船舶电器总思考题及答案Word文档下载推荐.docx
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哪些因素会引起剩磁的减弱甚至消失？
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？
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。
（答毕#）
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？
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？
∵气隙大磁导率为μ0，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？
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？
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？
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？
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？
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？
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。
（答毕#）（第一章“解答”结束）
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？
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？
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。
2-1-3、变压器的运行管理应注意哪些最基本的事项？
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？
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？
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？
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？
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．，）
2-3-1、三相变压器若有一个绕组首尾端接反能否供电？
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？
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？
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？
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”。
（答毕#）
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？
aA
x
XX
图3、
A
a
Xx
图2、
图1、
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、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？
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？
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？
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；
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。
（答毕#）（第二章“解答”结束）
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？
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？
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，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？
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？
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。
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？
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。
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？
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？
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？
因为异步电动机额定转差率ｓｎ=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？
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？
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：
f2=s·
f1。
转子不动时，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。
3-3-3、转子电路的感应电势E2如何随转子的转速而变？
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？
若设：
转子不动时转子漏抗X2O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？
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？
电磁转矩与电流的关系可表示为：
Ｔ＝ＫTΦI2Cosφ2（见书P．32．式3-4-1）；
由式可见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=
=
；
I2=
（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）2+（ｓX20）2]。
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？
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，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？
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？
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？
在额定负载范围内，转差率很小，转子漏抗的影响很小。
此
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