都保持不变？

答： 在正常负载范围内，异步电动机定子绕组的漏阻抗压降较小，绕组感应的电势约等于电源

电压；而异步电动机的主磁通与绕组电势成正比，因而也就与电源电压成正比。所以说三相异步电动机的主磁通基本不变。

若电动机起动或所带负载超过额定值较大时，由于电动机绕组流过的电流较大，绕组的漏阻抗压降较大，绕组电势就比电源电压小很多此时的主磁通就不能保持不变。此外，当电动机的电源不为恒定值时，其主磁通也当然不能保持不变。因而并非在任何情况下主磁通都保持不变。

3-3-2、转子电路的频率与转差率有什么关系？转子不动时和空载时转子频率各为多少？

答： 当电源电压频率不变时，转子电路的频率与转差率成正比，即：f=s·f 。转子不动时，

2

1

由于转差率s=1，转子频率就等于定子（电源）的频率；空载时，因转差率很小（可近似为零），因而转子频率也很小，接近于零。

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3-3-3、转子电路的感应电势E2如何随转子的转速而变？

答： 异步电动机的转速升高，转子绕组切割旋转磁场的速度减小，转子电路的感应电势

E2随

之减小。若设：转子不动时转子电路感应电势为：E2O ，则E2=s·E2O=E2O·(n0-n)/n0=E20·(1-n/n0)； 由此可见，n↑→E2↓。若n=0，则E2=s·E2O（此时转子电势最大）；当n=n0时；则E2=0 。

3-3-4、转子漏抗X2与转差率有什么关系？在什么情况下X2＜＜R2，使转子电路接近于电阻电路？

答： 若设：转子不动时转子漏抗X

2O

为常数，则转子漏抗与转差率成正比，即：X2=s·X2O 。当

异步电动机空载时，转差率很小（可近似为零），则X2=s·X2O≈0。此时就有X2＜＜R2，使转子电路接近于电阻电路。

3-3-5、三相异步电动机的定子电流是如何随机械负载的增加而增加的？

答： 机械负载增加时，转速将随之下降，转子电势增大，转子电流增加，转子磁势也增加；由

于转子磁势具有去磁作用，气隙磁通出现下降趋势，定子绕组的感应电势也随之出现下降趋势；但是电源电压不变，因此定子电流随之增大。定子电流增大，定子磁势也就增大，可以补偿转子电流随机械负载的增加对磁通的影响，从而阻止定子电势的进一步下降的趋势，以达到新的平衡。见而言之，机械负载的增加是通过转子电流、气隙磁通作用于异步电动机的定子绕组，而使定子电流随之增加的。

§3—4．三相异步电动机的运行特性 （书P．35．）

3-4-1、为什么转子电流增大到一定程度后随电流的增加电磁转矩反而减少？

答： 电磁转矩与电流的关系可表示为：Ｔ＝ＫΦICosφ（见书P．32．式3-4-1）；由式可见

T

2

2

电磁转矩不仅与转子电流成正比，且与其功率因数Cosφ2有关。由Cosφ2和I2的表达式： Cosφ2=

R2R22?X22 =

R2R22??sX20?2

2 ； I2=

sE20R22??sX20?

2

（见书P．30和P．31），可见：转子电流的增加，通常是由机械负载转矩的增大，使转速下降、转差率增加而引起的；但转差率增加的同时也使功率因数减少。为了综合分析，将Cosφ2和I2的表达式代入转矩表达式，得：Ｔ＝ＫTΦｓR2E20/[(R2)+(ｓX20)]。当ｓX20较小时，ｓ↑→Ｔ↑；但当ｓ继续↑，(ｓX20)≈或＞R2时，ｓ↑将使Ｔ不但不增加反而减少。可以证明，当R2≈ｓX20时，电磁转矩最大（见书P．33．式3-4-3、式3-4-4）。这就是说，随着转子电流增大到一定程度后，电流的增加不仅不能使电磁转矩增加，而且会使其减少。

3-4-2、什么是电动机的机械特性？为什么说异步电动机是硬特性电机？

2

答： 电动机的转速（或转差率）与电磁转矩的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。由异步电

动机的机械特性曲线可以看到：在额定转矩范围内，机械特性比较平坦，转速随负载的变化不大，

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因此说异步电动机是硬特性电机。

3-4-3、为什么说异步电动机对电源电压的变化比较敏感？

答： 由于异步电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，当电源电压有较小的变化时，电动

机的电磁转矩将有较大的变化；从而引起转速或转差率的较大变化。因此说异步电动机对电源电压的变化比较敏感。

3-4-4、如果异步电动机长时间在不适当的低压下运行将导致什么后果？

答： 电源电压太低时，异步机的电磁转矩将严重减少。带动相同大小的负载运行时，转速下降

很多，电流则增加很多。在此情况下长时间运行将使电动机因严重发热而损坏。 3-4-5、在什么条件下电磁转矩近似与转差率成正比？

答： 在额定负载范围内，转差率很小，转子漏抗的影响很小。此时，电动机的机械特性曲线近

似为直线，电磁转矩近似与转差率成正比。

§3—5．三相异步电动机的起动 （书P．38．）

3-5-1、起动电流大有什么不好？如果普通鼠笼机频繁起动对电动机有无影响？

答： 起动电流大，对于不经常起动的电动机本身影响并不大，但起动电流大将引起大的线路压

降，这将影响其它电气设备的正常工作。普通鼠笼机若频繁起动，由于电动机产生的热量不能完全散发，将使电机温升超过额定值，出现过热，从而可能损坏电动机。

3-5-2、电动机起动时，是否负载越大起动电流越大？负载大小对起动过程有无影响？

答： 起动时异步电动机的电流主要与其转速有关，只要负载转矩小于电动机的起动转矩，则负

载转矩的大小不影响起动电流。负载的大小对起动过程是有影响的；其影响主要表现在：负载大，起动的加速过程长，电动机起动时总的发热量增加容易造成电动机因过热而烧毁，尤其是自扇式冷却的电动机，因起动时转速较低，自带风扇风力不足，更是容易损坏电机。

3-5-3、异步电动机的基本起动方式有几种？鼠笼式电动机有几种起动方式？

答： 异步电动机的基本起动方式有：鼠笼机的直接起动和降压起动，以及绕线式机的转子电路

串电阻起动等。鼠笼机除直接起动外，降压起动的方式主要有：（1）定子电路串电阻、电抗降压；（2）星形——三角形降压；（3）自耦变压器降压等起动方式。

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3-5-4、常用的降压起动方法有几种？为什么降压仅适用于空载或轻载起动？

答： 常用降压起动方法（鼠笼式异步电动机）主要有：（1）定子电路串电阻、电抗降压；（2）

星形——三角形降压；（3）自耦变压器降压等起动方式；由于降压起动时，不仅起动电流减小，起动转矩也减小，若不用于空、轻载起动，则可能发生“堵转”，出现“起而不动”的现象。

3-5-5、特殊鼠笼式电动机的突出特点是什么？

答： 特殊鼠笼式电动机的突出特点是：起动电流相对较小，而起动转矩却较大。但是它们的额

定转差率通常相对较大，效率也相对较低。

§3—6．单相异步电动机 （书P．41．）

3-6-1、单相单绕组异步电动机或断相的三相异步电动机为什么没有自起动能力？

答： 断相的三相异步电动机和单相单绕组异步电动机一样，通电后绕组流过的仅为单相交流电

流，在气隙中只能产生“脉振磁场”，不能产生旋转磁场。而通过原理分析可知，“脉振磁场”产生的起动力矩为零（或者说，只有旋转磁场才能产生起动力矩），所以说它们都没有自起动能力。

3-6-2、三相异步电动机运行中发生断相，还能继续运行？若重载发生断相会有什么问题？

答： 三相异步电动机运行中发生断相，电机定子绕组产生的磁场为脉振磁场，根据“双旋转”

原理，脉振磁场可分解成“大小相等、转向相反、转速相同”的两个旋转磁场。由于电机已在运行中，转子绕组相对于这两个旋转磁场的转差率完全不同。总体而言，与转子转向相同的磁场对转子产生的电磁转矩较大，而反向磁场产生的转矩则较小，于是电动机产生的电磁转矩虽然大大减小，但仍不为零。若电机所带负载较轻（或为空载），则电机仍将继续运行。

若负载转矩较大，则电机的转速明显下降，损耗明显增加，电动机很容易过热。若电机原为重载运行，其产生的Tmax可能将小于负载（重载）转矩，电机减速可至堵转（停止不动），定子绕组流过的堵转电流（就是起动电流）将使电机过热。

3-6-3、为什么拨动一下转子，单相异步电动机就能继续转动？

答： 单相异步电动机通电时，若转子不动，则由脉振磁场分解的正反向旋转磁场相对于转子的

转速大小相等、方向相反，产生的电磁转矩也大小相等、方向相反。若拨动一下转子，则转子相对这两个磁场的转差率不等，产生的电磁转矩也不等。可以证明（通过式3-4-2、3-6-3、3-6-4以及式3-3-4的综合分析）转子转动方向上的电磁转矩较大，电机将继续运行下去。因此波动以下转子，单相异步电动机就能继续转动（此时设，负载转矩很小或空载）。

3-6-4、什么是电容分相式和电阻分相式单相异步电动机？如何改变它们的转向？

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答： 电容、电阻分相式单相异步电动机的基本原理是使定子两相绕组的阻抗不同，虽接于同一

相电源，但流经两个绕组的电流相位不同。起动时，能在气隙产生旋转磁场。通常这种电机所带的负载较小，起动后可将其一相绕组断开，使电机工作在真正的“单相”状态下（这可以减小起动绕组的线径，从而减小体积）。

若要改变它们的转向，则应将其任一绕组接线脱开，对调一下其连接方向后接好，使流经该绕组的电流相位相差180°（此时，另一绕组的接线保持不变）。因而，原来两个绕组中的电流的超前和滞后关系正好相反；气隙旋转磁场的转向变反，电机的转向得到改变。

第四章．同步电机 （28题）

§4—1．同步电机的结构 （书P．46．，）

4-1-1、凸极和隐极同步发电机各有什么特点？应用上有什么不同？

答： 凸极式的特点是：励磁绕组为集中绕组，气隙不均匀。由于其离心力较大，主要应用在中、

低速原动机拖动的场合。而且，由于凸极式的励磁绕组为集中绕组，使其可安装的极对数多，要产生50Hz交流电，则必须由中、低速原动机拖动。

隐极式的特点是：气隙均匀，为了保证气隙磁通近似为正弦，则应采用分布式励磁绕组。隐极式的抗离心能力强，主要用于高速机。而且，由于隐极式的励磁绕组为分布绕组，使其可安装的极对数少，要产生50Hz交流电，则必须由高速原动机拖动。

4-1-2、同步发电机电枢绕组Y连接有什么优点？

答： 同步发电机的主极磁场和电枢磁场由于原理和工艺等方面的原因，将会使其电枢绕组的感

应电势为非正旋波。非正旋波的电枢电势（根据富氏级数展开原理），是由基波及奇数高次谐波组成。谐波的存在对电网将产生“谐波污染”，导致一系列不良的影响。三相电势中的3（或3的整数倍）次谐波，大小相等，相位相同。若接成Δ连接，将会在Δ连接的三相绕组内部产生环流，增加绕组的铜耗等不良后果。而采用Y连接则不但不会构成环流，而且输出的线电压中不含3（或3的整数倍）次谐波，从而减少了谐波的影响。因此同步发电机电枢绕组常接成Y连接。

4-1-3、什么是自励和他励发电机？什么样的他励发电机可以成为无刷同步发电机？

答： 凡以发电机本身的电枢绕组（或辅助绕组）为励磁电源的发电机称为自励发电机，自励发

电机通常是靠磁极的剩磁进行初始起励建压的。凡设有专用励磁电源的发电机称为他励发电机。他励发电机的专用励磁电源通常是由与发电机同轴的小容量发电机提供。若采用转枢式小型同步发电机作为励磁机，则由于提供给主发电机转子励磁电源的励磁用发电机（转枢式）电枢也在转子，且两机同轴。这样就可在两机的共同转动部分（转子上）装设整流装置，直接在转子提供励磁电流，从而实现“无刷”同步发电机的工作。

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4-1-4、船用三相同步发电机铭牌额定容量250kVA，额定电压400V，试问额定电流是多少？

答： ∵Sn=

3Un?In，∴In=Sn/(3Un)=

2500003?400≈360.8（A）

额定电流约为361安。

§4—2．同步发电机的基本特性 （书P．50．，）

4-2-1、什么是剩磁电压？如何用实验方法测剩磁电压？

答： 同步发电机的剩磁电压是指：同步发电机在额定转速下运行，不加励磁时，主磁极的剩磁

在电枢绕组上感生的空载相电压。用实验方法测量剩磁电压做法是：先断开发电机的励磁电源接线，同时断开其负载，让原动机带动同步发电机在额定转速下运转；然后测量电枢一相绕组的电压，即得同步发电机的剩磁电压。

4-2-2、什么是电枢反应？有几种典型的电枢反应效应，都在什么条件下发生？

答： 同步发电机的电枢反应是指：当同步发电机接通负载时，三相电枢绕组流经的电流产生的

电枢旋转磁场对主磁极磁场产生的某种确定性的影响。典型的电枢反应效应主要有如下三种，即：①、交轴电枢反应，在E0与Ia同相位时产生（若忽略电枢绕组电抗的影响，发电机相当于带纯阻性负载）；②、直轴去磁电枢反应，在Ia滞后于E0 90°时产生（此时发电机带纯感性负载）；③、直轴增磁电枢反应，在Ia超前于E0 90°时产生（此时发电机带纯容性负载）。

4-2-3、起动大容量异步电动机时对同步发电机的电压有何影响？为什么？

答： 起动大容量的异步电动机时，将使同步发电机的电压下降。这是因为，异步机起动电流大，

且功率因数低（消耗大量感性无功）。因此大容量异步电动机起动时，同步发电机电枢绕组流过的大电流滞后于空载电势的电角度较大，同步发电机的电枢反应去磁分量较大，从而使发电机气隙的（合成）磁通减小，发电机的端电压下降。此外，电枢电流大，使发电机电枢绕组的漏阻抗产生的压降也大，将近一步使同步发电机的电压下降。

4-2-4、同步发电机的电压变化率的大小、正负与什么有关？为什么？

答： 同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的负载的大小和性质有关。因为负载

大小影响了电枢反应作用的大小，负载的性质决定了电枢反应的去磁、增磁性质。电枢反应是去磁的话，电压变化率为正；电枢反应是增磁的话，电压变化率为负，电枢反应越强，电压变化率的值就越大（反之亦然）。

4-2-5、如何根据不同性质的负载调节励磁电流，才能保持同步发电机的电压不随负载而变？

答： 根据对同步发电机的电枢反应的分析（参见4-2-4“答”），或根据同步发电机的调节特性

可知：同步发电机的电压的变化受其所带负载的大小和性质影响。因此若要保持同步发电机的电

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压不随负载而变，则应使励磁电流随负载的大小和性质而得到相应的控制或调节。若能按同步发电机的调节特性，对励磁电流进行控制，则同步发电机的电压将能保持恒定而不随负载而变。

§4—3．同步发电机的电压、转矩和功率的平衡 （书P．52．，）

4-3-1、同步电抗在电枢电路中的作用有什么物理意义？

答： 同步发电机同步电抗的物理意义就是电枢绕组的自感电抗。它由两部分组成，即：①、磁

路以空气隙为主的漏感电抗；和，②、磁路穿过转子铁心（对气隙磁场产生影响）的电枢反应电抗。由于电枢反应磁通路径的磁阻比漏磁路径的磁阻小，所以同步电抗的大小主要由电枢反应电抗决定。在电枢电路中，同步电抗可用来表示和分析电枢反应作用对同步发电机端电压的影响。 U

4-3-2、画同步发电机有电感性负载时的简化相量图。 jIaXL

答： 参见书P.51.图4-3-3（a）。若将负载也标出，则如右图所示。 IaRL

I

4-3-3、同步发电机的电磁阻转矩的大小是与电枢电流成正比还是与有功功率成正比？

答： 根据书P．52．式4-3-9和式4-3-10， T = 3E0ICosψ/Ω≈3UICosφ/Ω，同步发电机的电

磁转矩（即，阻转矩）的大小与电枢电流的有功分量成正比。也即，与有功功率成正比。这是因为电磁阻转矩反映的是原动机施加在发电机轴上用于产生电磁功率的转矩，也就是原动机对同步发电机做功所施加的转矩。因而该转矩就应与有功功率成正比（无功功率不产生转矩）。而电枢电流不仅包含有功分量，而且包含（能量反复储存释放或变换存储方式所需的）无功分量。因此，同步发电机的电磁阻转矩的大小与电枢电流的有功分量成正比，或有功功率成正比（包含着电枢电流的有功分量）；而不是与电枢电流成正比。

4-3-4、同步发电机在不对称的负载下运行时对电机有什么影响？

答： 同步发电机在不对称的负载下运行时，流经三相电枢绕组的电流是不对称电流，在气隙产

生的旋转磁场为“椭圆形旋转磁场”。虽然稳定运行时此磁场相对转子无移动，但由于其幅值是变化的，在转子的“阻尼绕组”和“励磁绕组”将感应电势和楞茨电流；从而产生额外损耗，使电机过热。此外，椭圆形磁场还将使电磁转矩出现波动，从而引起转子的振动。这就是同步发电机在不对称的负载下运行时对电机的影响。这些影响都会缩短电机的寿命，因而应尽量避免同步发电机在不对称的负载下运行。

4-3-5、同步发电机单机独立运行时，它输出的有功功率和无功功率决定于什么？

答： 同步发电机单机独立运行时，它输出的有功功率和无功功率都决定于它所带的负载的大小

和性质。负载的大小和性质变化时，发电机的频率和电压将分别受到影响而变化。原动机的调速机构和发电机的励磁装置将自动根据频率和电压的变化分别调节原动机的油门和发电机的励磁电流，使频率和电压维持不变。所以说，同步发电机单机独立运行时，输出的有、无功功率决定于负载。

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§4—4．同步发电机的并联运行 （书P．55．，）

4-4-1、所谓无穷大电网的两个基本特点是什么？

答： 无穷大电网的两个基本特点是：①、电网上并联运行的发电机总容量比任意一台发电机的

容量大得多；②、任意一台发电机有、无功功率的变化对电网的电压和频率影响甚微，也就是说电网的频率和电压是不变的恒值。

4-4-2、如何改变与无穷大电网并联的同步发电机的有功功率和无功功率？

答： 改变拖动同步发电机的原动机的油门，可以改变发电机的输入功率，从而可以改变它向无

穷大电网输出的有功功率。改变发电机的励磁电流可以改变发电机的空载电势E0，由于电网电压不变，可以改变它向无穷大电网输出的电枢电流的相位，从而它向无穷大电网输出的无功功率。

4-4-3、单独改变两并联同步发电机之一的励磁电流，将会引起什么变化？

答： 改变一台的励磁电流，其空载电势增加，输出电流的无功分量增大。由于两机并联运行，

若负载不改变，则另一台输出的无功电流分量减小，电枢电流相应减小，同步电抗的压降减小，而其空载电势不变。最终结果将使两机并联供电的电压相应增加。

4-4-4、单独改变两并联同步发电机组之一的原动机油门，将会引起什么变化？

答： 改变一台原动机的油门，该发电机的输入转矩增加，电机转子加速，电磁功率增大，输出

有功增大。若负载不改变，则另一台输出的有功减小，电磁转矩减小。但因原动机油门未变，输入转矩未变，因而未调油门的发电机也将加速。最终结果将使两发电机输出电压的频率增大。

§4—5．同步发电机的短路与振荡 （书P．57．，）

4-5-1、同步发电机突然三相短路是否都经历三个阶段？突然短路电流与稳态短路电流是否一样？

答： 只有转子装设阻尼绕组的同步发电机，突然三相短路才会经历三个阶段，即：①、超瞬变

（阻尼、励磁绕组都有楞茨电流）阶段；②、瞬变（阻尼绕组无、励磁绕组有楞茨电流）阶段；③、稳态短路（阻尼绕组和励磁绕组都无楞茨电流）阶段。若转子无阻尼绕组，突然三相短路只经历瞬变和稳态短路两个阶段。由于超瞬变和瞬变阶段电枢磁通被挤向磁阻很大的转子漏磁路径，电枢磁通和电枢反应电势远小于其稳态值，∴突然短路电流比稳态短路电流大很多。 4-5-2、同步发电机突然三相短路对发电机本身有什么影响？

答： 同步发电机突然三相短路对发电机本身的影响较大：①、大的冲击电流可能使电枢绕组端

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部变形或绝缘损坏；②、对转子产生冲击力矩，使发电机遭受机械破坏。

4-5-3、引起并联运行同步发电机自由振荡的外因和内因是什么？引起强迫振荡的原因是什么？

答： 引起并联运行同步发电机，自由振荡的外因是发电机输入转矩或电磁转矩突然发生变化，

平衡出现破坏，从而引起转子的加、减速；自由振荡的内因是发电机转动部分存在着惯性。当平衡被破坏，转子出现加、减速且达到新的平衡点时，由于存在惯性，加减速不能立即停止，平衡从新被破坏，于是进入自由振荡。引起强迫振荡的原因是活塞式原动机存在着瞬时力矩的周期性波动变化，强迫发电机的转子也随之而波动振荡。

4-5-4、并联运行发电机功率表指针摆幅越来越大并导致跳闸，试分析故障的可能原因是什么？

答： 并联运行发电机功率表“指针摆动”说明其输出有功功率出现波动，原因很可能是发电机

的转子出现振荡。指针“摆幅越来越大”说明振荡出现共振。“导致跳闸”是由于输出有功功率变为负值，即逆功率保护跳闸。根据上述分析，很可能是原动机存在者某些故障（调速器故障、柴油机个别缸不工作等）使原动机的最低或有效谐波转矩的频率接近于自由振荡频率而共振。因而可适当调高少许电网的频率使其避开谐振。

4-5-5、单机运行的柴油发电机组能否产生自由振荡？能否产生强迫振荡？能否产生共振？

答： 单机运行的柴油发电机组，由于发电机的电势和电压的频率同时随转子的转速而变化，不

出现振荡式的功角变化，因而不会产生自由振荡。虽然柴油机的瞬时力矩的周期性变化能产生强迫振荡，但由于无自由振荡，因而不会产生自由振荡和强迫振荡之间的共振。

§4—6．同步电动机 （书P．59．，）

4-6-1、为什么说同步电动机有绝对硬的机械特性？它的转速决定于什么？

答： 由于同步电动机的转速总是等于同步转速，不随负载转矩的变化而变化，因此说它有“绝

对硬的机械特性”。由于“同步转速”决定于电源电压的频率，所以同步电动机的转速也就决定于电源电压的频率。

4-6-2、为什么同步电动机要借助于外力起动？说明异步起动的原理及操作方法和步骤。

答： 由于同步电动机的转子存在着惯性，若直接接通电源，在电磁转矩为驱动转矩的半个周期

内不可能使转子加速到同步转速，而另半个周期的电磁转矩又变为制动转矩，且一个周期内平均电磁转矩为零，因而同步电动机要借助于外力起动。“异步起动”的操作方法和步骤为：将电动机的负载脱开，转子励磁绕组通过（约为绕组本身电阻值5～10倍的）一个外接电阻短接；然后接通电源。三相交流电源在气隙中产生圆形旋转磁场，装设在电动机转子铁心的起动绕组（也叫

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“阻尼绕组”）将如异步电动机鼠笼绕组一样，切割磁场、感应电势、流过电流，并产生电磁转矩使电动机的转子空载加速到接近同步转速。然后断开外接电阻立即接通转子励磁电源，同步电动机在正常励磁情况下，将转子“拉入同步”。最后使电动机带上负载运行。

4-6-3、为什么同步电动机在异步起动时，励磁绕组既不加励磁电流又不直接短路也不能开路？

答： 同步电动机异步起动时，励磁绕组将切割气隙磁场，感应很高的交流电势。若将励磁绕组

直接短路，会产生很大的短路电流损坏励磁绕组；若励磁绕组加入励磁电流，由于励磁电流由直流电源提供，而直流电源对交流感应电势来说相当于直接短接，也将产生很大的电流损坏绕组；若励磁绕组开路，则感应的交流电势幅值很高，很容易对励磁绕组的绝缘及其它设备造成损坏。因此，同步电动机在异步起动时，励磁绕组既不加励磁电流又不直接短路也不能开路。

4-6-4、在什么励磁状态下同步电动机输入超前电流？

答： 在过励状态下同步电动机相当于容性负载，输入的电流为超前电流。

4-6-5、什么是同步补偿机？主要用途是什么？

答： 轴上不带任何负载，专门用于改善功率因数的同步电机称为同步补偿机。同步补偿机工作

时，励磁绕组处于“过励”状态，因而它相当于电容性负载可以改善电网的功率因数；由于其轴上不带任何负载，所以不消耗有功功率。

第五章．直流电机 （20题）

§5—1．直流电机的构造及励磁方式 （书P．64．，）

5-1-1、说明直流电机定子的主要部件及其作用。

答： 定子主要部件有：①、主磁极；②、换向极；③、机座；④电刷装置等四部分。它们的主

要作用分别为：①、主磁极：铁心构成磁路的一部分；铁心上的励磁绕组产生主磁场。②、换向极：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的感应电势，从而改善换向。③、机座：是整个电机的支撑和防护部件，同时也构成磁路的一部分。④电刷装置：是直流电机转子电枢与外电路联系的关键部件。

5-1-2、直流电机转子的主要部件及其作用是什么？

答： 转子主要部件有：①、电枢铁心；②、电枢绕组；③、换向器等三部分。它们的主要作用

分别为：①、电枢铁心：是磁路的一部分，铁心上的电枢绕组。②、电枢绕组：用于感应电势与电机端电压相平衡和流过电流产生电磁转矩与机械转矩相平衡，是实现机电能量转换的重要部

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件。③、换向器：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件；是直流电机的特征部件，有“机械整流器”之称。

5-1-3、换向极的励磁电流由哪里来？其作用是什么？

答： 换向极绕组与电枢绕组串联连接，换向极的励磁电流就是从电枢绕组来。由于换向极的主

要作用是：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的感应电势。因而换向极的励磁电流就是电枢电流。

5-1-4、正负电刷的组数与磁极对数有什么联系？多组电刷应如何连接？

答： 正负电刷的组数通常等于磁极的对数。多组电刷的连接一般是：正、负电刷分别并联在一

起，然后只引出两个接线端。

5-1-5、直流电机有哪几种励磁方式？并画连接电路表示。

答： 直流电机的励磁方式总的来说有：①、他励；②、自励。自励方式还可分为：①、并励；

②、串励；和③、复励三种。其中复励还可再分为：①、积复励；②、差复励。对于发电机积复励还可再分为：①、平复励；②、过复励；和③、欠复励。从接线位置区分，“复励”接线还可分为：“长复励”和“短复励”两种接线方式。但是应该注意：直流电动机不能接成“差复励”；直流发电机不能接成“串励”。“他励”、“并励”、“串励”和“复励”的连接电路图参见书P、69、图5-3-3和P、71、图5-4-1。

§5—2．直流电机的基本工作原理 （书P．67．，）

5-2-1、在直流电机中换向器起什么作用？有哪些机械原因使换向器与电刷间产生火花？

答： 换向器的作用是：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件；是直流电机

的特征部件，有“机械整流器”之称。使换向器与电刷间产生火花的机械原因有：电刷压紧弹簧压力不足；电刷与换向器接触面不平；换向器表面不圆或有污物；换向片磨损严重使换向片之间的绝缘云母片突出等。

5-2-2、直流发电机和直流电动机运行时都产生电动势和电磁转矩，它们有什么相同和不同？

答： 相同之处是：电动势都是由于电枢绕组切割主磁通感应出来的；而电磁转矩也都是流经电

枢绕组的电流与主磁通相互作用产生的。不同之处在于：发电机的电动势与电枢电流同方向；电磁转矩与转子转向相反，即为：“阻转矩”。而电动机的电动势于电枢电流方向相反，常称“反电势”，电磁转矩与转子转向相同，即为：“驱动转矩”。

5-2-3、电刷不在正确位置对电机将产生什么影响？在日常管理中如何检查电刷的正确位置？

答： 若电刷不在正确位置则电刷所短接的换向元件感应电势不等于零电刷下将产生较大的“换

向火花”，火花过大将会烧坏换向器。此外，由于电刷位置不正确，由电刷均分的每条电枢绕组

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支路中，串联在一起的元件感应的电势方向就不在是全部一致的，因而电刷间的感应电势将减小，这将严重影响电机的正常工作（发电机电压减小，电动机电流增大）。在日常管理中应注意检查电刷有无松动，位置是否移动。通常检查时若发现火花大，与平时有异，很可能电刷松动且位置已移动。发现电刷松动应及时按“标记”位置校正固定。

5-2-4、什么是直流电机的换向？为什么电枢电流过大会产生严重的火花？

答： 直流电机的换向是指电枢绕组元件从一条支路经电刷进入另一条支路，流经元件的电流反

向的过程。电枢电流产生的电枢反应磁场处于交轴方向上，正好是换向元件所处的位置上。当电枢电流过大，则换向元件感应的电势很大，被电刷短接时将会产生严重的火花。

5-2-5、按图5-2-4所示的电枢电流I的方向，当分别作为电动机和发电机时，都顺着转动方向移动电刷，它们各自将产生什么样的电枢反应？

答： 以图（a）电流为依据，可以分析：作为电动机时，顺转向为顺时针移动，电枢反应的直

轴分量为“增磁”性质；作为发电机时，顺转向就是逆时针移动，电枢反应的直轴分量为“去磁”性质。也就是说：电动机产生的是增磁电枢反应；发电机产生的是去磁电枢反应。

§5—3．直流发电机 （书P．70．，）

5-3-1、自励直流发电机在规定的转动方向下，不能自励起压的可能原因有哪些？

答： 自励直流发电机在规定的转动方向下不能自励起压，其原因可能有：①、励磁绕组与电枢

绕组错误接线；②、铁心剩磁消失；③、励磁回路电阻过大；④、励磁绕组断线；⑤、电刷与换向器间断路；⑥、原动机转速过低等。

5-3-2、说明直流发电机外特性与励磁方式的关系。

答： 直流发电机外特性与励磁方式关系密切。他励的方式，由于励磁电流与电机端电压无关，

所以外特性较平，电压变化率较小；并励的方式，随着负载电流的增大，电机端电压和励磁电流相应减小，电压变化率较大，外特性下垂较多；积复励的方式，由于励磁电流有了反映负载电流的串励分量补充，随着负载电流的增大，电压变化率相对较小，甚至可能变为负值，外特性下垂较少甚至可能上翘；差复励的方式，由于励磁电流有了反映负载电流的串励分量抵消，随着负载电流的增大，电压变化率急剧增大，外特性急剧下垂。

5-3-3、什么是积复励发电机，什么是差复励发电机？船舶电站多为哪种励磁类型的直流发电机？

答： 复励发电机有两个励磁绕组一个与电枢并联，另一个则与电枢串联。串联与并联的两个励

磁绕组产生的磁通方向一致的称为积复励发电机；产生的磁通方向相反的称为差复励发电机。船舶电站多采用积复励直流发电机。

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5-3-4、为保持并励发电机的电压恒定不变，它的励磁调节特性If=（fI）应是怎样的一条特性曲线？

答： 并励发电机具有下降的外特性随着负载电流的增大，发电机的电压减小较多。为了保持并

励发电机的电压恒定不变，要求发电机的励磁电流随负载电流的增大而相应增加，也就是说，励磁调节特性If = f（I）应是一条具有上翘形状的特性曲线。

5-3-5、说明直流发电机从输入的有效机械功率到输出电功率的功率关系。

答： 直流发电机输入有效机械功率，扣除克服空载损耗，剩下的功率全部转换成电磁功率。电

磁功率减去电枢铜损耗（自励发电机还应减去励磁的铜损耗），剩下的功率即为输出的电功率。 [注：直流电机电枢铁心的铁损耗包含在空载损耗之中。]

§5—4．直流电动机 （书P．73．，）

5-4-1、他（并）励电动机与串励电动机各适用与拖动什么样的生产机械？

答： 他（并）励电动机具有硬的机械特性，适合于拖动有转速恒定要求的生产机械；而串励电

动机具有软的机械特性，电机的过载能力强。因此，适合于拖动牵引和起重机械。

5-4-2、同容量不同励磁方式的各直流电动机，其转矩特性和机械特性相比较有什么特点？

答： ①、他（并）励电动机的转矩特性是一条过原点的直线，机械特性是一条过理想空载转速

点的下降的直线。他（并）励电动机产生的电磁转矩只与电枢电流成正比。②、串励电动机的转矩特性是一条上升的抛物线，机械特性是一条下降的近似双曲函数的曲线。额定负载电流以下时，产生的电磁转矩比并励的小；额定电流以上时，产生的电磁转矩比并励的大。③、复励电动机的转矩特性和机械特性介于串励和他（并）励机之间。

5-4-3、为什么直流电动机不允许直接起动？使用起动电阻起动时应如何操作？

答： 直流电动机电枢绕组的电阻一般较小，起动时转速为零，若直接起动电源电压全部加在电

枢绕组上，将会产生很大的电流，烧毁电枢绕组，因此直流电动机不允许直接起动。使用起动电阻起动时：首先接通额定励磁励磁电源，串入起动电阻。然后接通电枢回路的电源，直流电动机电枢串电阻起动。随着电动机转子转速的增加，电枢电流相应减小，为了保持足够的起动转矩，应相应减小起动电阻的阻值。就这样，在起动过程中，随着电动机转速的增加，相应减小起动电阻，直至起动电阻全部切除，起动完毕。

5-4-4、如果直流电动机并励电路发生断路故障，将产生什么后果？为什么？

答： 如果并励电路发生断路故障，若空载直流电动机将会出现“飞车”；若负载转矩较大，则

会出现因电枢电流过大而烧毁的后果。这是因为并励电路断路，主磁通为很小的剩磁磁通。感应电势很小，电枢电流很大；若电机所带负载很小，很大的电枢电流在很小的剩磁的作用下，将产

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生一定的电磁转矩，使电动机加速，只有电动机转速达到很高的危险转速（飞车）时，才可能感应出一定的电势去平衡电源电压，使电枢电流有所减小。若负载转矩较大，剩磁产生的转矩带不动，则电机将堵转，很大的堵转电流将很快使电枢绕组烧毁。

5-4-4、在实际操作中，如何使并励电动机反转？如果反接它的两根电源线能否使它反转？

答： 在实际操作中，要使并励电动机反转可以单独反接它的并励绕组或单独反接它的电枢绕组，

使它的磁通或电枢电流两者之一改变方向，就能改变电磁转矩的方向，从而使其反转。如果反接它的两根电源线，由于磁通和电枢电流将同时改变方向，因而电磁转矩不能反向，不能使并励电动机反转。

第六章．控制用电机 （6题）

6-1、改变交流伺服电动机的转动方向的方法有哪些？

答： 要改变交流伺服电动机的转动方向，可单独改变它的励磁绕组的接线（即，将其两根引线

脱开对调一下再接上）；或可单独改变它的控制绕组的接线（即，将其两根引线脱开对调一下再接上）。也可不改变接线，仅通过控制装置，单使控制电压相位变反来实现。

6-2、交流伺服电动机当控制电压为零时，为什么能够迅速停止？

答： 因为交流伺服电动机转子电阻很大，使发生最大电磁转矩的转差率ｓm＞1。这样，伺服

电动机单相运行产生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很大时，脉振磁场分解的正、反相旋转磁场在ｓ＞1时产生的电磁转矩将比在ｓ＜1时产生的转矩大，所以运行中，若交流伺服电动机控制电压为零，伺服电动机处于单相运行状态，此时与转子同向的旋转磁场产生的转矩将小于与转子反向的旋转磁场产生的转矩。因而总的合成电磁转矩将变成制动转矩，在电磁制动转矩的作用下，电动机就能够迅速停止。

6-3、电动机的单相绕组通入直流电流，单相绕组通入交流及两相绕组通入两相交流电流各产生什么磁场？定子与转子间气隙的磁感应强度在空间怎样分布？在时间上又怎样变化？

答： 单相绕组通入直流电流，产生的是磁场方向不变的“直流”磁场；单相绕组通入交流，产

生的是脉振磁场；两相绕组通入两相交流电流，产生的是旋转磁场。定子与转子间气隙的磁感应强度在空间的分布为“平顶波”。在时间上的变化为：“直流”磁场和旋转磁场幅值不随时间变化；脉振磁场的幅值随时间按正弦规律变化。

6-4、一台400Hz的交流伺服电动机，当励磁电压U1 = 110V，控制电压U2 = 0时，测得励磁绕组的电流I1 = 0.2A。若与励磁绕组并联一适当电容值的电容器后，测得总电流I的最小值为0.1A。（1） 试求励磁绕组的阻抗︱Z1︱和I与U间相位差φ1 ； （2） 保证U较U越前90°，试计

11????算图6-1-2中所串联的电容值。

解： （1）根据题意，并联一适当电容值的电容器C后，测得总电流I的最小值为0.1A时，

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该回路处于并联谐振（R2= L/C），谐振时回路总等效电阻为：R0 = L/（CR）= R = U1/I = 110/0.2；谐振前，︱Z1︱=（R2+ XL2）1/2 = 110/0.1；于是Cosφ1=R/（R2+ XL2）1/2 = 0.5；φ1=60°。 （2）要保证U较U越前90°，Sinφ=（1- Cos2φ1）1/2 = 0.751/2 = R/（R2+ XC2）1/2；

1??1/2

由于R/（R2+ XL2） = 0.5；2R2 = 1100；R2 = 550；∴0.75（550+ XC2）= 550；XC2 = 0.25×550/0.75；XC =（550/3）1/2 ≈ 13.54 = 1/（2πfC）；C = 1/（13.54×800π）≈29.3859μF 。

答：（1）︱Z1︱和I?1与U间相位差φ1为60°；（2）所串联的电容值约为29.4μF 。

?

6-5、当直流伺服电动机的励磁电压U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩减小，试问这时电枢电流I2，电磁转矩T和转速n将怎样变化？

答： 当直流伺服电动机的励磁电压U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩减小，

则电枢电流I2和电磁转矩T都将随之减小，转速n将随之增大。这是因为负载转矩T2减小，T＞T2，转速n将增大，电枢电势Ea随之增大，而电压不变，I2减小，T也减小。

6-6、交流测速发电机的转子静止时有无电压输出？转动时为何输出电压与转速成正比，但频率却与转速无关？何谓剩余电压和线性误差？

答： 当交流测速发电机的转子静止时，励磁绕组在其轴线方向上产生的脉振磁通与输出绕组的

轴线垂直，因而不能在输出绕组中感应电势，也就无电压输出。转动时测速发电机（杯形）转子切割励磁绕组产生的脉振磁通，将在转子导体中感应电势、产生电流；此电流所产生的转子磁通与输出绕组基本一致，输出绕组与转子这部分导体的关系就如变压器原副绕组的关系一样，因而输出绕组将有电压输出。由于切割历次的转子导体感应的电势大小与励磁磁通和转子转速成正比，励磁磁通是脉振磁通（幅值不变，频率为励磁电源频率），所以感应的电势为交变电势，大小正比于转速，交变频率为励磁电源频率。再者，输出绕组的输出电压与此感应电势（按变压器原理）成正比。于是，结论为：输出电压幅值与转速成正比，电压的频率为励磁电源频率与转速无关。

剩余电压是指：交流测速发电机在额定励磁电压下，转速为零时输出的电压。虽然理论

上讲，转速为零输出的电压也为零。但实际上由于材料和工艺等方面的原因，剩余电压通常很难为零。线性误差是指：输出电压与转速之间存在的非线性关系。这是因为上述的“成正比”关系在分析中忽略了励磁电流的变化。实际上，测速发电机带负载后，输出绕组将流过电流，此电流也将产生磁通，并影响励磁绕组，从而使励磁电流发生变化，进而破坏“成正比”的线性关系，造成线性误差。

6-7、什么是步进电动机的步距角？什么是单三拍通电方式？

答： 步进电动机每次通电工作其转子都将相应转动一个角度，这一过程称为称为一步，工作时

每一步步进电动机转子转过的角度称为步进电动机的步距角。步进电动机从一相绕组通电换接到另一相绕组通电称为“一拍”，每次只有一个绕组通电用“单”以示区别于每次有两个的“双”。所谓“单三拍”通电方式是指：步进电动机每次只有一个绕组通电，且完成一个轮流通电的周期需要三拍的工作方式。

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第七章．电力拖动基础 （20题）

§7—1．电力拖动的基本概念 （书P．89．，）

7-1-1、电力拖动系统的加速、减速或稳定运行等状态决定于什么？

答： 电力拖动系统的加速、减速或稳定运行等状态决定于电动机产生的电磁转矩与负载转矩之

差的取值（T-T2）。取值大于零，系统加速；取值小于零，系统减速；取值为零，系统稳定运行。

7-1-2、起动瞬时若电动机的起动转矩等于系统的静负载转矩，能否起动起来？为什么？

答： 电动机不能起动。因为起动瞬时若电动机的起动转矩等于系统的静负载转矩，则系统处于

平衡状态，平衡状态是稳定状态，系统将继续保持静止不动（由牛顿定律也可知，合力[矩]为零时，系统将保持原有状态不变）。

7-1-3、反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载有什么不同？

答： 不同在于：反抗性恒转矩负载的转矩随转速的变反而变反；而位能性恒转矩负载的转矩随

转速的改变而改变。

§7—2．交流电力拖动系统的调速 （书P．92．，）

7-2-1、三相异步电动机有哪几种基本调速方法？

答： 三相异步电动机的基本调速方法有：（一）、改变转差率调速；（二）、改变同步转速调速。

改变转差率调速包括：1、鼠笼异步机的降压调速；2、绕线式异步机的转子串电阻调速。改变同步转速调速也可分为：1、鼠笼异步机的变极调速；2、变频调速，等。

7-2-2、有几种方法使一台三相异步电动机实现三速的变极调速？

答： 使一台三相异步电动机实现三速的变极调速可以：1、采用三套极对数不同的交流绕组一

起装在同一个电机的铁心中实现；2、采用二套交流绕组一起装在同一个电机的铁心中，其中一套绕组为可变极绕组（可接成Y/YY或Δ/YY），与另一套绕组的极对数各不相同来实现。

7-2-3、单绕组变极调速异步电动机变极的同时，如何保证转动方向不变？

答： 单绕组变极调速异步电动机变极的同时，只要将其定子绕组的相序也同时改变，即可保证

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变极后的转动方向不变。这是因为，变极绕组为两个“半相”绕组，变极前三相绕组各差120°电角度；变极后，由于极对数增加一倍；三相绕组之间的电角度也将增加一倍，即变为三相绕组各差240°。也就是说，变极后的相序变反，因而要将三相定子绕组的相序加于改变，才可保证变极后的转动方向不变。

§7—3．直流电力拖动系统的调速 （书P．94．，）

7-3-1、直流电动机有哪些基本调速方法？它们与异步电动机的哪些调速方法相类似？

答： 直流电动机的基本调速方法主要有：1、电枢串电阻调速；2、弱磁调速；3、降压调速等

三种。它们分别与异步电动机的：1、绕线式转子串电阻；2、基频以上升频调速；3、基频以下降频调速等三种调速方法相类似。

7-3-2、恒转矩负载电枢电路串电阻调速，是否串的电阻越大电枢电流越小、电阻的功耗越小？

答： 拖动恒转矩负载的电动机稳定运行时，其电枢电流只与负载转矩的大小有关，而与电枢电

阻无关。所以，电枢所串电阻的大小不影响电枢电流的大小；而电枢电阻增大，电阻的功耗不仅不能变小，反而会因电阻的增大而增大（功耗等于：电枢电流的平方与电阻的组值的乘积；电流不变，组值增大，则功耗增大）。

7-3-3、为什么G-M和SCR-M调速系统有较宽的调速范围？

答： G-M和SCR-M调速系统都不仅可以改变电动机的电枢电压以实现降压调速，而且可以改变

电动机的励磁以实现弱磁调速。因而都有较宽的调速范围。

7-3-4、直流G-M调速系统具有何种调速方式（恒转矩、恒功率或这两者相结合）的功能？

答： 直流G-M调速系统具有恒转矩与恒功率两者相结合的调速方式的功能。当系统通过改变发

电机输出电压使电动机在额定电压以下实现降压调速时，其调速方式为恒转矩调速；当系统通过改变电动机的励磁实现弱磁调速时，其调速方式为恒功率调速。因此，直流G-M调速系统具有恒转矩与恒功率两者结合调速的功能。

§7—4．电力拖动系统的制动 （书P．97．，）

7-4-1、电动机有几种制动方式？它们的制动特性曲线分别在T-n直角坐标的第几象限？

答： 电动机的电气制动方式主要有：1、反接制动：①、电源反接制动，（在T-n直角坐标的第

2、4象限）；②、倒拉反接制动，（在第4象限）；2、回馈（发电、再生）制动，（在第2、4象限）；3、能耗制动，（在第2、4象限）。此外，电动机还有机械制动的制动方式。

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7-4-2、拖动反抗性负载的小容量三相异步电动机，从正转到反转的过程中都经历哪些运行状态？

答： 设：小容量三相异步电动机为鼠笼式，可以直接进行反接制动。从正转到反转的过程中首

先经历“电源反接制动”；当转速降为零后，进入“反向起动”直至与反抗性负载在反向的平衡点稳定运行。

7-4-3、为什么大容量鼠笼异步电动机反转或停车一般不采用反接制动？

答： 因为大容量鼠笼异步电动机从电网输入的功率大，反接制动时轴上输入的机械功率也很大，

若反转或停车采用电源反接制动，则转子在制动时消耗的功率很大，产生的热量很多，很容易使电动机过热；而且转子在制动时也将产生很大的机械冲击。所以大容量鼠笼异步电动机反转或停车一般不采用反接制动。

7-4-4、在制动方式中，哪种制动状态是稳定运行工作状态？

答： 在电气制动方式中，拖动位能性负载时，反向回馈（发电、再生）制动、倒拉反接制动和

反向能耗制动等状态都可能是稳定运行（匀速落货）工作状态。

7-4-5、试分析图7-4-6的第2、4象限中，各段制动特性都是如何实现制动的？

答： ①、第2象限中的特性“1”：是电机在原来的特性“7”运行时，突然将电源反接，流入

电枢的电流及电机转子产生的电势同相，产生的电磁（制动）转矩与转速相反，电机处于电源反接制动状态；②、第2象限中的特性“5”和 第4象限中的特性“6”：电机都处于能耗制动状态，“5”是电机在原来的特性“7”运行时，切断电源并接入能耗制动电阻后的情况，电机最终转速为零；“6” 是电机在位能性负载的拖动下，进入稳定的能耗制动状态；③、第4象限中的特性“2”：是电机带位能性负载，且电枢回路串大电阻，由于电磁转矩小于负载转矩，电机被拖入倒拉反接制动状态稳定运行；④、第4象限中的特性“8”（第4象限部分）：是电机带位能性负载，且电机在反向工作，负载拖着电机在反向回馈制动状态下运行；⑤、第2象限中的特性“4”：是电机在正向回馈制动状态下的过渡过程（由于降压或其它原因使转速高于理想空载转速而出现的短时运行状态）。

§7—5．电动机的温升与维护管理 （书P．100．，）

7-5-1、电机铭牌上的额定温升是在什么条件下确定的？实际环境温度发生变化时应注意什么？

答： 电机铭牌上的额定温升是在标准环境温度的条件下确定的。实际环境温度发生变化时应注

意：若实际环境温度高于标准环境温度则应相应减小电动机的使用容量，以使电机运行时的温度不会超过容许温度；若实际环境温度低于标准环境温度，则可相应增加电动机的使用容量。

7-5-2、电机停车后立即测量的热态绝缘电阻值与冷态时测量的有什么不同？

答： 电机停车后立即测量的热态绝缘电阻值是电机的最低绝缘电阻值，这一阻值几乎不受环境

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SB1 SB2 1KM ? ? 1KM SB3 SB4 1KM 2KM 2KM 复习题图8-7（1） 1KM起动M1后，2KM才能起动M2，并能使M2独立停车。 SB1 SB2 1KM ? ? KT 1KM 2KM 2KM 复习题图8-7（3） KT 1KM先起动M1，经过KT延时后，再通过2KM自行起动M2。 SB1 SB2 1KM ? ? 1KM1 SB5 1KM2 SB3 2KM 2KM SB4 复习题图8-7（2） 1KM起动M1后，2KM才能起动M2，2KM能点动M2。 SB1 SB2 2KM 1KM ? ? KT 1KM 2KM 2KM KT 复习题图8-7（4） 1KM先起动M1，经过KT延时后，2KM自行起动M2，再通过2KM的常闭触头使M1立即停车。 答： 分别满足题意要求的四个控制线路如复习题图8-7（1）～（4）所示：

8-9、 鼠笼式三相异步电动机在什么前提下可采用Y-Δ法起动？这样做的目的是什么？参看图

8-4-1在起动加速过程中，如果始终不能转换为Δ接法，会有什么后果？你认为故障主要出在哪些元件上？

答： 鼠笼式三相异步电动机采用Y-Δ法起动的前提是：正常工作时为Δ接法。其目的是使电

动机的起动电流减小。在起动过程中，如果始终不能转换为Δ接法，电动机将不能带正常负载运行；若带上正常负载运行，则电流将增大，使电动机出现过热。不能转换为Δ接法的可能故障点有：①、KT线圈损坏，或延断常闭触头KT1损坏；②、KM2的衔铁机构卡死，或主触头熔焊在一起；③、在KT线圈支路的KM2常闭辅触头损坏，不能闭合或该支路断线。

8-10、在图8-3-4（b）所示的控制电路中，如果常闭触头KMF闭合不上，其后果如何？如何使用

（1）万用表电阻档，（2）万用表交流电压档来查出这一故障。

答： 其后果是异步电动机不能反向起动。当按下SBR后，电动机停车，但不能反向起动。检查

出这一故障时：（1）用万用表电阻档，在断电时，测量常闭触头KMF两端的通断状况（断电时， KMF两端正常应闭合）；（2）用万用表交流电压档，在通电时，测量SBR右端与常闭触头KMF两端的电压。正常时测得电压都为380V，若测常闭触头KMF一端为380V，另一端为0V，说明常闭触头KMF未闭合。

8-11、日用海（淡）水柜采用什么检测元件来实现水柜中水位高度的自动控制？如果水泵电动机

起停过于频繁，电气方面的问题可能有哪些？如何解决？

答： 日用海（淡）水柜通常采用压力继电器，即采用压力双位控制来实现对水柜中水位高度的

自动控制，（压力高低对应于水位高低）。如果水泵电动机起停过于频繁，电气方面的问题可能是压力继电器的高低限差值太小，可将此差值适当调大即可解决问题。

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第九章．甲板机械电力拖动控制原理 （22题）

§9—1．锚机的电力拖动与控制 （书P．125．，）

9-1-1、简述船舶锚机起锚时的工作过程。

答： 锚机起锚时的工作过程主要有五个阶段：①、收起锚链，此时负载转矩不变；②、收紧锚

链，此时负载转矩逐渐增大；③、拔锚出土，此时时间虽短但负载转矩达到最大；④、拉锚出水，此时负载转矩逐渐变小；⑤、拉锚进孔，此时负载转矩有所增大。 9-1-2、对船舶锚机的电力拖动有哪些基本要求？

答： 对船舶锚机电力拖动的基本要求主要有：①、能单锚破土、起双锚；②、最大

T时工作

30min.起动25次；③、“软或下坠”的机械特性；④、堵转1min.；⑤、满足调速范围要求（单锚12m/min.，双锚8m/min.，入孔3～4m/min.）；⑥、电机“防水式”、“短时”。 9-1-3、对船舶锚机的控制线路有哪些基本要求？

答： 对船舶锚机控制线路的基本要求主要有：①、逐级起动；②、满足电机“堵转1min.”的

要求；③、深水等速抛锚（回馈、能耗制动）；④、保护（短路、失压、过载、断相）；⑤、电气、机械配合制动。

§9—2．锚机控制线路 （书P．128．，）

9-2-1、试述KT1、KT2和KT3延时的作用是什么？

答： KT1、KT2和KT3延时的作用分别是：①、KT1为：“中速”起动切换到“高速”的“加速

起动延时”；②、KT2为：避开“中速”切换到“高速”的起动电流的“换档延时”；③、KT3为：刹车打开后，串入经济电阻的“打开延时”（或“接入延时”）。

9-2-2、控制手柄扳到“起锚3”时，当发生高速过载，锚机将怎样自动返回到中速运行的？

答： 控制手柄扳到“起锚3”时，当发生高速过载，“过流继电器”KA1动作，中间继电器KA3

线圈得电动作并自锁，串在KM5线圈支路中的常闭触头断开；KM5线圈失电，KM4～1、KM4～2线圈支路中的常闭触头闭合，重又得电，锚机电动机自动返回到中速运行。

9-2-3、高速过载返回到中速后，如果控制手柄仍在“起锚3”位，当负载减轻（例如下垂于水中

的锚链长度越来越短）后，能否再自动进入高速？

答： 不行！因为，高速过载返回到中速后KA1动作，使KA3线圈得电动作并自锁。当负载减轻

后，虽然KA1复位，但KA3线圈已经动作并自锁，不能复位。因此，KM5线圈不可能再次得电动

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作接通锚机的高速绕组，因而是不能再自动进入高速的。

§9—3．船舶起货机的电力拖动与控制 （书P．130．，）

9-3-1、船舶起货机对拖动电动机有哪些基本要求？

答： 船舶起货机对拖动电动机的基本要求主要有：①、过载性能好、起动力矩大；②、“软”

的机械特性；③、调速范围广（7～10）；④、转子惯量小；⑤、“防水式”；⑥、“重复短时”。 9-3-2、对船舶电动起货机的控制线路有哪些基本要求？

答： 对船舶电动起货机控制线路的基本要求主要有：①、逐级起动（起动时间小于2秒）；②、

逐级自动制动（制动时间小于1秒）；③、设有“逆转矩控制”（先逐级制动、后逐级起动，防中、高速反接制动）；④、防货物自由跌落（低速通电后松刹车，保证至少有一个绕组通电，落货时电气制动）；⑤、中、高速不堵转；⑥、风门开，风机才能动；风机动，货机才能动；⑦、设有“重载不能上高速”保护；⑧、保护（短路、失压、过载、断相），并且设有“应急切断开关”。[注：此“基本要求”主要适用于“恒功率变极调速起货机”。]

§9—4．直流电动起货机 （书P．130．，）

9-4-1、试述G-M系统起货机控制线路中KT1和KT2延时的作用。

答： G-M系统起货机控制线路中KT1和KT2的延时作用分别为：①、KT1为：三相异步电动机“自

耦变压器降压起动”的“切换延时”用的时间继电器；②、KT2为：起货电动机刹车在打开后，串入经济电阻的“打开延时”（或“接入延时”）用的时间继电器。

9-4-2、图9-4-3中直流电机的励磁绕组和电磁制动器线圈两端都并联着放电电阻RGEF、RMF、RBF

和RGF。前三者分别串联着晶体二极管V，它们的作用是什么？又为何RGF中不串联二极管？这些电阻的阻值大小对过渡过程的时间有何影响？

答： ①、放电电阻RGEF、RMF和RBF分别串联V的原因是：在断电时提供一个单向放电的回路，

在通电工作时，电流不经电阻，避免电阻的损耗；②、RGF不串联V是因为：RGF所连接的是 需要“双向”通电工作的直流发电机励磁绕组，因而不能串联V；③、这些电阻的阻值越大，相应的放电过渡过程时间越短。反之电阻越小，时间越长。 9-4-3、试述G-M系统起货机控制线路中KI的作用。

答： G-M系统起货机控制线路中，KI的作用是：作为负载检测用。当检测到轻载（Ia=20%In）

时，KI释放，直流起货电动机的励磁电阻减小，实现弱磁增速，提高起货机空钩运行速度。

§9—5．交流电动起货机 （书P．141．，）

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9-5-1、试分析图9-5-1控制线路中时间继电器KT4、KT5的作用。

答： 时间继电器KT4、KT5的作用分别是：①、KT4：由于起货机由中速切换进入高速，切换电

流很大，必须将KI切除，待高速延时稳定、电流减小后，再使KI接入工作；②、KT5：若出现所有加速接触器断电，刹车延时抱闸，确保安全。

9-5-2、在交流三速起货机的控制线路中，指出从低速到中速，从中速到高速的交替电路并说明是

怎样实现交替的？

答： 如图9-5-1的控制线路中，低速到中速的交替电路由低速接触器自保触头KM1（12）和中

速接触器的常闭辅触头KM2（12）构成；中速到高速的交替电路由中速接触器自保触头KM2（19）和高速接触器的常闭辅触头KM3（19）构成。实现交替的过程是：接替接触器的常闭辅触头断开，才使原来工作的接触器线圈断电，否则原接触器靠自保触头维持接通。

§9—总．总复习思考题 （书P．146．，）

9-1、 在图9-4-3所示的G-M系统中的电动机可否工作于倒拉反接制动状态？为什么？

答： 不行！不管是直流电动机或是交流电动机都不行。因为：①、交流电动机是三相鼠笼异步

电动机，0＜sm＜1，不能进入倒拉反接制动状态；②、直流电动机电枢回路未设“串接电阻”也不能进入倒拉反接制动状态。所以，都不能工作于倒拉反接制动状态。

9-2、 在G-M系统中，当将主令控制手柄从高速迅速扳到低速档时，电动机在减速过程工作于什

么状态？整个系统（包括交流电动机）的能量关系是怎样的？

答： 在G-M系统中，当将主令控制手柄从高速迅速扳到低速档时，电动机在减速过程工作于再

生（发电）制动状态。整个系统的能量关系是：直流电动机工作于再生（发电）状态，将机械能转换成直流电能回馈给直流发电机；直流发电机工作于电动状态，将直流电能转换成机械能送给交流电动机；交流电动机工作于再生（发电）状态，将机械能转换成交流电能回馈给交流电网。

9-3、 G-M系统直流电动起货机在运行中经常发生跳电，是何原因？

答： （1）若跳电发生在直流控制回路（FA动作），可能原因主要有：①、FA动作正定太小；

②、经常突然快速反向操作手柄，使直流电动机以较高速度进入电源反接制动；③、直流电动机电枢、励磁等出现异常。（2）若跳电发生在交流回路（QS动作），可能原因主要有：①、QS保护整定值不当；②、经常突然快速反向操作手柄，使交流电动机经常受大电流冲击；③、交流电动机出现异常故障，等。

9-4、 在交流三速起货机控制系统中，什么是“逆转矩控制”？它的作用是什么？在图9-5-1的

控制线路中是怎样实现“逆转矩控制”的？

答： 为避免起货电动机中高速进行电源反接制动，在突然快速反向操作手柄时，控制线路按“先

制动停车，再反向起动”的原则实现的控制称为“逆转矩控制”。在图9-5-1的控制线路中“逆转

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矩控制”通过支路9的KT2延断常闭辅触头和方向接触器的自锁触头（KMH或KML）及支路15/16主令触头和方向接触器的常闭辅触头实现“先制动停车，再反向起动”按正常的程序进行逐级起动，从而实现“逆转矩控制”。

9-5、 在图9-5-1的控制线路中，主令控制手柄从“0”位，迅速扳到“起货3”（或2）位，首先

低速堵转，堵转的时间决定于什么？

答： 主令控制手柄从“0”位，迅速扳到“起货3”（或2）位，低速堵转的时间决定于制动接

触器KMB和中速接触器KM2或电磁制动器YB的动作时间。正转接触器吸合后，进入低速堵转，中速接触器KM2吸合后，进入中速堵转，电磁制动器YB打开后，结束堵转。 9-6、 在图9-5-1的控制线路中，当主令控制手柄从“起货3”（或2）位，迅速扳到“0”位，是

怎样实现三级制动的？是否在任何情况下都按三级制动进行？

答： 当主令控制手柄从“起货3”（或2）位，迅速扳到“0”位时：①、KT2断电，它在支路9

的延断常闭辅触头和方向接触器的自锁触头（KMH或KML）在电磁制动器YB抱闸前，实现单独电气再生制动的第一级制动过程；②、在电磁制动器YB抱闸后，KT2常闭辅触头延时断开前，为电气与机械配合制动的第二级制动过程；③、KT2常闭辅触头延时断开后至电机停止转动，为单独的机械制动的第三级制动过程。

9-7、 试述图9-2-2所示三速锚机控制电路图，若主令控制器从“0”位直接扳到“起锚3”档时，

整个控制线路的工作过程。

答： 主令控制器从“0”位直接扳到“起锚3”档时：①、SA2使正转接触器KM1吸合；SA5使

中速接触器KM4～1 和KM4～2先后吸合，进行中速起动，同时时间继电器KT1线圈断电开始延时；②、KT1延时时间到，SA6使高速接触器KM5吸合，进行高速起动，同时时间继电器KT2线圈断电开始延时；③、KT2延时时间到支路4的常开辅触头延时断开后，若电机不过载，KA1和KA3都不会动作，锚机进入高速起锚；若电机过载，KA1和KA3都先后动作，KM5断电，先后中速接触器KM4～1 和KM4～2先后通电吸合，锚机返回中速起锚。

9-8、 试述图9-6-2所示电动液压起货机起动主油泵的动作过程。

答： 按下风机起动按钮SB4，KM1得电吸合自锁。按下辅油泵起动按钮SB4，起动辅油泵1分

钟后。在控制手柄零位SA1、SA2闭合时，按下主油泵起动按钮SB6，KM2、KM4得电吸合，油泵电机接成Y形起动，KT通电延时。KT延时到，KM4断电，KM3吸合，油泵电机接成Δ形继续起动并进入正常运行。

9-9、 试述图9-6-2所示电动液压起货机吊杆控制系统中，制动器YB1是怎样工作的？

答： 图9-6-2所示电动液压起货机吊杆采用点动控制，按下“上升”按钮SB1，KMF吸合，电机

三相绕组通电。三相绕组的中间抽头经V1整流，并经KMF常开触头使制动器（刹车电磁铁）YB1通电，打开刹车。送开按钮制动器后，KMF断电，常开触头断开，制动器线圈YB1经电阻Rf 、电机绕组抽头（N与CH1、CH2和CH3）和整流器V1迅速放电，从而抱闸刹车。

第十章．船舶舵机的电力拖动与控制 （4题）

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11-8-4、采用同步表法并车时，应在什么条件合闸比较合理？为什么一般在向“快”的方向并车？

答： 采用同步表法并车时，应在指针向“快”的方向，以较慢的速度转动，并转至距指向“同

步点”约30°（相当于时钟的分针位于11点的位置）处合闸比较合理。在向“快”的方向并车，可使带并机一旦并网后，能立即承担一定的负荷，从而避免可能出现的“逆功率”而出现跳闸。 11-8-5、同步表使用时应注意什么事项？

答： 同步表使用时应注意的事项是，必须清楚同步表是短时工作制的仪表，使用结束后应及时

将其断开，以免损坏。实际使用中，可在带并机起动且频率初步调到额定频率后，接入同步表并车；合闸以后，调好两台机的功率分配，就应及时切除同步表的连接。

11-8-6、粗同步与准同步并车在并车条件上有什么不同？是否电抗器越大越好？

答： 与准同步并车相比，粗同步并车在并车条件上较为宽松。即只要满足电压有效值相等，频

率和相位大致接近，就可通过电抗器并网合闸。粗同步并车电抗器应选择适当，若太小，并车时的冲击电流将较大，容易损坏发电机；若电抗值太大，则不利于发电机迅速拉入同步。所以，并非电抗器越大越好。

§11—9．自动准同步并车原理 （书P．185．）

11-9-1、自动并车装置的基本功能是什么？频差电压为整步能提供什么信息？

答： 自动并车装置的基本功能是：检测频差的大小和方向，并据此发出对待并机的调节信号；

当检测到满足合闸条件时，发出合闸控制信号。频差电压能为整步提供的信息有：带并机和电网之间，电压的相位差大小及其方向。调节机构可根据频差电压对待并机进行增减速调节。 11-9-2、为什么调速脉宽要与频差相匹配？

答： 调节带并机转速（频率）用的电压脉冲信号，其脉宽应与频差相匹配才能较好地达到调节

效果。频差小脉宽大，则会使调节过度，出现反复调整的调节过程；频差大脉宽小，则会出现调节不足，延长调节过程。所以，调速脉宽要与频差相匹配。 11-9-3、自动并车装置的基本输入输出信号有哪些？

答： 自动并车装置的基本输入输出信号主要有：并车请求信号；电网和带并机的电压信号。

§11—10．船舶应急发电机组 （书P．189．）

11-10-1、应急发电机组自动起动装置应具有哪些功能？

答： 应急发电机组自动起动装置应具备的功能主要有：①、能检测出主电网断电，自动延时发

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出起动应急发电机的信号；②、当起动失败，能自动延时重复起动三次；③、若三次都起动失败，则停止起动工作，发出声光报警；④、起动成功经过延时后，自动向应急电网供电；⑤、应急发电机正常运行时，能对原动机的油压、冷却水温度进行检测，发现异常时能自动发出报警信号。

11-10-2、对照图11-10-2简述ZK-135型应急发电机组自动起动装置的工作原理。

答： ZK闭合，起动电机励磁绕组F1、F2通电，油门传动杆被YD拉动在“低速”位置。当主

开关都处于断开位置，DW闭合，J1得电，经SJ1、SJ4延时，J6得电，使起动控制继电器QC通电，起动应急发电机组。若起动成功，SDJ使J4得电，YD拉动油门传动杆到“高速”位置，机组继续加速至起动结束，可以向应急电网供电。若在SJ5延时时间内，不能起动成功，SJ4断电，表明第一次起动失败，SJ4断电后，SJ5也断电，于是SJ4再次通电延时。在SJ3延时范围内，SJ4、SJ5和J6将重复动作，进行重复起动。当SJ3延时到时，若仍未起动成功，J5接通，报警系统发出声光报警信号。

§11—11．船舶蓄电池装置 （书P．192．）

11-11-1、简述蓄电池的结构及工作原理。

答： 蓄电池主要由容器、正负极板、隔板和电解液组成。充电时蓄电池正负极板通过电解液构

成通路，且把电能转换成化学能储存在极板间；若正负极板间接上电负载，储存的化学能则转换成电能，通过电解液构成的回路向电负载供电，这就是蓄电池的工作原理。 11-11-2、如何判断蓄电池的充放电程度？

答： 对于酸性蓄电池，判断充放电程度即可通过测量电池两端的电压（电势），也可通过测量

电解液的比重来实现；对于碱性蓄电池，由于冲放电不会影响电解液的比重，因而判断充放电程度只能通过测量电池两端的电压（电势）来实现了。

11-11-3、蓄电池的容量是如何定义的？

答： 蓄电池的容量通常以充足电后的蓄电池以标准形式放电到终了电压所能释放的能量来表

示。所谓“标准放电形式”是指在电解液的温度为25℃的标准温度下，以标准放电电流放电的形式。标准放电电流是指，酸性蓄电池经过10小时/碱性蓄电池经过8小时，即可完成放电的电流。 11-11-4、蓄电池的充放电方法有哪些？如何进行充电操作？

答： 蓄电池的充电方法主要有：①、 “恒压充电法”（只适用于酸性），在充电过程中，始终

保持充电电压不变；②、“恒流充电法”，在充电过程中，控制充电电压（由小到大），始终保持充电电流不变；③、“分段恒流法”，在充电初期，采用较大的电流，而到第二阶段则采用较小的电流进行充电；④、“浮充法”，蓄电池与直流电网直接并联。负载大时电网电压减小，蓄电池放电；负载小时，电网电压升高，向蓄电池充电。此外，酸/碱性蓄电池，因长期存放等原因，为了保证蓄电池能够确实充足电，就必须进行“过充电”（酸性蓄电池的过充电见书P.191），碱性蓄电池的“过充电”是在正常充电结束后，以正常充电电流的一半再充电6小时。

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蓄电池的放电方法，在船上通常是：通过转换开关，将蓄电池与低压直流负载连接进行放电，即向低压直流电网供电。

11-11-5、何为蓄电池的过充电？在什么情况下进行过充电？

答： 所谓蓄电池的过充电，是指：在电池容量严重下降的情况下，经过正常的充电过程后，再

用正常充电一半左右的电流，继续进行“超过正常充电时间”的充电。酸性蓄电池的过充电：是在书P.191，提到的“六种情况”下，经过正常的充电过程后，再用正常充电一半左右的电流，反复充、停各一个小时，直至出现“刚一接通电源，电解液就发生大量气泡”为止；碱性蓄电池的过充电，也是在电池容量严重下降的情况下，经过正常的充电过程后，再用正常充电一半左右的电流，继续再充电6小时。

§11—12．船舶接用岸电装置 （书P．194．）

11-12-1、船舶接岸电时应满足哪些条件？

答： 船舶接岸电时应满足的条件主要有：岸电与船电的电制、额定电压、额定频率相同，岸电

与船电的相序一致。此外，还应确认船舶所有发电机已脱离电网。

11-12-2、若接岸电时相序错误会引起什么后果？由什么元件检测及实现保护？

答： 若接岸电时相序错误将会引起的后果主要有：船上的所有电动机的转向将会变反，电气设

备将不能正常工作，甚至会造成损坏。接岸电时检测和确保相序正确是由相序指示器和逆序继电器来实现的。

11-12-3、负序继电器可实现哪些保护？

答： 负序继电器又称逆序继电器，它可实现的保护主要有：确保岸电接入时的相序与船上原有

相序相一致，且保证岸电不会出现缺相接入，以免造成船舶电气设备因单相运行而出现损坏。

（第十一章“解答”结束）

第十二章．船舶同步发电机的自动调节装置 （28题）

§12—1．同步发电机的电压自动调节 （书P．197．）

12-1-1、自动电压调节装置应具有哪些功能？我国《钢质海船建造及入级规范》有哪些规定？

答： 自动电压调节装置应具有的功能主要有：①、自励起压；②、符合要求的静态电压调整率；

③、符合要求的动态电压调整率；④、强行励磁；⑤、能按各发电机的容量比例合理分配无功功率。我国《钢质海船建造及入级规范》有关的相应规定为：①、发电机从空载至满载，功率因数保持额定值，主发电机的静态电压变化率应在 + 2.5 % 以内，应急发电机的静态电压变化率应在 + 3.5 % 以内；②、发电机突加或突减50% 额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）的对称

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负载时，发电机的动态电压变化率应在 + 15 % 以内，电压恢复时间不超过1.5秒；③、并联运行的交流发电机组，当负载在额定功率的20%～100% 范围内变化时，各发电机组实际承担的无功功率与按各自容量比例计算值之差不应超过发电机最大额定无功功率的 + 10 % 。 12-1-2、自动电压调节装置可分为哪几种？各有何特点？

答： 自动电压调节装置按作用原理分为：①、按电压偏差调节；②、按负载扰动调节；③、复

合调节，等三种。“按电压偏差调节”属于闭环调节系统，静态性能好、调压精度高，但动态性能较差。“不可控相复励”就是按电压偏差调节的；“按负载扰动调节”是一种前馈型调节装置，动态性能好，但静态性能较差、调压精度较低；“复合调节”是按负载和电压偏差的综合调节，它结合了两种调节的优点，是一种较理想的自动电压调节装置。

§12—2．不可控相复励恒压原理 （书P．201．）

12-2-1、不可控相复励有哪几种型式？

答： 不可控相复励的常用形式主要有：①、电流叠加相复励；②、电磁叠加相复励；③、交流

侧电势叠加相复励，等三种形式。

12-2-2、在不可控相复励自动电压调节装置中移相电抗起什么作用？用电容或电阻代替是否可

以？

答： 在不可控相复励自动电压调节装置中移相电抗所起的作用是，将发电机电压信号（滞后）

移相90°，产生自励分量电流。自励分量电流是发电机的基本励磁电流。若单独由它励磁，产生的电压为空载电压，所以又称为“空载分量”。为了和反映负载大小的“复励分量”（由电流互感器检测的分量）相叠加，“空载分量”必须滞后电压信号90°，也就是说，必须由电抗器来移相。用电容或电阻代替，则产生的电流分量不能滞后电压信号90°，也就不是“空载分量”了。因此，用电容或电阻代替是不可以的！

12-2-3、当负载电流大小或相位变化时，不可控相复励装置如何实现补偿的？

答： 当负载电流大小或相位变化时，不可控相复励装置中的“自励分量”基本不变（来不及变

化），而反映负载大小和相位的“复励分量”却已发生变化，经过叠加，发电机的励磁电流也将发生相应的变化。也就是说，发电机的励磁电流从“复励分量”的变化中得到补偿，从而使发电机电压基本维持恒定。

12-2-4、不可控相复励自动电压调节装置的参数是如何调整的？

答： 不可控相复励自动电压调节装置的参数可从两方面进行调整：①、空载时，调节移相电抗

器的电抗值或电压互感器的变比，可以调节空载电压的大小；②、调节电流互感器的变比或三绕组相复励变压器电流绕组的闸数，可以调节负载时发电机电压的大小。

12-2-5、在电势叠加的相复励自动电压调节装置中，分路电抗起什么作用？

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答： 在电势叠加的相复励自动电压调节装置中，分路电抗的作用与“电流叠加”或“电磁叠加”

中的“移相电抗器”的作用是一样的（由书P．200．式12-2-5可见，Xs与书P．198．式12-2-2的x是一样的），都是使电压信号移相90°，得到“电压分量”或“自励分量”。

§12—3．晶闸管（可控硅）自动励磁装置 （书P．204．）

12-3-1、晶闸管自动励磁装置有何特点？

答： 晶闸管自动励磁装置的特点主要有：惯性小、体积小、重量轻、成本低、易于系列化；由

于惯性小，晶闸管自动励磁装置的动态性能好。但是，它输出的电压波形不是正弦波，可对无线电设备产生干扰，而且，它的强励能力差，元件抗过电流、过电压的能力比较差。 12-3-2、晶闸管自动励磁装置由哪些基本环节组成？

答： 组成晶闸管自动励磁装置的基本环节主要有如下四个电路：①、测量比较电路；②、移相

触发电路；③、晶闸管主电路；④、起励和保护电路。

§12—4．可控相复励恒压原理 （书P．206．）

12-4-1、可控相复励自动励磁装置有哪几种型式？

答： 可控相复励自动励磁装置的型式很多，较为常用（书上介绍）的有：①、相复励变压器式；

②、移相电抗器式；③、可控电抗器分流式；④、交流侧晶闸管分流式；⑤、直流侧晶闸管分流式；等五种。

12-4-2、（可控相复励自动励磁装置）它们各自是如何实现自动调压的？

答： 要实现自动调压，就必须自动控制励磁电流。各装置的控制作用大致如下：①、相复励变

压器式可控相复励自动励磁装置采用“电磁叠加相复励”，并在“三绕组”变压器中增加一个“直流磁化绕组”，AVR通过改变“直流磁化绕组”中的电流来改变铁心的磁化程度，从而控制其它各绕组的电抗，以达到控制励磁电流的效果；②、移相电抗器式自动励磁装置中，AVR通过改变与“移相电抗器”同铁心的“直流磁化绕组” 中的电流来改变铁心的磁化程度，从而改变“移相电抗器”的电抗值，达到控制目的；③、可控电抗器分流式装置中，AVR通过控制交流侧并联的“三相饱和分流电抗器”的饱和程度，达到“分流控制”，从而实现对“自励分量”励磁电流的控制；④、交流侧晶闸管分流式装置中，AVR通过控制交流侧晶闸管的分流，实现对“自励分量”励磁电流的控制；⑤、直流侧晶闸管分流式装置中，AVR通过控制直流侧晶闸管的分流，直接控制发电机的励磁电流。

§12—5．无刷同步发电机励磁恒压系统 （书P．208．）

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12-5-1、简述无刷励磁同步发电机的特点及基本工作原理。

答： 无刷励磁同步发电机实际上是由“主同步发电机”和“转枢式交流励磁同步发电机”组成

的同轴机组。其特点主要是：去掉普通发电机励磁用的滑环和电刷，消除了因电刷火花对无线电的干扰，提高了系统运行的可靠性和安全性，减小了维护保养的工作量。无刷励磁同步发电机的基本工作原理大致为：由于“励磁机”转子电枢的电压经转子的整流元件整流后供主发电机励磁。因此，通过对“励磁机”的定子励磁绕组的励磁控制，可以控制“励磁机”转子电枢的电压，从而控制主发电机的励磁电流，进而达到控制主发电机的电压的目的。

12-5-2、书中的无刷励磁同步发电机是如何实现无功功率自动分配的？

答： 该无刷同步发电机无功功率的自动分配，是通过将并联运行发电机控制AVR工作的差动电

流互感器中的“控制绕组B”（见书P．208．图12-5-3）并联，当并联运行的发电机组无功功率分配不平衡时，“控制绕组B”之间将流过环流，进而使“控制绕组A”感生的电流不同，通过各自的AVR控制励磁电流，最终使并联运行的发电机组无功功率分配达到平衡。

§12—6．并联运行同步发电机无功自动分配 （书P．211．）

12-6-1、不可控相复励装置并联运行时为何要联接均压线？若两机组真有理想一致的下降调压特

性是否需要均压线？

答： 并联运行时联接均压线的目的是：保证并联运行机组无功功率均匀分配。 若真有理想一

致的下降调压特性，从理论上说是不需要均压线的。但实际上，即使特性一致，两机组的励磁电流瞬时值，还会因滑环接触电阻变化等原因而有差异。因此，实际还是需要均压线的。

12-6-2、并联运行机组为何要使无功功率均匀分配？无差调节特性并联机组有功分配不均时，无

功是否仍均匀分配？[注：“无差调节”原为“无差调压”。因其不稳定，故改之。]

答： 并联运行机组无功功率均匀分配的目的是：保证运行机组具有相同的功率裕量，从而使整

个电网可承担的功率裕量达到最大，以保证电网运行的可靠和安全。无差调节特性并联机组有功

分配不均时，无功仍能均匀分配。这是因为电压的调节量与电流的“无功分量”有关，与无功功率是否均匀分配无关。

12-6-3、并联运行机组间无功功率如何实现均匀分配？

答： 要使并联运行机组间无功功率实现均匀分配可以采用“均压线”来实现。对于同型同容量

的机组，由于它们的励磁特性等都相同，可以采用“直流均压线”保证机组的励磁电流相等，从而保证无功功率均匀分配；而对不同容量的机组，则可采用“交流均压线”保证励磁电流按比例分配，从而保证无功功率按比例分配。

§12—7调速器特性与并联有功分配 （书P．214．）

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12-7-1、对并联运行机组有功功率分配有何要求？

答： 对并联运行机组有功功率分配的要求主要是：“按比例均分”。我国《规范》规定：当负载

在总额定功率的20～100%范围内变化时，各发电机实际承担有功功率与按额定功率比例的计算值之差，不超过发电机额定功率的 + 10%；容量不等时，不超过最大发电机额定功率的 + 10%和最小发电机额定功率的 + 20% 。

12-7-2、并联运行机组间有功功率是否均匀分配决定于哪些因素？

答： 并联运行机组间有功功率是否均匀分配的决定因素主要有：①、并联运行机组的调速特性

应为有差特性，只有有差特性，才能稳定运行，才能谈论有功均分；②、并联运行机组调速器的调速特性斜率一致，斜率一致则可保证负载变化时有功功率均分；③、出现有功功率分配不均时，应同时进行调节（一台调大，则另一台应相应调小），才能保证调节使有功功率均分的同时，维持频率不变。

12-7-3、简述并掌握有功功率转移的方法。

答： 有功功率转移的方法大致为：将要承担更多有功功率的发电机的油门增大；同时将要卸掉

有功功率的发电机的油门减小。增大和减小的同时，保持电网电压的频率不变。直到所要求的有功功率转移结束。 12-7-4、了解调速器的工作原理。

答： （本题内容可从《船舶柴油机》等课程中了解，在此不做赘述）。

§12—8自动调频调载原理 （书P．217．）

12-8-1、简述自动调频调载装置的作用及自动调频调载的方法。

答： （1）、自动调频调载装置的作用有：①、保持电网频率恒定；②、按比例分配并联机组的

容量；③、能按要求进行负荷转移。（2）、自动调频调载的方法主要有：①、虚有差法；②、主调发电机法。船舶电网多数采用“虚有差法”。

12-8-2、自动调频调载装置由哪些环节组成？各有什么功能？

答： 自动调频调载装置的主要组成环节组成有：①、频率变换器，其作用是检测电网频差大小

和方向；②、有功功率变换器，其作用是检测各并联运行机组实际输出的有功功率；③、运算环节，其作用是计算各机组应承担的功率和判断是否需要进行调节以及调节的方向；④、调整器，其作用是根据运算环节的输出，对各机组进行调节操作。 12-8-3、简述功率变换及频率变换装置的基本工作原理？

答： （1）功率变换装置的基本工作原理大致为：检测电路的电流信号和电流与电压相量夹角

的余弦相对应的信号，将这两个信号进行“模拟量”相叠加，就可得到与有功功率相对应的信号。

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（2）频率变换装置的基本工作原理大致有：①、谐振式变换器，其原理是采用两个谐振频率不同的振荡电路，（谐振频率，一个设在45Hz，另一个设在55Hz），将两个振荡电路分别整流，然后“相减”，即可得到如书P．215．图12-8-1的ΔE = KΔf的波形信号；②、波形变换式变换器，其基本工作原理见书P．216．图12-8-2及其分析。 12-8-4、在自动调频调载装置中，调整器的功用有哪些？

答： 在自动调频调载装置中，调整器的功用主要有：①、能判断调整信号的方向，并以此进行

增或减速调整控制；②、接到调整信号时，应有适当的延时，以避开短暂的动态过程或高频干扰；③、应有一定的不灵敏区（死区），以防系统调整过于频繁。

§12—9自动分级卸载及自动增减机组 （书P．220．）

12-9-1、简述自动分级卸载装置的功能及工作原理。

答： 自动分级卸载装置是“电站自动化”装置的一部分，其作用主要是：实现在电网出现使发

电机过载的现象时，一方面保证发电机不因过载而损坏，另一方面又要保证重要负载的不间断供电的功能。其工作原理大致为：通过对电网电流进行检测，当电网电流大于设定值时但未达到瞬时跳闸保护值时，启动延时电路开始计时。第一时限到，向第一级卸载装置发出卸载指令。第一级卸载后，若电流仍未回到设定值以下，延时电路继续延时，第二时限到，向第二级卸载装置发出卸载指令。第二级卸载后，若电流仍未回到设定值以下，则使发电机主开关跳闸。 12-9-2、船舶电站自动增减机组的条件有哪些？

答： （1）船舶电站自动增加机组的条件主要有：①、电网失电；②、电力系统储备功率不足；

③、在大负载起动时，经“重载询问”功率不足后；④、机组出现故障时，解列后电网功率不足。（2）船舶电站自动减少机组的条件主要有：①、电网负荷太少，电站运行的功率裕量已超过最大裕量；②、运行机组出现非立即停车的故障时，备用机组已起动并网运行后，故障机组允许解列停车；③、运行机组出现必须立即停车的故障时，其主开关立即跳闸停车。 12-9-3、什么是重载询问？

答： 所谓“重载询问”，就是在大的负载起动时，为了避免电网因功率储备不足而出现过载保

护动作从而影响电网供电的可靠性和安全性，通过人工或自动装置向电站自动控制装置发出“是否允许起动”的询问信号。当电网功率储备充足时，允许大负载起动投入运行；当电网功率储备不足时，电站自动控制装置将发出起动备用机组的指令，只有备用机组起动、并网运行稳定后，才允许大负载起动投入运行。

12-9-4、发电机组在什么情况下自动解列？

答： 发电机组自动解列的情况主要有：①、电网负荷太少，电站运行的功率裕量已超过最大裕

量，此时，按事先设定轮到进入“备用状态”的发电机组，允许其进入自动解列程序，经过负载转移、分闸、停车，进入“备用状态”；②、运行机组出现非立即停车的故障时，备用机组已起

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动并网运行后，故障机组允许进入故障解列停车程序；③、运行机组出现必须立即停车的故障时，其主开关立即跳闸，未经许可自动进入紧急故障解列停车程序。

（第十二章“解答”结束）

第十三章．船舶电网 （11题）

§13—1．船舶电网的线制和分类 （书P．224．）

13-1-1、船舶电网可分为哪几类？

答： 船舶电网可分为：①、主电网；②、应急电网；③、小应急电网；④、弱电电网，等四类。

13-1-2、船舶电网有哪些结线方式？各有哪些特点？

答： 船舶电网的结线方式主要有两种：①、枝状结线，特点主要有：电缆总长度较小，发生故

障时，造成停电的范围较大；②、环状结线，特点主要有：可靠性高，线压降较小，但维修保养较复杂，造价较高。

13-1-3、为保证重要负载的供电，在配电方面应采取哪些措施？

答： 为保证重要负载供电，在配电方面应采取措施主要有：①、由主配电板直接供电；②、两

路馈电线供电；③、电站具有分级卸载功能；④、配电板上采用分段汇流排供电。 13-1-4、船舶应急电网和主电网一般如何联接？

答： 船舶应急电网和主电网一般的联接为：应急配电板应设联络开关经一条单独馈电线与配电

板相连。正常时，应急电网作为主电网的一部分工作，（主配电板通过应急电网向重要负载提供另一路供电）；当主汇流排断电时，联络开关自动断开，应急配电板单独向应急电网供电。 13-1-5、简述船舶电网的线制及优缺点。

答： 简述船舶电网的线制主要有：①、三相绝缘系统，特点为：单相接地时不影响三相对称，

仍可短时工作，绝缘性能相对较好，安全可靠；②、中性点接地的三相四线制，特点为：无须照明变压器，故障易找，但单相故障多，安全可靠性降低。

§13—2．船舶电缆 （书P．226．）

13-2-1、了解船舶电缆的结构及其性能。

答： 船舶电缆主要由导电芯线、电气绝缘层和防护套等三部分组成。船舶电缆的主要性能有：

传递电能和电信号，并能抵抗或减小环境的不良因素（如：油雾、盐雾、酸碱和某些热带昆虫及机械震动冲击等）对电缆的破坏。

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13-2-2、掌握船舶电缆的选择及敷设的注意事项？

答： ①、船舶电缆的选择应注意的事项主要有：选择芯线截面时应考虑电缆的发热量和线压降

等因素；选择具体型号时应考虑电缆的防护（套）应能适应其工作环境的要求。②、船舶电缆的敷设注意事项主要有：敷设时应考虑：自身的防护要求，且应不影响、干扰、破坏其它船体部件的强度外形或设备的正常工作。（本题的具体内容见书P．228．～ P．228．—— 8点、7点）。

§13—3．船舶电网的保护 （书P．228．）

13-3-1、对船舶电网一般有哪些保护？

答： 对船舶电网一般应设有：短路和过载保护，并应设有电网绝缘监测。其中，电网的过载保

护一般不专门设置，因为可利用与其相连的电气设备的过载保护来实现。此外，船舶电网接用岸电时，应设相序和断相保护。

13-3-2、船舶电网短路保护的原则有哪些？各由哪些电器元件来实现？

答： 船舶电网短路保护的原则最主要的是：应该具有较好的选择性，以保证既准确切除短路故

障点，又不造成不必要的大范围停电。此外，短路保护还可考虑避开设备同时工作的大电流冲击而造成的干扰。

船舶电网短路保护动作值的整定原则主要有：①、按时间原则的整定，主要由万能式自动空气断路器和熔断器来实现，保护装置整定的动作时间朝发电机方向逐级增大；②、按电流原则的整定，主要由装置式自动空气断路器来实现，整定的动作电流值朝发电机方向逐级增大。

13-3-3、为什么船舶电网不设单独的过载保护元件？这是否说明船舶电网不会出现过载？

答： 船舶电网的过载保护不专门设置，是因为可利用与其相连的电气设备的过载保护来实现。

各种电气设备所设的过载保护是以其额定工作电流为依据的，电路的过载就是电气设备的过载。因此完全可以用电气设备所设的过载保护来实现电网的过载保护。也就是说，船舶电网不设单独的过载保护元件，并不说明船舶电网不会出现过载。

13-3-4、如何检测电网的接地与绝缘？

答： 电网是否接地可用地气灯来检测；电网对地的绝缘电阻值，可用主配电板上用于带电测量

的兆欧表进行测量。

（第十三章“解答”结束）

第十四章．船舶照明系统 （19题）

§14—1．照明的基本概念 （书P．231．）

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