《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)

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)建議書。電磁設(shè)計(jì)：本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)任

2、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(lái)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)給定以下數(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(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

3、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：，根據(jù)這個(gè)關(guān)系式得到的重要結(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)，相同功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較?。怀叽缦嗤碾姍C(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，則功率較大。這說(shuō)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)，假設(shè)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)、 波形系數(shù)KNm與繞組系數(shù)Kdp的數(shù)值

4、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(lái)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)=下，即當(dāng)B和J的數(shù)值保持不變時(shí)，對(duì)一系列功率遞增，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)算功率的次方成反比。用大功率電機(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)

5、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)損耗與長(zhǎng)度l的立方成正比，而冷卻外表卻與長(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)一定，由于，KNm，Kdp變化不大，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)，假設(shè)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，

6、轉(zhuǎn)速等。5.假設(shè)2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，假設(shè)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)椋簭膓a=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？答：主要尺寸比(電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度與極距之比)，假設(shè)D2lef不變而較大：1電機(jī)將較細(xì)長(zhǎng)，即lef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

7、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，沖模磨損加劇；同時(shí)機(jī)座加工工時(shí)增加，并因鐵芯直徑較小，下線難度

8、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)，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)速之比或計(jì)算轉(zhuǎn)矩所決定。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。1 計(jì)算法：選取合理的電磁負(fù)荷求得D2lef；選適當(dāng)?shù)闹饕叽绫确謩e求得主要尺寸D和lef；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。2 類比法：根據(jù)所設(shè)計(jì)的

9、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(lái)很大方便，可成批生產(chǎn)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)

10、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，電流可找到一條磁極中心線包含全部勵(lì)磁電流的磁路簡(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(lái)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)

11、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(lái)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?。看穑簹庀断禂?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，由于磁通不變因?yàn)橥獠侩妷翰蛔?，槽的磁阻增大，通過槽的磁通減小，通過齒部的磁通增大，即Bmax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

12、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異不是很大。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)入軛部。因而齒部中的實(shí)際磁通密度Bt比通過公式計(jì)算出來(lái)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lef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(shuō)明其物理意義？答：為了簡(jiǎn)化計(jì)算

13、而將磁場(chǎng)看成均勻的，ef大于1比照校正是考慮到槽開口影響。lef大于1比照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)的磁化電流是怎樣計(jì)算的？它們與哪些因素有關(guān)？假設(shè)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)。假設(shè)它們的數(shù)值過大，可從增加匝數(shù)，減小氣隙來(lái)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

14、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),當(dāng)頻率由50Hz改為60Hz,要保持電機(jī)輸出不變，則匝數(shù)應(yīng)減少為原來(lái)的。又，在不計(jì)飽和時(shí)，鐵耗將增加為原來(lái)的倍。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)？答：Y接法的電機(jī)改為接法，將增大倍，頻率不變；則將增大倍，又沖片不變，則不變，槽尺寸不變，又不變，所以需增大倍，槽尺寸不變，則線徑應(yīng)適當(dāng)減小。11.解釋氣隙系數(shù)K，有效氣隙長(zhǎng)度ef，計(jì)算極弧系數(shù)，波幅系數(shù)F，極弧計(jì)算長(zhǎng)度，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

15、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(wú)槽電機(jī)來(lái)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(wú)槽電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度3.計(jì)算極弧系數(shù)=，表示氣隙磁密平均值與最大值之比4.波幅系數(shù)F=，表示氣隙磁密最大值與平均值之比5.極弧計(jì)算長(zhǎng)度是假想每極氣隙磁通集中在一定范圍內(nèi)，并認(rèn)為在這個(gè)范圍內(nèi)氣隙磁場(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，其中，F(xiàn)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，Bav增大，因此KNm逐漸減小8.殘隙f：由于工藝上

16、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0.5mm的涂漆硅鋼片，KFe0.920.9310.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)，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.從等式可知，越大，漏抗標(biāo)幺值越小，試說(shuō)明漏抗絕對(duì)值是否也變??？為什么？答：漏抗的計(jì)算問題可以歸

17、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)樵龃?，得到漏磁通增大，漏抗絕對(duì)值變大。2. 漏抗的大小對(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)矩降低假設(shè)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?。吭噺奈锢砀拍钌线M(jìn)行說(shuō)明。答：由每相槽漏抗公式可知，當(dāng)槽數(shù)越大，即q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

18、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，究竟應(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，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(shuō)明其大小主要與哪些因素有關(guān)？答：主電抗： ， ，其大小主要與繞組每相匝數(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： ， 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，每極每相槽數(shù)以及具體的槽寬、槽深和槽型有關(guān)。諧波漏抗： ，

19、，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？答：由主要關(guān)系式，可知，在頻率f，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lef及極距與氣隙之比有關(guān)。當(dāng)主電抗增大時(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：由可知改變?cè)褦?shù)，即適當(dāng)減少電機(jī)匝數(shù)，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(lái)減小電

20、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

21、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lef。h0段： h1段： 假設(shè)繞組每相并聯(lián)支路數(shù)為a，則每一支路中有個(gè)槽中的導(dǎo)體相互串聯(lián)，故每一支路的槽漏抗等于，每相中有a條支路并聯(lián)，因此每相槽漏抗，考慮到，得單層矩形開口槽的每相槽漏抗，其中A 矩形開口槽B 半閉口槽C D 圓形半閉口槽備注：在電磁場(chǎng)的計(jì)算中，H，B，均為幅值，故電流取用第五章1.空載鐵芯損耗的大小主要與哪些因

22、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(lái)減少齒諧波。3.在凸極同步電機(jī)中，空載外表?yè)p耗與負(fù)載時(shí)由繞組磁勢(shì)齒諧波引起的磁極外表?yè)p耗有何區(qū)別？指出產(chǎn)生的原因與哪些因素有關(guān)答：空載外表?yè)p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)的磁極外表?yè)p耗的產(chǎn)

23、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)子外表感生渦流產(chǎn)生損耗，兩者的區(qū)別在于磁勢(shì)產(chǎn)生的源不同?？蛰d外表?yè)p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)的磁極外表?yè)p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.假設(shè)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)改變什么為最正確？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：由分析得，如果要維持原設(shè)計(jì)沖片勵(lì)磁磁勢(shì)不變，就要維持不變，所以N要減少到原設(shè)計(jì)的，從而保持勵(lì)磁磁勢(shì)基本不變、磁密不變。由公式得，基本鐵耗會(huì)增加。第六章1.電

24、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(lái)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，

25、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)，氣體受葉片煽動(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

26、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)，Im*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(lái)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

27、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)越多則的比值越大，試說(shuō)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。可以相應(yīng)減小電機(jī)軛部，從而 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

28、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) 4.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

29、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，改良加工工藝，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)lt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(lái)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)電流的是哪些參數(shù)？它們之間關(guān)系如何？如果這三項(xiàng)指標(biāo)中有兩項(xiàng)或一項(xiàng)不符合要求，應(yīng)如何著手調(diào)整？答：由關(guān)系式 ,可知，Tmax和Ist大致與起動(dòng)總阻抗Zst成反比例關(guān)系而Tst與轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻大致成正比例關(guān)系。假設(shè)想調(diào)整起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以從轉(zhuǎn)子的起動(dòng)電阻著手調(diào)整，假設(shè)想調(diào)整最大轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)電流則可以從漏抗著手調(diào)整。8.一臺(tái)原設(shè)計(jì)用銅線繞制的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，修理時(shí)假設(shè)改用鋁線繞制，為盡可能提高電動(dòng)機(jī)的出力，假定：1原來(lái)氣隙磁密偏低2原來(lái)槽滿率偏低，重繞時(shí)應(yīng)如何考慮？工注鋁的電阻率約為銅的1.6倍答：提高出力則需要提高功率,由主要尺寸關(guān)系式知，假設(shè)只重繞線圈，Dlef，及，KNm，Kdp都不變