打印船舶电气部分简答题及答案.doc

1、变压器空载时，原边加额定电压，虽然原边电阻中r1很小，可空载电流并不大，为什么？
答：变压器空载运行时，从电源输入的电流主要在铁心磁路中产生交变的主磁通，交变的主磁通在原边绕组将感应幅值接近电源电压的反电势，且与电源电压的实际相位几乎相反。原边绕组上的反电势作用是与电源电压相平衡，使加在原边绕组电阻r1中电压很小。因此，虽然r1很小，但空载电流并不大。
2、直流电机有哪些主要部件？各部件分别起什么作用？
    答：直流电机的基本组成为定子和转子两部分。定子主要由主磁极、换向极、机座、端盖和电刷装置等组成，转子则由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。
    定子上的主磁极是用来产生直流电机主磁场的；换向极则用于改善换向，减少因电磁原因而引起的电刷火花；机座和端盖是直流电机的固定支撑和防护部件，同时机座还是磁路的一部分。电刷装置是定子上的一个主要部件，其主要作用是将直流电机电枢绕组与外部电路连接起来。
    转子的电枢铁心与主磁极铁心、机座等组成直流电机的磁路，且用于嵌放电枢绕组；电枢绕组的作用是用以感应电动势和通过电流，它是实现机电能量转换的重要部件；换向器是直流电机的一个典型部件，与电刷装置配合起“机械整流器”的作用，可将电枢绕组中的交流电量（感应电动势、电流）变换为电刷两端的直流电量（电压、电流），或者将电刷两端的直流电量变换为电枢绕组中的交流电量。转子的转轴是支撑整个转子的部件，风扇则起通风散热的作用。
3、什么叫转差率？如何根据转差率判断异步电动机的运行状态？
答：所谓转差率，就是转差的比率，是转子转速与气隙旋转磁场之间的转差与气隙旋转磁场的相对比率。其定义式为s=(n0-n)n0。根据转差率可以判断异步电动机转子与气隙旋转磁场的关系，从而判断异步电动机的运行状态，具体如下：
当s＜0时，n＞n0，异步电动机处于发电（即第七章介绍的回馈或再生）制动状态；
当s=0时，n=n0，异步电动机处于理想空载运行状态；
当0＜s＜1时，n＜n0，异步电动机处于电动运行状态；
当s=1时，n=0，异步电动机处于堵转状态，或者电动机起动的瞬间；
当s＞1时，n＜0，异步电动机处于反接制动运行状态
4、 三相异步电动机正常运行时，如果转子突然被卡住而不能转动，试问这时电动机 的电流有无变化？对电动机有何影响？
答：如果转子突然卡住，转子感应电动势将突然增大，致使转子电流突然增大，产生较大的电流冲击和机械力矩的冲击。而根据磁势平衡关系知，转子电流增大定子电流也将增加，电机定、转子绕组的铜损耗增加，时间稍长绕组将过热，若保护装置不动作则可能烧毁绕组。
5、有些三相异步电动机有380/220V两种额定电压，定子绕组可以连接成星形，也可连接成三角形。试问在什么情况下采用何种连接方法？
答：三相异步电动机有两种额定电压380/220V时，一般同时标注其连接形式为Y/△。因为对于已经出厂的异步电动机，其磁路的磁通与相绕组感应的电动势基本确定，也就是说定子一相绕组的耐压已经确定。但三相绕组采用Y或△连接形式，电机线间电势有不同的数值。因此，当三相异步电动机标出的额定电压380/220V时，说明其定子一相绕组的额定电压为220V。当异步电动机定子三相绕组采用Y连接时，其额定电压为380V；当异步电动机定子三相绕组采用△连接时，其额定电压为220V。
6、同步发电机在对称负载下运行时，气隙磁场由哪些磁势建立，它们各有什么特点？
答：转子直流励磁磁动势（机械旋转磁场磁动势）和电枢磁动势（电气旋转磁场磁动势），两个磁动势在气隙中叠加，形成新的气隙磁动势（合成磁动势）。
励磁磁动势是由直流励磁电流产生的，与转子没有任何相对运动，其磁通路径与磁极的轴线重合，主要是铁磁材料构成，磁路的磁阻相对较小。
电枢磁动势是由发电机负载后电枢绕组的交流电流产生的，虽然稳定运行时与转子也没有相对运动，但一般磁通路径不能保证与磁极的轴线重合，即存在一定的夹角。而且随着负载性质的不同，这个夹角也会发生变化。因此，分析电枢磁动势的作用时，不能简单地以其磁路参数进行分析，而应该将其分解成直轴和交轴两个方向上的磁通分量，然后再分别进行分析。
7、什么是同步发电机电枢反应？电枢反应的效应由什么决定？
答：同步发电机负载时，三相电枢绕组流过三相对称电流，产生电枢旋转磁场，使气隙合成磁场的大小和位置发生变化。电枢绕组产生的磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。有了电枢反应，同步发电机气隙中的磁场就由转子磁场和电枢磁场共同产生。电枢反应的性质（交磁反应、直轴增磁反应或直轴去磁反应）与这两个磁场在空间的相对位置有关，也就是与负载电动势和电枢电流间的夹角（内功角）有关，其实质是与负载的性质有关。
8、功角q在时间上及空间上各表示什么含义？功角q改变时，有功功率如何改变？无功功率会不会变化？为什么？
答：在时间上，功角是空载电势与电压之间的夹角；在空间上，功角是指主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角。
当电网电压U、频率f恒定（即，参数Xd, Xq为常数），励磁电流产生的空载电动势E0不变时，由同步电机的功角特性可知，在稳定运行区内，功角越大，输出的有功功率也将越大；功角减小，则输出的有功功率减小。有功功率与功角的章县成正比。
由于同步发电机输出的有功功率还可用公式P=UIcosj表示，而若改变有功输出时保持励磁电流不变，则发电机的端电压不变，P改变则Icosj，Isinj和无功功率Q=UIsinj也将同时改变。也就是说，功角q改变时有功功率将会改变，同时无功功率也将改变。

9、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？
    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。由于切割励磁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。
10、对恒转矩及恒功率的变极调速，分别应配以何种负载特性比较合理？为什么？
    答：对恒转矩变极调速应配以恒转矩负载特性比较合理，对恒功率的变极调速应配以恒功率负载特性比较合理。
    因为，对于恒转矩变极调速，调速前后电机产生的最大电磁转矩不变，配以恒转矩负载特性，既可以防止低速时负载转矩超过电机的额定转矩造成过载，又可避免高速时负载转矩大大小于额定电磁转矩，造成不必要的功率浪费。
    而对于恒功率的变极调速，调速前后电机所允许输出的功率不变，配以恒功率负载特性，既可以防止高速时输出的负载功率超过电机所允许输出的功率，又可避免低速时负载转矩小于电机的额定转矩很多，输出的功率大大小于电机的额定功率，造成不必要的功率浪费。
11、交流接触器运行中噪声很大是什么原因？如何消除？
答：交流接触器运行中噪声很大的原因主要有：①铁心中的短路环断裂，②反力弹簧拉力过 大，③线圈电压太低等。
    ①对于短路环断裂造成的噪声，消除方法是将短路环重新焊接装好。②对于反力弹簧拉力过大造成的噪声，消除方法是正确调整反力量弹簧的作用力。③对于线圈电压太低造成的噪声，消除方法是将线圈电压调节到额定电压即可。
12. 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：在 线圈额定电压相同的前提下，交流电器与直流电器不能相互代用。因为交流电器工作在交流电时，其电抗较大。为了保证有足够的励磁电流，交流电器线圈的匝数较 少、线径较细。若将其接到相同电压的直流电源上，则由于线圈的电抗在直流电作用下不复存在，只剩下较小的电阻。因此，若将交流电器与直流电源连接，则交流 电器的电流将大大地超过额定电流，使交流损坏。
    而直流电器的线圈在直流电路中没有电抗，为了保证通过线圈的电流不会太大，直流电器线圈的匝数较多、线径较细。若将 其接到相同电压的交流电源上，则由于匝数较多的线圈在交流电源的作用下存在较大的电抗，再加上直流线圈线径较细、电阻较大则流过线圈的电流将比接交流电时 小很多，线圈产生的电磁吸力将严重不足，不能克服反力弹簧的作用力使电器的传动机构正常工作。因此，在线圈额定电压相同的前提下，交流电器与直流电器是不 能相互代用的。
13、船舶起货机对电力拖动有哪些要求？如何满足？
    答：船舶起货机对电力拖动的要求主要分四个方面：⑴提高生产率方面的要求，⑵对调速范围的要求，⑶对电动机的要求，⑷对控制电路的要求。
    ⑴提高生产率方面的要求主要有：①提高空钩速度，②选用飞轮惯量GD2小的电动机以缩短电动机的起动和制动时间。
    ⑵对调速范围的要求主要是要求起货机的调速范围大：①一般直流起货机调速性能良好，调速范围为10:1；②交流起货机的调速性能不如直流起货机好，但为了满足起货的调速要求，调速范围一般应在为7:1。
    ⑶对电动机的要求主要有：①必须选用防水式、重复短期工作制的电动机以适应甲板工作条件，②电动机应该具有起动力矩大而机械特性软的特点，以满足轻载高速，重载低速，耐冲击负载等实际工作需要。③直流起货机的电动机一般采用积复励电动机，交流起货机的电动机一般采用深槽式(或双笼式)的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线式异步电动机，对于采用变流机组的G-M系统起货机，要求机组中的发电机为具有差复励绕组的直流发电机，以保证机组中直流电动机遇到冲击性负载、电枢绕组出现大电流时，直流发电机的电压能够迅速下降，从而保证整个机组的电机不会因为过载而损坏。

    ⑷电动起货机对控制电路的要求主要有：①采用三档调速控制，并能实现正反转运行，②对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压欠压、缺相保护环节等，③采用主令控制器实现运行操作，以保证起货机操作灵活，工作可靠，④电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置风道的风门对风机和起货电动机之间的联锁控制，⑤设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时起动控制，以防止快速操作引起电动机过大的冲击电流以及起货机过大的机械冲击，⑥从高速档回零档停车时设置有三级自动制动控制：电气制动（再生制动）、电气与机械联合制动以及机械制动，⑦对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载不上高速的控制环节，⑧设置“逆转矩”控制环节，以防电动机出现中、高速电源反接制动，⑨设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物自由跌落”的保护，如：绕组先通电刹车后打开；换档时保证至少有一个绕组通电，以防刹车松开时电动机的电磁转矩为0使货物自由跌落，⑩设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、高速档堵转的保护。