（答毕#）
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。
（答毕#）
§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。
（答毕#）
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。
（答毕#）
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。 （答毕#）
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。
（答毕#）
§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。
（答毕#） 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。 （答毕#）
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。 （答毕#）
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。 （答毕#）
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。 （答毕#）
§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。
（答毕#）
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“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。
（答毕#）
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。
（答毕#）
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。
（答毕#）
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。
（答毕#）
（第四章“解答”结束）
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。
（答毕#） 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。
（答毕#） 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。
（答毕#） 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。
（答毕#） 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。
（答毕#）
§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。
（答毕#） 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”。 （答毕#）
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。 （答毕#） 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。 （答毕#）
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。
（答毕#）
§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。
（答毕#）
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。 （答毕#）
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。
（答毕#）
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=f（I）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。 （答毕#）
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。]
（答毕#）
§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。 （答毕#）
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。 （答毕#）
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。 （答毕#）
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？