《電機(jī)設(shè)計(jì)》(陳世坤)課后習(xí)題答案(期末復(fù)習(xí)資料)(2)

1、電機(jī)設(shè)計(jì)第一章1. 電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)是什么？ 答：電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（功率、電壓、 轉(zhuǎn)速）與技術(shù)要求（效率、參數(shù)、溫升、機(jī)械可靠性） ，結(jié)合技 術(shù)經(jīng)濟(jì)方面國(guó)家的方針政策和生產(chǎn)實(shí)際情況，運(yùn)用有關(guān)的理論和 計(jì)算方法， 正確處理設(shè)計(jì)時(shí)遇到的各種矛盾， 從而設(shè)計(jì)出性能好、 體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、 制造和使用維修方便的先進(jìn)產(chǎn)品。2. 電機(jī)設(shè)計(jì)過程分為哪幾個(gè)階段？ 答：電機(jī)設(shè)計(jì)的過程可分為：準(zhǔn)備階段：通常包括兩方面內(nèi)容：首先是熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，收 集相近電機(jī)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料， 并聽取生產(chǎn)和使用單位的 意見與要求； 然后在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ) 上，編制技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)

2、建議書。電磁設(shè)計(jì)： 本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定， 參照生 產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 通過計(jì)算和方案比較， 來確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁 性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算電磁性能。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，零部件 尺寸，加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機(jī)械計(jì) 算、通風(fēng)計(jì)算和溫升計(jì)算。3. 電機(jī)設(shè)計(jì)通常給定的數(shù)據(jù)有哪些？ 答：電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)給定下列數(shù)據(jù)：(1) 額定功率(2) 額定電壓(3) 相數(shù)及相同連接方式(4) 額定頻率(5) 額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速(6) 額定功率因數(shù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通常給定 (1) (5) ；同步電機(jī)通常給定 (1) (6) ； 直流電機(jī)通常給定

3、(1)(2)(5)第二章1. 電機(jī)常數(shù) CA和利用系數(shù) KA的物理意義是什么？答： CA：大體反映了產(chǎn)生單位計(jì)算轉(zhuǎn)矩所消耗的有效材料(銅鋁 或電工鋼)的體積，并在一定程度上反映了結(jié)構(gòu)材料的耗用量。 KA：表示單位體積的有效材料所能產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，它的大小反 映了電機(jī)有效材料的利用程度。2. 什么是主要尺寸關(guān)系式？根據(jù)它可以得出什么結(jié)論？答：主要尺寸關(guān)系式為：D lpe'f n' K 6.K1 AB ，根據(jù)這個(gè)關(guān)系式ppKNmKdp AB得到的重要結(jié)論有 : 電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率 P和轉(zhuǎn)速 n之比 p 或計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T所決定；電磁負(fù)荷 A和 B不變時(shí)，相同 n功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速

4、較高的，尺寸較?。怀叽缦嗤碾姍C(jī)，轉(zhuǎn)速較 高的，則功率較大。這表明提高轉(zhuǎn)速可減小電機(jī)的體積和重量； 轉(zhuǎn)速一定時(shí)，若直徑不變而采取不同長(zhǎng)度，則可得到不同功率 的電機(jī)；由于計(jì)算極弧系數(shù)p' 錯(cuò)誤! 未找到引用源。、 波形系數(shù) KNm與繞組系數(shù) Kdp 的數(shù)值一般變化不大，因此電機(jī)的主要尺寸 在很大程度上和選用的電磁負(fù)荷 A和 B錯(cuò)誤! 未找到引用源。 有 關(guān)。電磁負(fù)荷選得越高，電機(jī)的尺寸就越小。3. 什么是電機(jī)中的幾何相似定律？為何在可能情況下，總希望用 大功率電機(jī)來代替總功率相等的小功率電機(jī)？為何冷卻問題對(duì) 于大電機(jī)比對(duì)小電機(jī)更顯得重要 ?答：在轉(zhuǎn)速相同的情況下， 當(dāng) Da=la =ha

5、=ba =下， G Cef PDb lb hb bbP' P' P'1p' 431' 1 p p 4 即當(dāng) B和 J 的數(shù)；值保持不變時(shí)，對(duì)一系列功率遞P' 增，幾何形狀相似的電機(jī)，每單位功率所需有效材料的重量G、成本 Cef及產(chǎn)生損耗 p 均與計(jì)算功率的 1次方成反比。用大功率4 電機(jī)代替總功率相等的數(shù)臺(tái)小電機(jī)的原因是隨著單機(jī)容量的增 加，其有效材料的重量 G、成本 Cef和損耗 p 的增加要慢，其有 效材料的利用率和電機(jī)的效率均將提高，因此用大功率電機(jī)代替 總功率相等的數(shù)臺(tái)小電功率機(jī)。冷卻問題對(duì)大功率電機(jī)比對(duì)小功率電機(jī)更顯得重要的原因是電機(jī)損

6、耗與長(zhǎng)度 l 的立方成正比，而 冷卻表面卻與長(zhǎng)度的平方成正比。功率上升，長(zhǎng)度變長(zhǎng)，損耗增 加大于冷卻的增加。 為了使溫升不超過允許值， 隨著功率的增加， 要改變電機(jī)的通風(fēng)和冷卻系統(tǒng)，從而放棄它們的幾何形狀相似。4. 電磁負(fù)荷對(duì)電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性有何影響？電磁負(fù)荷選用時(shí) 要考慮哪些因素？答：當(dāng) p 一定，由于 p' 錯(cuò)誤! 未找到引用源。，KNm，Kdp變化不大， n則電機(jī)主要尺寸決定于電磁負(fù)荷。生產(chǎn)固定效率的電機(jī)，若其電 磁負(fù)荷越高，電機(jī)的尺寸將越小，重量越輕，成本越低，經(jīng)濟(jì)效 益越好。電磁負(fù)荷選用常需要考慮制造運(yùn)行費(fèi)用，冷卻條件，所 用材料與絕緣等級(jí)，電機(jī)的功率，轉(zhuǎn)速等。5. 若 2

7、 臺(tái)電機(jī)的規(guī)格，材料結(jié)構(gòu)，絕緣等級(jí)與冷卻條件都相同， 若電機(jī) 1 的線負(fù)荷比電機(jī) 2 的線負(fù)荷高，則 2 臺(tái)電機(jī)的導(dǎo)體電流 密度能否選得一樣，為什么？答：不能選的一樣，因?yàn)椋簭?qa=AJ 式子上看， A1>A2 由題中可 知1=2，q1=q2，所以 J1<J2。即電機(jī) 1 的電流密度須選得低一些。6. 什么是電機(jī)的主要尺寸比？它對(duì)電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性有何影 響？l ef答：主要尺寸比 ef （電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度與極距之比 ），若 D2l ef 不變而較大：（1）電機(jī)將較細(xì)長(zhǎng)，即 l ef 較大而 D 較小。繞組端部變得較短， 端部的用銅（鋁）量相應(yīng)減小，當(dāng)仍在正常范圍內(nèi)時(shí)，可提高 繞

8、組銅（鋁）利用率。端蓋，軸承，刷架，換向器和繞組支架等 結(jié)構(gòu)部件的尺寸較小，重量較輕。因此單位功率的材料消耗少， 成本較低。（ 2）電機(jī)的體積不變，因此鐵的重量不變，在同一磁通密度下 基本鐵耗也不變。但附加鐵耗有所降低，機(jī)械損耗則因直徑變小 而減小。再考慮到電流密度一定時(shí)，端部銅（鋁）耗將減小，因 此，電機(jī)中總損耗下降，效率提高。（3）由于繞組端部較短，因此端部漏抗減小。一般情況下總漏 抗將減小。（4）由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，在采用氣體作為冷卻介質(zhì)時(shí)，風(fēng)路加長(zhǎng)， 冷卻條件變差，從而導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度增大（5）由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，線圈數(shù)目較粗短的電機(jī)較少，因而使線圈 制造工時(shí)和絕緣材料的消耗減小。但電機(jī)沖

9、片數(shù)目增多，沖片沖 剪和鐵芯疊壓的工時(shí)增加，沖模磨損加?。煌瑫r(shí)機(jī)座加工工時(shí)增 加，并因鐵芯直徑較小， 下線難度稍大， 而可能使下線工時(shí)增多。（ 6）由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與圓周速度較小，這對(duì)于 轉(zhuǎn)速較高或要求機(jī)電時(shí)間常數(shù)較小的電機(jī)是有利的。7. 電機(jī)的主要尺寸是指什么？怎樣確定？ 答：電機(jī)的主要尺寸是指電樞鐵芯的直徑和長(zhǎng)度。 對(duì)于直流電機(jī)， 電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對(duì)于一般結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)，p' 則是指定子內(nèi)徑。 電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速之比 或 n計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T 所決定。確定電機(jī)主要尺寸一般采用兩種方法，即計(jì) 算法和類比法。 計(jì)算法： 選取合理的電磁負(fù)荷求得 D2l

10、 ef ；選適當(dāng)?shù)闹饕叽绫?分別求得主要尺寸 D和 l ef；確定交流電機(jī)定子外徑 D1，直 流電機(jī)電樞外徑 Da，對(duì)電樞長(zhǎng)度進(jìn)行圓整，并對(duì)外徑標(biāo)準(zhǔn)化。 類比法：根據(jù)所設(shè)計(jì)的電機(jī)的具體條件（結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)和工藝等） ，參照已生產(chǎn)過的同類型相似規(guī)格電機(jī)的設(shè) 計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接初選主要尺寸及其他數(shù)據(jù)。8. 何謂系列電機(jī)，為什么電機(jī)廠生產(chǎn)的大多是系列電機(jī)？系列電 機(jī)設(shè)計(jì)有哪些特點(diǎn)？ 答：系列電機(jī)指技術(shù)要求，應(yīng)用范圍，結(jié)構(gòu)型式，冷卻方式，生 產(chǎn)工藝基本相同，功率及安裝尺寸按一定規(guī)律遞增，零部件通用 性很高的一系列電機(jī)。因?yàn)樯a(chǎn)系列電機(jī)生產(chǎn)簡(jiǎn)單并給制造，使 用和維護(hù)帶來很大方便，可成批生產(chǎn)

11、通用性很高的理工部件，使 生產(chǎn)過程機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。其 設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 1.功率按一定規(guī)律遞增 2. 安裝尺寸和功率等級(jí)相適應(yīng)3. 電樞沖片外徑充分利用現(xiàn)已有的工藝設(shè)備 4. 重視零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化 5. 考慮派生的可能性。第三章1. 為什么可以將電機(jī)內(nèi)部比較復(fù)雜的磁場(chǎng)當(dāng)作比較簡(jiǎn)單的磁路 計(jì)算？答：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將復(fù)雜的磁場(chǎng)以磁極為對(duì)稱單元，依據(jù)磁路理論 H d l i ，電流可找到一條磁極中心線包含全部勵(lì)磁電l流的磁路簡(jiǎn)化計(jì)算。2. 磁路計(jì)算時(shí)為什么要選擇通過磁極中心的一條磁力線路徑來 計(jì)算，選用其他路徑是否也可得到同樣的結(jié)果？ 答：磁路計(jì)算時(shí)選擇通過磁極

12、中心的一條磁力線的原因是此路徑 包圍所有的電流，此路徑的氣隙和鐵芯的B、H 以及相應(yīng)的尺寸較容易計(jì)算。選用其他路徑也可得到相同的結(jié)果。3. 磁路計(jì)算的一般步驟是怎么樣的？ 答：先根據(jù)假設(shè)條件將電機(jī)內(nèi)的磁路分段。利用磁路定律列寫各段的磁壓降和磁通密度的關(guān)系式， 該 關(guān)系式是磁路尺寸參數(shù)和材料特性的函數(shù)。修正磁場(chǎng)，簡(jiǎn)化磁路計(jì)算過程中帶來的偏差，給出磁壓降 和磁通密度關(guān)系式的修正公式。4. 氣隙系數(shù) K的引入是考慮了什么問題？假設(shè)其他條件相同， 而 把電樞槽由半閉口槽改為開口槽，則 K將增大還是減小？ 答：氣隙系數(shù) K的引入是考慮因槽開口的影響使氣隙磁阻增大的 問題。由半閉口槽變成開口槽，由于磁通不

13、變（因?yàn)橥獠侩妷翰?變），槽的磁阻增大，通過槽的磁通減小，通過齒部的磁通增大， 即 B max增大，而 B不變， K將增大 .5. 空氣隙在整個(gè)磁路中所占的長(zhǎng)度很小，但卻在整個(gè)磁路計(jì)算中 占有重要的地位，為什么？ 答：因?yàn)殍F芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率，盡管氣隙長(zhǎng)度很小，但 磁阻很大，導(dǎo)致在氣隙上的磁壓降占據(jù)整條閉合磁路的60%85%，故而十分重要。6. 當(dāng)齒磁通密度超過 1.8T 時(shí)，計(jì)算齒磁位降的方法為什么要作 校正？答：齒部磁密超過 1.8T ，此時(shí)齒部磁密比較飽和，鐵的磁導(dǎo)率 比較低，使齒部的磁阻和槽部相比差別不是很大。這樣，一個(gè)齒 距內(nèi)的磁通大部分將由齒部進(jìn)入軛部，部分磁通通過槽部進(jìn)入軛

14、B l t 部。因而齒部中的實(shí)際磁通密度 Bt 比通過公式 BtB l e' ft 計(jì)KFel t bt 算出來的結(jié)果小些，即實(shí)際的磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁壓降也會(huì)小一些，所 以要進(jìn)行修正。7. 在不均勻磁場(chǎng)的計(jì)算中，為什么常把磁場(chǎng)看作均勻的，而將磁 路長(zhǎng)度（空氣隙有效長(zhǎng)度 ef ，鐵芯軸向有效長(zhǎng)度 l ef 和齒聯(lián)軛磁 路長(zhǎng)度 Lj ）加以校正？校正系數(shù)有的大于 1，有的小于 1，試說 明其物理意義？ 答：為了簡(jiǎn)化計(jì)算而將磁場(chǎng)看成均勻的， ef 大于 1 對(duì)比校正是 考慮到槽開口影響。 l ef 大于 1 對(duì)比校正是考慮邊緣效應(yīng)，而齒聯(lián) 軛處有一部分磁路損失段。8. 感應(yīng)電機(jī)滿載時(shí)及空載時(shí)的磁化

15、電流是怎樣計(jì)算的？它們與 哪些因素有關(guān)？若它們的數(shù)值過大，可以從哪些方面去調(diào)整效果 更為顯著？答：1. 先根據(jù)感應(yīng)電勢(shì) E 確定每極氣隙磁通； 2. 計(jì)算磁路各部 分的磁壓降，各部分磁壓降的總和便是每極所需要磁勢(shì)； 3. 計(jì)算 出磁化電流或空載特性。 它們與線圈匝數(shù)， 磁路尺寸， 氣隙大小， 磁路飽和程度有關(guān)。若它們的數(shù)值過大，可從增加匝數(shù)，減小氣 隙來調(diào)整9. 將一臺(tái)感應(yīng)電機(jī)的頻率由 50Hz 改為 60Hz，維持原設(shè)計(jì)的沖片 及勵(lì)磁磁勢(shì)不變，問應(yīng)如何調(diào)整設(shè)計(jì)？在不計(jì)飽和時(shí)其值為多 少？解 ： 維 持 沖 片 及 勵(lì) 磁 磁 勢(shì) 不 變 ， 則 磁 通 不 變 ； 根 據(jù) E 4. 44fN

16、 Kdp, 當(dāng)頻率 f 由 50Hz 改為 60Hz,要保持電機(jī)輸出不變，則匝數(shù) N 應(yīng)減少為原來的 極弧計(jì)算長(zhǎng)度 b'pp' 是假想每極氣隙磁通集中在一定范圍6。又 pFe kFe f1.3 B2 V ，在不計(jì)飽 和時(shí)，鐵耗將增加為原來的 1.27 倍。10. 將一臺(tái) 380V，Y 接法的電機(jī)改為 接法，維持原沖片及磁化電 流不變，問如何設(shè)計(jì)？FRIm K NF KRmN答：Y 接法的電機(jī)改為 接法， E將增大 3倍，頻率不變；則 N 將增 大 3 倍， 又沖片 不變，則 Rm 不 變，槽 尺寸不 變，又N 不變，所以 N 需增大 3 倍，槽尺寸不變，則線 徑應(yīng)適當(dāng)減小11.

17、 解釋氣隙系數(shù) K，有效氣隙長(zhǎng)度 ef ，計(jì)算極弧系數(shù) 'p ，波 幅系數(shù) F，極弧計(jì)算長(zhǎng)度 bp ，飽和系數(shù) Ks，波形系數(shù) KNm，殘隙 f ，鐵芯疊壓系數(shù) KFe，槽系數(shù) ks，磁極漏磁系數(shù)的含義。 答：1. 氣隙系數(shù) K表示了由于齒槽存在而使氣隙磁密增大的倍數(shù)2. 有效氣隙長(zhǎng)度 ef 是指用一臺(tái)無槽電機(jī)來代替有槽電機(jī)，在氣 隙磁密的值仍當(dāng)作有槽電機(jī)氣隙磁密最大值B時(shí)，無槽電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度3. 計(jì)算極弧系數(shù) p' =Bav ，表示氣隙磁密平均值與最大值之比pB4. 波幅系數(shù) F= 1' =BB ，表示氣隙磁密最大值與平均值之比p B av內(nèi)，并認(rèn)為在這個(gè)范圍內(nèi)氣隙磁

18、場(chǎng)均勻分布，其磁密等于最大值B6. 飽和系數(shù) Ks 表示了齒部磁路的飽和程度，KSFFt1Ft2F，其中， F為氣隙磁壓降； Ft1 為定子齒部磁壓降； Ft2 為轉(zhuǎn)子齒部磁 壓降7. 波形系數(shù) KNm 為半波有效值與半波平均值的比值，對(duì)于正弦波KNm=1.11 ，隨著 Ks的增大， B av增大，因此 KNm逐漸減小8. 殘隙 f：由于工藝上的原因及旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用， 凸極同步 電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極與磁軛的接觸面不可能處處密合，而在局部出現(xiàn)殘 隙，在磁路計(jì)算時(shí)把它看成磁路之中附加了一個(gè)均勻的等值氣隙9. 鐵芯疊壓系數(shù) KFe 是考慮了由于硅鋼片的疊壓而使齒的計(jì)算截 面積減小而引入的系數(shù)，對(duì)厚 0.

19、5mm的涂漆硅鋼片， KFe 0.92 0.9310. 槽系數(shù) ks（小寫 k）又稱磁分路系數(shù)， 決定于齒、 槽尺寸，是該 處槽的導(dǎo)磁截面積與該處齒的截面積的比值11. 磁極漏磁系數(shù) 1 ，是表征漏磁通所占比例大小的量，值過大，電機(jī)設(shè)計(jì)得就不夠經(jīng)濟(jì)，且對(duì)電機(jī)的運(yùn)行特性可能產(chǎn)生不良影響第四章1. 從等式 X * K A 可知， B 1越大，漏抗標(biāo)幺值越小，試說明漏 B 1 1抗絕對(duì)值是否也變??？為什么？ 答：漏抗的計(jì)算問題可以歸結(jié)為相應(yīng)的比漏磁導(dǎo)的計(jì)算。 也就是， 漏抗的計(jì)算可歸結(jié)為漏磁鏈的計(jì)算，對(duì)于一定的繞組，便只是漏 磁通的計(jì)算。因?yàn)?B 1 增大，得到漏磁通增大，漏抗絕對(duì)值變大。2. 漏抗

20、的大小對(duì)交流電機(jī)的性能有何影響？答：一方面漏抗不能過小，否則同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)或感應(yīng)電機(jī)起 動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生不能允許的電流。另一方面漏抗又不能過大，否則會(huì) 引起同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率增大，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、最 大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低（若為直流電機(jī)則換向條件惡化） 。3. 槽數(shù)越多為什么每相漏抗變小？試從物理概念上進(jìn)行說明。答：由每相槽漏抗公式 Xs 4 f 0lef N s 可知，當(dāng)槽數(shù)越大，即 q pq越大，漏抗變小，從物理概念上采用分布繞組和增大槽數(shù)都是使 每相槽產(chǎn)生的磁勢(shì)波形的基波越接近正弦波從而減少每相槽漏 抗.4. 有些資料中把籠形繞組的相數(shù)取作 Z2，有些資料中又取作 Zp2 ， p究竟

21、應(yīng)該取等于多少？為什么？答：兩種都可以，因?yàn)槎际菍?duì)定子磁場(chǎng)的波形進(jìn)行分析的。一般 地，如果 Z2可以被 P整除，則可以將籠型繞組的相數(shù)取為 Z2 ，如果 Z2不能被 P 整除，則可以將籠型繞組的相數(shù)取為 Z2。5. 試寫出主電抗，槽漏抗，諧波漏抗的計(jì)算公式，并說明其大小主要與哪些因素有關(guān)？答：主電抗：22Xm 4 f 0l ef pNq m ， m mKd2p1 q ，其大小主要pq ef與繞組每相匝數(shù)的平方，基波繞組系數(shù)，電樞軸向計(jì)算長(zhǎng)度，極距與氣隙有效長(zhǎng)度之比，頻率有關(guān)。槽漏抗： XsN24 f 0l ef pqh13bsh0bs其大小主要與繞組每相匝數(shù)的平方，電樞軸向計(jì)算長(zhǎng)度，頻率，每極

22、每相槽數(shù)以及mq2efs，具體的槽寬、槽深和槽型有關(guān)。 諧 波 漏 抗 ： X 4 f 0l ef N pqs( Kdp )2 ，其大小主要與繞組每相匝數(shù)的平方， 電樞軸向計(jì) 算長(zhǎng)度，頻率，極距與氣隙有效長(zhǎng)度之比，各次諧波繞組系數(shù)有 關(guān)。6. 感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁電抗的大小主要與哪些因素有關(guān)？它對(duì)電機(jī)的性能有什么影響？22答：由主要關(guān)系式 Xm 4 f 0lef N m， m mKd2p1 q 可知，在頻率 f，0 ef pq 2 ef相數(shù) m，極數(shù) p 一定的情況下，感應(yīng)電機(jī)的主電抗 Xm主要與繞組 每相匝數(shù)的平方，基波繞組系數(shù) Kdp1，電樞軸向計(jì)算長(zhǎng)度 l ef 及極 距與氣隙之比 有關(guān)。當(dāng)主電

23、抗增大時(shí)，功率因數(shù)也會(huì)增加。7. 如果設(shè)計(jì)的電機(jī)漏抗太大， 欲使之下降， 應(yīng)改變哪些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 最為有效？答：由 X 4 f 0l ef N 可知改變?cè)褦?shù)，即適當(dāng)減少電機(jī)匝數(shù)， pq另外也可以調(diào)整電機(jī)尺寸，如增加電機(jī)槽數(shù)，及采用分布繞組或 漏抗含量少的繞組，也可以適當(dāng)調(diào)整電磁負(fù)載來減小電機(jī)漏抗。8. 齒頂漏抗與諧波漏抗有何區(qū)別？在哪種電機(jī)里需要計(jì)算齒頂 漏抗？為什么？答：一般把由各次諧波磁場(chǎng)所感生的基頻電勢(shì)看作為漏抗壓降， 相應(yīng)的電抗稱之為諧波漏抗。而在同步電機(jī)里，由于氣隙一般比 較大，氣隙磁場(chǎng)不是完全沿徑向方向穿越氣隙，其一部分磁力線 經(jīng)由一個(gè)齒頂進(jìn)入另一個(gè)齒頂形成閉合回路，這些磁通稱之為齒

24、頂漏磁通，與之相應(yīng)的漏抗即為齒頂漏抗。但是有一部分諧波磁 場(chǎng)也不是沿徑向穿越氣隙而經(jīng)由齒頂之間閉合。在隱極同步電 機(jī)，由于氣隙是均勻的，可利用齒頂漏抗直接計(jì)算。9. 電阻的大小對(duì)電機(jī)有何影響？答：電阻的大小不僅影響電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，并且與電機(jī)的運(yùn)行性能有著極密切的關(guān)系。電阻越大，電機(jī)運(yùn)行時(shí)繞組中的電損耗就越大，繞組中瞬變電流增長(zhǎng)或衰減速度越快，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的大小對(duì)其轉(zhuǎn)矩特性影響特別突出10. 單層整距繞組的槽漏抗如何計(jì)算？（磁鏈法） 答：設(shè)槽內(nèi)有 Ns根串聯(lián)導(dǎo)體，其電流有效值為 I ，計(jì)算磁鏈時(shí)，h0段與 h1 段分別計(jì)算，并設(shè)計(jì)算點(diǎn)距槽底的距離為x，取微元厚度為 dx，槽長(zhǎng)為 l ef 。h

25、0 段 ： Hx ? bs Ns ? 2Id xBx ?l ef?dxd xNs?dh1 段： Hx? bsx ? Ns?2Ih1d xBx ?l ef ?dx d x x Nsh1L's L1 L20Ns2l ef ( bh0 3hb1 )Xs'2 fL's2 fN s2HNs 2IBx0 ? HxHxxbsh1 h0x x h1 d xL0x2IHxNs 2IBx0 ? HxHxbsh1h1d x x d x0L1x2Is 120 s ef bs 3bs假設(shè)繞組每相并聯(lián)支路數(shù)為a，則每一支路中有 2pq 個(gè)槽中的導(dǎo)體相互串聯(lián)，故每一支路的a槽漏抗等于 2pq Xs&

26、#39; ，每相中有 a 條支路并聯(lián)，因此每相槽漏抗 aXs2p2q Xas' ，考慮到NaN2Ns， 得 單 層 矩 形 開 口 槽 的 每 相 槽 漏 抗 Xs4 f 0l efs，其中s pq spqh1h03bsbsA)Xs4 f 0l efN2B)Xs4 f 0l efC)Xs4 f 0l efD)Xs4 f 0l efpqN2h13bsh0bs矩形開口槽)h3h2pqN2pqN2pq3bsbs0. 785h0b0半閉口槽)2h3(3 bs1 bs2 )h2bs12h1b0 bs1h0bs0. 62 h0 (圓形半閉口槽)b0備注：在電磁場(chǎng)的計(jì)算中， H， B，均為幅值，故電

27、流取用2I第五章1. 空載鐵芯損耗的大小主要與哪些因素有關(guān)？答 : 空載鐵芯損耗主要是渦流損耗和磁滯損耗，其大小主要與磁 通密度 B 的平方，交變磁化頻率 f 及材料性能常數(shù)等有關(guān)。2. 要減小負(fù)載時(shí)繞組銅中的附加損耗，一般采用哪些措施？ 答：附加損耗主要由漏磁產(chǎn)生，而漏磁又主要是諧波和齒諧波產(chǎn) 生的，當(dāng)要減小負(fù)載附加損耗時(shí)，可用諧波含量少的繞組，分布 繞組，也可以用斜槽，近槽配合來減少齒諧波。3. 在凸極同步電機(jī)中，空載表面損耗與負(fù)載時(shí)由繞組磁勢(shì)齒諧波 引起的磁極表面損耗有何區(qū)別？（指出產(chǎn)生的原因與哪些因素有 關(guān)）答：空載表面損耗的產(chǎn)生是由于轉(zhuǎn)子磁勢(shì)不是嚴(yán)格的正弦波以及 開槽導(dǎo)致的氣隙磁密不

28、均勻使磁場(chǎng)中有諧波存在，轉(zhuǎn)子相對(duì)于諧 波磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了渦流損耗；負(fù)載時(shí)的磁極表面損耗的產(chǎn)生是由 于定子中的電流產(chǎn)生的磁勢(shì)含有的諧波在轉(zhuǎn)子表面感生渦流產(chǎn) 生損耗，兩者的區(qū)別在于磁勢(shì)產(chǎn)生的源不同。空載表面損耗的影響因素為勵(lì)磁電流的大小，轉(zhuǎn)子磁極的形狀， 定子開槽的情況，氣隙的大?。回?fù)載時(shí)的磁極表面損耗主要影響 因素為定子電流中的諧波成分，繞組的節(jié)距與分布，定子開槽的 情況，氣隙的大小。4. 若將一臺(tái)感應(yīng)電機(jī)的額定頻率由 50Hz 改為 60Hz，要求保持勵(lì) 磁磁勢(shì)基本不變，應(yīng)改變什么為最佳？采取措施后，基本鐵耗在 不計(jì)飽和影響時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？ 答：由 E 分析得，如果要維持原設(shè)計(jì)沖片勵(lì)磁磁勢(shì)不

29、4.44NfK dp變，就要維持不變，所以 N要減少到原設(shè)計(jì)的 5 ，從而保持勵(lì)61.3 2 磁磁勢(shì)基本不變、磁密不變。由公式 pFe kFe f B V 得，基本鐵 耗會(huì)增加。第六章1. 電機(jī)中常用的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)有哪幾種？選擇和設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng) 時(shí)應(yīng)注意哪些問題？答：（1）開爐冷卻（自由循環(huán)）或閉路冷卻（封閉循環(huán)）；（ 2）徑向、軸向和混合式通風(fēng)系統(tǒng)； （ 3）抽出式和鼓入式； （4）外冷 與內(nèi)冷。在選擇和設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)要綜合考慮電機(jī)的尺寸（如軸向長(zhǎng)度） 、 功率大小和溫升對(duì)冷卻的要求與冷卻的成本的影響，來確定采用 冷卻系統(tǒng)的方式，還要考慮其運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行要求。2. 抽出式和鼓入式兩種冷卻方式哪

30、一種冷卻能力較高？為什么？答：抽出式冷卻能力較高。由于抽出式的冷空氣首先和電機(jī)的發(fā)熱部分接觸，且能采取直徑較大的風(fēng)扇，而鼓入式的冷卻空氣卻 首先通過風(fēng)扇， 被風(fēng)扇的損耗加熱后， 再和電機(jī)的發(fā)熱部分接觸。3. 試比較離心式風(fēng)扇和軸流式風(fēng)扇的工作原理，它們各有什么優(yōu) 缺點(diǎn)？為什么在一般中小型電機(jī)中很少用軸流式風(fēng)扇？ 答：離心式風(fēng)扇的工作原理是風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處于其葉片間的氣體 受離心力的作用向外飛逸，因而在風(fēng)扇葉輪邊緣出口處形成壓 力。優(yōu)點(diǎn)是壓力較高，缺點(diǎn)是效率較低。軸流式風(fēng)扇的工作原理 是風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體受葉片鼓動(dòng)沿軸向方向在風(fēng)扇出口處形成壓 力。優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是壓力低。感應(yīng)電機(jī)和凸極同步機(jī)的孔

31、 縫很小，使得軸向風(fēng)很難通過，只有直流電機(jī)可以有軸流式風(fēng)扇 而直流電機(jī)的應(yīng)用范圍很小，而且離心式風(fēng)扇能產(chǎn)生較高壓力。 由于一般電機(jī)特別是中小型電機(jī)是交流電機(jī)，使用的是離心式風(fēng) 扇，故中小型電機(jī)很少采用軸流式風(fēng)扇。第十章1. 在三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，選擇電磁負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮哪些問 題？又 A 與 B之間的比例關(guān)系對(duì)哪些量有影響？ 答：應(yīng)考慮電機(jī)的材料，絕緣等級(jí)，冷卻方式，使用范圍， 轉(zhuǎn)速， 功率大小等因素， A 與 B之間比值對(duì)漏抗大小， 漏抗標(biāo)幺值大小， 磁化電流的標(biāo)幺值有影響，當(dāng)選取較高的B或較低的 A 時(shí)，I m*增大，使功率因數(shù)下降， X* 減小，從而電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流會(huì)增

32、大。2. 三相感應(yīng)電機(jī)中，氣隙的大小對(duì)電機(jī)性能有哪些影響？一臺(tái)三 相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)不符合要求，在不拆定子 繞組的情況下，應(yīng)采取什么措施來解決這一問題？這樣做對(duì)電機(jī) 其他性能有何影響？ 答：氣隙的大小主要對(duì)勵(lì)磁電流、功率因數(shù)和附加損耗有影響， 通常氣隙取得盡可能的小，以降低空載電流，因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)的 功率因數(shù) cos 主要決定于空載電流，但是氣隙不能過小，否則 除影響機(jī)械可靠性外，還會(huì)使諧波磁場(chǎng)和諧波漏抗增大，導(dǎo)致起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進(jìn)而造成較 高的溫升和較大的噪聲。故在不拆定子繞組的情況下可以在轉(zhuǎn)子 外圍增大氣隙從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但這樣做會(huì)使電機(jī)的

33、勵(lì)磁電流 增加從而減小功率因數(shù)。3. 在普通中小籠型三相感應(yīng)電機(jī)中，極數(shù)越多則 Di1 的比值越大，D1試說明造成這一趨勢(shì)的原因？ 答：極數(shù)增加， 則每極面積成比例減小， 再由于鐵芯飽和的原因，磁密不變，導(dǎo)致每極磁通減小，軛部磁通相應(yīng)減小?？梢韵鄳?yīng)減小電機(jī)軛部，從而Di1D1增大。4. 為什么計(jì)算三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能必須考慮集膚效應(yīng)和 飽和效應(yīng)？它們分別對(duì)哪些參數(shù)的哪個(gè)部分有影響？ 答：由于起動(dòng)時(shí)電流很大，會(huì)使定轉(zhuǎn)子的磁路高度飽和，另外電 機(jī)轉(zhuǎn)子頻率等于電源頻率，比正常運(yùn)行時(shí)高很多，這些原因真實(shí) 存在，造成的集膚效應(yīng)和飽和效應(yīng)對(duì)電機(jī)的起動(dòng)有影響，所以必 須考慮，集膚效應(yīng)會(huì)增加起動(dòng)電阻從而提

34、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低起動(dòng) 電流，飽和效應(yīng)可以使定轉(zhuǎn)子漏抗減小，從而減小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5. 在三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算中應(yīng)考慮哪些性能指標(biāo)？如果 計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)效率不符合要求，應(yīng)從哪些方面著手調(diào)整？ 答：應(yīng)考慮 1. 效率 2. 功率因數(shù) cos 3. 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) Tmax 4.TN 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 5. 起動(dòng)電流倍數(shù) 6. 繞組和鐵芯溫升 7. 起動(dòng)過程 中的最小轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。 當(dāng)效率 不符合要求時(shí)應(yīng)選擇 1. 優(yōu)質(zhì)材料 2. 合適的工藝 3. 合理尺寸從而增加有效材料的用量，降低銅耗和 鐵耗，也可以設(shè)計(jì)新型繞組以降低諧波引起的附加損耗，改進(jìn)加 工工藝，設(shè)計(jì)高效風(fēng)扇等。6. 如果功率因數(shù) cos 不符合要求，應(yīng)從哪些方面著手調(diào)整？這 些調(diào)整措施會(huì)不會(huì)引起其他后果？ 答：應(yīng)從電路方面著手調(diào)整，設(shè)法降低勵(lì)磁電流和漏磁參數(shù)，可 調(diào)整電機(jī)的尺寸如縮小定轉(zhuǎn)子槽面積，降低各部分磁密；減小氣 隙，增加每槽導(dǎo)體數(shù) Ns1增大 Dt1，放長(zhǎng) l t （或增大定轉(zhuǎn)子槽寬，減小槽高以降低 X），但這些調(diào)整也會(huì)帶來其他方面的影響。7. 三相感應(yīng)電機(jī)中影響最大轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的是哪