船舶电气设备及系统课后题答案1-10章

(c)电网供给的功率P1为：P1=UI=440×50=22(kW)

(e)在电枢电路内电阻上消耗的功率Ps为：

22

Ps=IRa=50×0.3763=940.8(W)

答：?电动机以转速500r/min吊起TL=0.8TN=221.544 N·m的负载，求这时串接在电枢电路上的电阻Rz约为。根据机械特性公式有Rz约为3.4773Ω；?用能耗制动和倒拉反接制等方法可使负载（TL=0.8TN）以-500r/min的转速下降，采用能耗制动方法时电枢电路的串接电阻值约为3Ω，采用能耗制动时电枢电路的串接电阻值约为10.24Ω；?当电动机以500r/min转速稳定起吊TL=0.8TN的负载时，忽然将电枢反接，并使电流不超过IN，则最后稳定下降的反向转速约为2325r/min；

?(a)电枢电路内所有串接的电阻值约为13.8542Ω，(b)轴上的转矩约为182.19N·m，(c)电网供给的功率约为22kW，(e)在电枢电路内电阻上消耗的功率

Ps约为940.8W。

【说明】：对于一台具体的直流电机，Ce=Pn/(60a)，CT= Pn/(2πa)。因此CTΦ/CeΦ=30/π≈9.55。但是题目所给的数据计算Ce和CT却出现误差（CeΦ=0.4114，CTΦN=3.64381，TN=276.93N·m，CTΦ/CeΦ≈8.8571），不能满足

上述关系（应该是：CeΦ=0.4114，CTΦN=9.55×CeΦ=3.9286，

TN=CTΦNIN=298.57N·m），这权且当做是忽略空载损耗造成的误差吧。因此，本题的解算过程仍然采用上面的计算：CeΦN=0.4114，CTΦN=3.6438，TN=276.93N·m。 答：电机将：首先进入反向起动的加速过程，然后进入反向回馈制动，并最

终稳定运行在反向回馈制动状态。具体过程如下：

答：会出现情况为：异步电动机首先进入电源反接制动过程，然后进入反向起动过程，最后进入反向回馈制动过程，并稳定运行在反向回馈制动状态，电动机转子在负载转矩的拖动下将位能转换成电能回馈给电源。具体过程如下：

8-1、交直流电磁机构的根本差异是什么？何谓恒磁链电器，何谓恒磁势电器？ 答：交直流电磁机构的差异主要体现在两个方面：铁心磁路和线圈上。 一、在铁心磁路方面：?直流电磁机构①稳定时，既不产生涡流损耗，也不产生磁滞损耗；②因此其铁心可用整块软钢制成；③属于恒磁势型电磁铁：—— 因为电源电压、导线电阻不变。?交流电磁机构①工作时磁路磁通为交变磁通，将产生包含涡流损耗和磁滞损耗的铁损耗；②因此其铁心应该采用硅钢制成，减少铁耗；③属于恒磁通型电磁铁：电源U不变时，E基本不变(线圈感应E用来平衡电源U)。

二、在线圈方面：?直流电磁机构的线圈①.导线细，匝数多，线圈电阻大，保证电流不过大；②.线圈做成细长形，紧紧靠着铁心，增加散热。?交流电磁机构的线圈①.导线粗，匝数少，线圈电阻小、电抗大；②.励磁电流（产生磁通的电流）在衔铁吸合前后变化很大：衔铁吸合前电流是吸合后电流好几倍甚至十几

33

倍。 因为，吸合前气隙大、磁阻大，要得到相同磁通，必须使励磁电流大（才能满足磁通基本不变要求）。

所谓恒磁链电器，又称为恒磁通电器，是指电器工作时磁路的磁通链不因为磁路状态的改变而有明显改变的电器，如交流电磁铁、交流接触器、交流继电器等。所谓恒磁势电器，是指电器工作时其线圈通过的电流不因为磁路状态的改变而改变的电器，如直流电磁铁、直流接触器、直流继电器等。

8-2、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。

8-3、接触器（继电器）的返回系数如何定义的？如何整定其动作值和释放值？ 答：接触器（继电器）的返回系数等于接触器（继电器）的释放值和动作值之比。

对于交流接触器（继电器），由于其电磁机构属于恒磁通型的，磁路气隙大小不影响释放值和动作值，因此调节动作值和释放值主要通过调节反力弹簧和触头弹簧进行。反力量弹簧的拉力增大，交流接触器（继电器）的释放值和动作值都增大，反之亦然；反力弹簧拉力不变时，触头弹簧弹力增大，则动作值不变，而释放值增大，反之亦然。

对于直流接触器（继电器），由于其电磁机构属于恒磁势型的，磁路磁阻的大小既影响释放值也影响动作值。若吸合之前，将气隙调大，则直流接触器（继电器）的动作值减小，将气隙调小，则直流接触器（继电器）的动作值增大。整定释放值的大小，可以通过调节非磁性垫片的厚度。非磁性垫片厚度增大，吸合磁路的磁阻增大，磁通减小，直流接触器（继电器）的释放值变大；非磁性垫片厚度减小，吸合磁路的磁阻变小，磁通增大，释放值变小。

8-4、两个同型号的交流接触器，吸引线圈额定电压为110V，能否将其串联后接到220V交流电源上？如果是直流接触器，情况如何？

答：两 个同型号的交流接触器，吸引线圈额定电压为110V，一般不能否将其串联后接到220V交流电源上。这是因为，两个交流接触器的线圈同时通电后，它们的电 磁机构一般不能同时使其衔铁吸合，未吸合的交流接触器，线圈感应电

34

动势较小，串联的线圈电路中的电流将增大，增大的电流不仅使两个线圈的铜损耗都增大，而 且还会使已经吸合的接触器磁路饱和，损耗增加其铁心损耗。此外若将两个线圈串联，则其中一个接触器出现故障，将引起另外一个接触器的线圈不能正常工作。

两 个同型号的直流接触器，吸引线圈额定电压为110V，一般也不能否将其串联后接到220V交流电源上。虽然两个直流接触器线圈同时通电，它们的电磁机构是 否同时吸合，不会影响它们的正常工作，但与交流接触器相似，将两个线圈串联，则其中一个接触器出现故障，也将引起另外一个接触器的线圈不能正常工作。因 此，不管是交流接触器还是直流接触器，一般不是不能将两个线圈串联工作的。

8-5、在线圈额定电压相同的前提下，交流电器与直流电器能否相互代用？ 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。

8-6、直流接触器线圈中串经济电阻的作用是什么？交流接触器线圈中也能串经济电阻吗？

答：直 流接触器线圈中串经济电阻的作用主要有两个：①在接触器吸合后减小线圈的电流，从而减少损耗；②延长直流接触器线圈的寿命。这是因为直流接触器的电磁机构 属于恒磁链(磁通)型，恒磁链(磁通)型电磁机构动作后，磁路的磁阻减小，吸力增大，此时可以减小直流接触器线圈的电流，从而减小电磁机构产生的磁势和吸 力。这样不仅能减少损耗而且可延长线圈的寿命。

交 流接触器线圈是不能串经济电阻的。这是因为，交流接触器的电磁机构属于恒磁通型的，不论是否吸合，电磁机构产生的磁通都是恒定不变的，若在其吸合时串入经 济电阻，交流接触器线圈的电流将减小，产生的电磁吸力也将减小，将造成其衔铁因电磁吸力不足而产生振动，严重时将造成交流接触器不能正常动作。

35

8-7、交流接触器在使用中线圈严重发热，经检查线圈额定电压符合要求，是什么原因？

答：交 流接触器在使用中线圈严重发热，经检查线圈额定电压符合要求，则其主要原因有：①铁心硅钢片的片间绝缘性能下降，铁损耗增加；②交流接触器铁心与衔铁的吸 合面存在污物，衔铁吸合后与铁心之间存在较大的气隙较大，而由于交流接触器的电磁机构属于恒磁通型，气隙大将使励磁电流增大，从而使线圈严重发热；③交流 接触器的工作环境温度偏高，接触器损耗产生的热量散发不良；④此外，接触器反力弹簧和触头弹簧作用力过强，也会引起衔铁吸合不紧密，从而造成线圈发热增 加。

8-8、电动机的保护线路中已经设置熔断器，为什么还要装热继电器？而热继电器为什么至少要在电机定子的两相中安放，一相或三相都放行吗？

答：电 动机的保护线路中熔断器主要是作为电动机短路保护用的，由于电动机起动电流是其额定电流的4～7(或5～8)倍，为了保证短路保护的可靠性，熔断器的额定 电流为电动机额定电流的1.5～2.5倍。这样既可达到保护电动机的短路又可避开起动时的影响。但若由于某种原因，电动机出现小于1.5倍额定电流的轻度 过载，熔断器将长期不能熔断，而电动机则会因为过载使其绕组温度超过最高允许温度而损坏绝缘。也就是说，电动机的保护线路中的熔断器只能起短路保护或程度 较重的过载保护，而不能起轻度过载或过热保护。因此，要保证电动机的可靠运行，还必须装热继电器进行过载保护。

在 电机定子的至少两相中安放热继电器不仅可以达到过载保护的目的，同时还可作为电动机缺相运行的保护。只有在至少两相中安放热继电器才能保证不管哪一相缺 相，热继电器都能检测到过电流，从而实现缺相保护。若只在一相装有热继电器，则在恰巧该相发生缺相，另外两相的电流增大，而缺相的电流为0，热继电器就不 能检测的过载电流，也就不能达到缺相保护的目的。在三相都装有热继电器，同样可以检测到电动机缺相的过载电流，因此是可以既达到过载保护还能够完成缺相保 护的。

应 该说明的是，早期的热继电器中双金属片的生产工艺等水平较为落后，双金属片的成本较高，因此早期的热继电器是单相式的，可以每相单独安装。而随着生产工艺 等水平的提高，目前双金属片的生产成本较低，现在的热继电器大多是三相式的，也就是说，现在的热继电器基本上是在每一相都装有作为检测元件的双金属片的。

8-9、交流磁力起动器中为什么要有“自锁”环节？“自锁”环节失灵将发生什么现象？

答：交流磁力起动器中“自锁”环节的功能有两个：①实现连续运行控制，②与接触器或电压继电器的线圈配合，完成失压或欠压保护功能。

“自锁”环节失灵时，若“自锁”触头不能闭合，交流磁力起动器就不能实

36