2025年电厂电动机试题及答案

2025年电厂电动机试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某电厂6kV异步电动机额定功率为1250kW，额定电压6kV，额定电流148A，功率因数0.89，其效率约为（）。A.88%B.91%C.94%D.97%2.电厂高压电动机定子绕组常用的绝缘等级为（）。A.A级B.B级C.F级D.H级3.异步电动机启动时，转子绕组感应电流的频率（）。A.等于定子电流频率B.远高于定子电流频率C.远低于定子电流频率D.为0Hz4.某380V低压电动机采用星三角降压启动，其启动电流约为全压启动的（）。A.1/3B.1/√3C.2/3D.√3倍5.电动机轴承温度异常升高，最可能的原因是（）。A.电源电压偏高B.绕组匝间短路C.轴承润滑脂过多或过少D.转子动平衡偏差6.电厂电动机装设的低电压保护，其动作时限通常整定为（）。A.0.5sB.2sC.5sD.10s7.测量6kV电动机定子绕组绝缘电阻时，应使用（）兆欧表。A.500VB.1000VC.2500VD.5000V8.异步电动机运行中，若转子导条断裂，最可能出现的现象是（）。A.定子电流稳定B.振动值周期性波动C.轴承温度骤降D.功率因数显著升高9.电动机冷却方式为“IC411”，其中第二个“1”表示（）。A.内部冷却介质循环方式B.外部冷却介质循环方式C.冷却介质类型D.防护等级10.某电动机额定转速为2980r/min，其极对数为（）。A.1B.2C.3D.4二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.异步电动机的转差率越大，转子感应电动势越小。（）2.电动机长期过载运行会导致绝缘加速老化。（）3.高压电动机的轴承一般采用润滑脂润滑，低压电动机多采用润滑油润滑。（）4.电动机启动时，定子绕组的启动电流与电源频率成反比。（）5.同步电动机需要借助启动绕组实现异步启动。（）6.电动机绝缘电阻测量前，需先对绕组充分放电。（）7.电动机运行中，若定子三相电流不平衡度超过10%，应立即停机检查。（）8.采用变频调速的电动机，其绕组绝缘需考虑高频谐波的影响。（）9.电动机的效率随负载率降低而升高。（）10.电动机的热过载保护应按额定电流整定，与启动电流无关。（）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述异步电动机的发热与冷却过程，并说明影响其温升的主要因素。2.列举电厂高压电动机定子绕组常见故障类型及对应的检测方法。3.分析电动机轴承异响的可能原因及处理措施。4.说明电动机低电压保护的作用，并解释其延时动作的必要性。5.对比鼠笼式异步电动机与绕线式异步电动机的启动特性，说明各自适用场景。四、计算题（每题8分，共24分）1.某380V低压电动机额定功率为55kW，额定效率90%，功率因数0.85，求其额定电流（保留两位小数）。2.一台6kV电动机额定电流120A，启动电流倍数为6倍，采用热过载继电器保护，若可靠系数取1.2，返回系数取0.9，计算热过载继电器的动作电流整定值。3.某电动机定子绕组直流电阻测量结果：U相0.12Ω，V相0.13Ω，W相0.125Ω，判断三相电阻不平衡度是否合格（要求不超过2%），并计算具体数值。五、案例分析题（每题8分，共16分）案例1：某电厂引风机电动机（6kV，2000kW）启动时，定子电流瞬间升至800A（额定电流230A），约2秒后保护动作跳闸，未发出具体报警信号。试分析可能原因及排查步骤。案例2：某循环水泵电动机（380V，160kW）运行中轴承温度持续升高至95℃（正常≤80℃），伴随轻微异响。检测发现轴承润滑脂无明显变质，振动值在标准范围内。试分析可能原因及处理措施。答案及解析一、单项选择题1.B解析：效率η=P2/(√3UIcosφ)=1250/(1.732×6×148×0.89)≈0.91，即91%。2.C解析：电厂高压电动机因运行环境温度较高，通常采用F级绝缘（允许温度155℃）。3.B解析：启动时转子转速为0，转差率s=1，转子电流频率f2=sf1=f1（定子频率50Hz），远高于正常运行时的f2=sf1（约1~3Hz）。4.A解析：星三角启动时，定子绕组相电压为全压的1/√3，启动电流与电压成正比，故线电流为全压启动的1/3。5.C解析：轴承润滑脂过多会导致散热不良，过少会加剧摩擦，均会引起温度升高；电源电压偏高主要影响绕组发热，匝间短路会导致定子电流异常，动平衡偏差主要引起振动。6.B解析：低电压保护用于防止电动机在电源恢复时自启动导致母线电压过低，时限通常整定为2~3s，避开电压暂降。7.C解析：6kV电动机属于高压设备，绝缘电阻测量需用2500V兆欧表（500V用于低压，1000V用于380V设备）。8.B解析：转子导条断裂会导致转子电流周期性变化，引起电磁转矩波动，表现为振动值周期性波动；定子电流会出现摆动，功率因数可能降低。9.B解析：IC411中，第一位“4”表示冷却介质为空气，第二位“1”表示内部自循环（转子自带风扇），第三位“1”表示外部自循环（机壳外风扇）。10.A解析：同步转速n0=60f/p≈2980r/min（接近3000r/min），故p=1（f=50Hz时，n0=3000r/min）。二、判断题1.×解析：转差率s越大，转子感应电动势E2=sE20越大（E20为启动时电动势）。2.√解析：过载会导致绕组电流超过额定值，铜损增加，温度升高，加速绝缘老化。3.×解析：高压电动机多采用稀油润滑（如滑动轴承），低压电动机多采用脂润滑（如滚动轴承）。4.√解析：启动电流Ist≈(4.5~7)In，与电源频率f成反比（感抗X=2πfL，频率降低，电抗减小，电流增大）。5.√解析：同步电动机无启动转矩，需通过转子上的阻尼绕组（启动绕组）产生异步转矩实现启动。6.√解析：测量前放电可避免绕组存储的电荷损坏兆欧表或造成人员触电。7.√解析：三相电流不平衡度超过10%可能由绕组故障、电源缺相或接触不良引起，需停机排查。8.√解析：变频器输出的高频谐波会导致绕组绝缘承受更高的电压上升率（dv/dt），需采用耐电晕绕组。9.×解析：电动机效率在负载率70%~100%时最高，负载率过低时铁损占比增加，效率下降。10.×解析：热过载保护需避开启动电流，整定值一般为(1.1~1.2)In，与启动时间有关（启动时间长时需增大整定值）。三、简答题1.发热过程：电动机运行中，定子绕组铜损（I²R）、转子绕组铜损、铁芯涡流及磁滞损耗（铁损）、机械摩擦损耗（风摩损耗）均会转化为热量，导致温度升高。冷却过程：热量通过绕组、铁芯传递至机壳，再通过空气（或冷却水）对流、辐射散失。影响温升的因素：负载率（负载越大，铜损越高）、环境温度（散热条件）、冷却介质流量（如风扇故障、冷却器堵塞）、绝缘材料导热性。2.常见故障类型及检测方法：①匝间短路：定子电流增大、局部过热；检测方法：直流电阻测试（三相不平衡）、匝间耐压试验。②接地故障（绕组对壳绝缘低）：泄漏电流增大，可能引起保护动作；检测方法：绝缘电阻测量（吸收比、极化指数）、直流耐压试验。③绕组断路：电动机无法启动或运行中跳闸；检测方法：万用表测量三相通断，电流法（断电后测各相电阻）。④接头松动：局部发热、振动增大；检测方法：红外测温（接头温度异常）、外观检查（氧化、变形）。3.轴承异响可能原因：①润滑不良：润滑脂不足或变质（有杂质），导致金属摩擦声（尖锐异响）。②轴承磨损：滚道或滚动体出现点蚀、裂纹，产生周期性撞击声。③轴承安装不当：内圈或外圈过盈不足（跑内圈/跑外圈），发出“嗡嗡”摩擦声。④轴电流腐蚀：电流通过轴承产生电蚀坑，导致异响伴随温度升高。处理措施：①检查润滑脂量（补充或更换，按厂家标准）；②测量轴承振动值（若超标需解体检查）；③检查轴承与轴、端盖的配合间隙（过盈不足时需修复或更换）；④检测轴电压（超过0.5V时加装绝缘轴承或接地碳刷）。4.低电压保护作用：当电源电压降低至额定值的60%~70%时，电动机电磁转矩大幅下降（与电压平方成正比），可能堵转烧毁；同时，多台电动机自启动会导致母线电压进一步降低，影响重要负荷。延时动作必要性：避开电源短时波动（如雷击、短路故障切除后的电压恢复），防止误跳闸；一般延时0.5~2s，确保电压无法恢复时再跳闸。5.启动特性对比及适用场景：①鼠笼式：启动电流大（5~7倍In），启动转矩小（1~2倍Tn）；结构简单、维护方便，适用于轻载启动（如风机、水泵）。②绕线式：通过转子串电阻/频敏变阻器，可降低启动电流（2~3倍In），提高启动转矩（2~3倍Tn）；结构复杂、需维护滑环，适用于重载启动（如破碎机、球磨机）。四、计算题1.额定电流I=P/(√3Uηcosφ)=55000/(1.732×380×0.9×0.85)≈103.25A2.热过载继电器动作电流Iop=Krel×In/Kre=1.2×120/0.9=160A（需避开启动电流，整定值一般为1.1~1.2倍In，此处按公式计算）3.三相电阻平均值Rav=(0.12+0.13+0.125)/3≈0.125Ω最大偏差相V相：(0.13-0.125)/0.125×100%=4%＞2%，不合格。五、案例分析题案例1：可能原因及排查步骤：可能原因：①电动机启动转矩不足（如转子导条断裂、负载卡阻）；②保护装置误动作（过流保护整定值偏低、电流互感器故障）；③电源问题（电压偏低、三相不平衡）；④定子绕组故障（匝间短路导致启动电流异常）。排查步骤：①检查引风机机械部分（盘车测试，确认无卡阻）；②测量电源电压（6kV母线三相电压是否平衡，是否低于5.7kV）；③检测电动机绝缘电阻（定子绕组对地及相间绝缘，应≥600MΩ）；④测试定子绕组直流电阻（三相不平衡度应≤2%）；⑤检查保护装置定值（过流保护时限是否与启动时间匹配，CT变比是否正确）。案例2：可能原因及处理措施：可能原因：①轴承游隙过小：安装时过盈量过大，导致滚动体与滚道挤压发热；②冷却不良：轴承室散热片积灰、冷却风路堵塞；③润滑脂型号不符：高温下