2022年电机设计课后标准答案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电机设计复习重点和课后答案陈世坤其次版其次章1 电机的主要尺寸是指什么？【P9】 它们由什么打算？【P12】答：电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度；对于直流电机, 电枢直径是指转子外径；对于一般结构的感应电机和同步电机,就是指定子内径；它们由运算功率 P打算；2 电机的主要尺寸间的关系是什么？答：电机的主要尺寸间的关系是【 P10】 依据这个关系式能得出哪些重要结论？【P12】D2lefn/P =6.1/ p KNmKdpAB . 依据这个关系式得到的重要结论有 : 电机的主要尺寸由其运算功率 P 和转速 n 之比 P /n 或运算转矩 T

2、所打算 ; 电磁负荷 A 和 B 不变时,相同功率的电机,转速较高的,尺寸较小；尺寸相同的电机,转速较高的, 就功率较大； 这说明提高转速可减小电机的体积和重量；转速肯定时,假设直径不变而实行不同长度,就可得到不同功率的电机；由于极弧系数 p 、 K Nm与 Kd的数值一般变化不大,因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷 A 和 B 有关；电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小；第三章3 磁路运算的目的 .【P23】答：磁路运算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势,并进而运算励磁电流以及电机的空载特性；通过磁路运算仍可以校核电机各部分磁通密度挑选是否合适；4 磁路运算所依据的基

3、本原理？【 P23】答：磁路运算所依据的基本原理是安培环路定理 H d l =I ；积分路径沿着磁场强度矢量取向 磁力线,就 H dlI ；等式左边为磁场 H在 dl 方向上的线积分；所挑选的闭合回路一般通过磁极的中心线,等式右边为回路包围的全电流,即等于每对极的励磁磁势；例？5 电机的磁路可分为几段进行？【 P23】 为什么气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比答：电机的磁路可分为如下各段：1空气隙； 2定子齿或磁极 ；3转子齿或磁名师归纳总结 极； 4 定子轭；5转子轭；由于空气隙的磁导率比铁的磁导率小得多,Rm=第 1 页,共 6 页/S .,R mFe=l /SFe. 所以气隙磁阻比铁心磁

4、阻大得多, 又由于 Um=mRm. 所以气隙磁压降比铁心磁压降大得多, 故气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例. 6 在电机设计时通常对铁心磁密BFe 取硅钢片磁化曲线的饱和点,为什么 . 答: 铁心磁密的饱和点为BFeFeFeFe=1.5T. 7 运算沟通电机齿联轭的轭部磁压降时一般取什么磁密为运算磁密.为什么引入轭部磁压降校正系数Cj 这一概念 .【P36-37】答: 运算沟通电机齿联轭的轭部磁压降时, 一般取轭部切向最大磁密Bj 作为运算磁密 .由于齿联轭磁密分布不匀称, 齿联轭磁路全长上的磁压降Fj=LjHld. 为了简化运算 , 引用0一个等效的匀称磁场代替不匀称磁场Hjav=1Lj

5、Hdl.Hjav 和 Hj 存在值不同 , 引入磁压降Lj0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 校正系数 Cj=Hjav来修正 . Hj8 在磁路运算中 ,当齿部磁密超过1.8T 时,为什么要进行修正.【P33】Felb t答: 齿部磁密超过1.8T, 此时齿部磁密比较饱和, 铁的磁导率B l eft/ Kt小些 . 即实际的磁场强度及磁压降也会小一些, 所以要进行修正 . 第四章9 异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成 .【P51-62】答: 异步电机 : 槽漏抗 , 谐波漏抗 , 端部漏抗 , 斜槽漏抗 . 同步电机 : 槽漏抗 , 谐波漏抗

6、 , 齿顶漏抗 , 端部漏抗 . 10 沟通电机定子单层整距绕组每槽漏感 Ls 如何运算 .【P51-52 】 s1=NsBs1S=Ns*S* . 2 INs/bs=N 2s 2 I s2=Ns*x/h1d 2 h 1 h 1 2x=Ns*x/h1 2 I s2= 0 d s2=N 2s .lef 2 I 0 x dx =N 2s 2 I .h1lef/3bs. 槽漏磁链总和 s= s1+ s2=N 2s 2 ；Lefh./bs+h1/3bs.即每槽漏感为： L s = s/ 2 I=N 2s .lefh./bs+h1/3bs.bs 为槽宽第五章11 电机的损耗分别为哪几种.【P76】哪些损耗

7、是不变损耗.哪些损耗是可变损耗？ 【P76】哪些损耗是主要损耗？哪些损耗是次要损耗？答：电机的损耗分别为：定子转子铁心中的基本铁耗；空载时铁心中的附加杂散损耗；电气损耗；负载时的附加杂散损耗；机械损耗；其中为不变损耗；为可变损耗；为主要损耗,为次要损耗；12 为什么全部电机的机械损耗都为不变损耗？答：不变损耗是指损耗不随负载的变化而变化；机械损耗包括通风损耗、轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗； 主要的打算因素是转速 n；对于同步电机有 n=n1=60f/p, 由于 f 和 p 不变,故转速不变； 对于异步机有 n=1-sn1=1-s60f/p. 空载时 S=0,额定负载时 S N0.05,S 变化不

8、大,也认为转速不变；对于直流电机有 n=E/Ce Un/Ce , 所以也认为转速基本不变；综上所述,对于全部电机,n 都不变,机械损耗也不变,即机械损耗是不变的；第七章13 按国标规定,电机的绝缘材料分为哪些等级,对应的极限温度是多少？【P120】答： A、 E、B、F、H级绝缘,相应的极限温度为105、120、130、155、180；14 在运算电机的发热时,往往只运算各部件中的温升,而不运算实际温度；试说明其 中缘由？名师归纳总结 答：实际温度t= +t.其中 t. 为四周环境温度,由于四周环境温度随季节和地域的第 2 页,共 6 页不同而变化较大, 故电机的实际温度变化也比较大,故不能用

9、电机的实际温度评判电机的好- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 坏；而温升 =t-t.,排除了四周环境温度的影响,只取决于电机损耗的多少；故用来评判电机的好坏；第六章15 依据冷却介质的不同,电机冷却系统可分为哪几种方式？目前应用最广泛的是哪种方式？ 【P97】答：电机的冷却系统可分为：空气冷却系统；包括开路或闭路冷却,径向、轴向或混合式,吸入式或后入式,外冷或内冷；油冷却系统；水冷却系统；氢冷却系统；其中目前应用最广泛的是空气冷却系统；16 电机中常用的风扇是哪种类型？离心式风扇的主要优点是什么？缺点是什么？【 P106】答：电机中常用的风扇是离心式风扇

10、；它的优点是压力较高,缺点是效率较低；17 离心式风扇依据叶片外形的不同可分为哪几种形式？其效率从大到小依次是什么？【P112】答：可分为径向式,前倾式, 后倾式叶片离心式风扇；效率的高低为 ；18 离心式风扇与轴流式风扇各有什么优缺点：为什么一般中小型电机中很少采纳轴流式风扇？答：离心式风扇压力较高,效率较低； 轴流式风扇压力较低,效率较高； 由于感应电机,同步机中的孔隙很小,轴身风阻大,风很难通过, 只有直流机可以用轴流式风扇,而直流机的应用范畴又很小；而且离心式风扇能产生较大压力,最适合于一般电机特殊是中小型电机绝大部分为沟通机通风系统的需要；所以一般中小型电机很少用轴流式风扇；第十一章

11、19 在电机的 CAD 中,求解非线性方程组有哪几种方法？并赐予说明；【P289-292】B BT P * H 1答：有两种方法,为迭代法和对分法；迭代法：,选取 B=BT,H f B 2由 1 得 H1,由 2 得 B1；再把 B1代入 1 得 H 2,再把 H 2代入 2 得 B 2；反复操作,经过几次迭代后所得的 B i-B i-1 的肯定值小于给定的精确度时终止运算；得出最终的 B 和 H的值；对分法：H BT B / P 1令 FB=BT-T/P-fB ,假设 FB i =0,即 B i 为方程组H f B 2的解；以根所在区间的中点为第一个迭代点代入式的右端进行运算；假设运算结果与

12、零相比超出答应误差, 就进行其次次迭代；每次迭代都以上次迭代点为根所在区间的新端点；舍去不包括根所在那一段区间,再次以新区间的中点为迭代点,不断迭代, 直到区间缩小到规定范畴内,就认为求解胜利；20 感应电机的电气参数有哪些？如假设功率因数降低,怎么提高功率因数 . 励磁电抗 考试原题 21 画出相邻 90 电角度的磁极的最正确积分路径,其中定子有开槽,转子为凸极； 该电机共有几个磁极？请画出积分路径的磁力线路径和方向及气隙磁通的极性；在画上出考试原题名师归纳总结 22 假设在电磁设计时,发觉轭部磁密Bj 偏大, 该如何使 Bj 在合理范畴内？从轭部轭第 3 页,共 6 页高,轭部运算长度,齿

13、宽和齿距来考虑 考试原题- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 课后相关作业答案【P22】1 什么是主要尺寸关系式？依据这个关系式可得出哪些重要结论？见复习题12 什么是电机中的几何相像定律？为何在可能情形下,总期望用大功率电机来代替总功率相等的小功率电机？为何冷却问题对于大电机比对小电机更显得重要 . 3 / 4答：在转速相同的情形,当 D a = la = ha = ba = 下,G Gef P PDb lb hb bb P P P P 11 / 4；即当 B 和 J 的数值保持不变时,对一系列功率递增,几何外形相像的电机,每单位P功率所需有效填料的重量

14、、成本及产生损耗均怀功率的 1/4 次方成反比； 用大功率电机代替总功率相等的数台小电机的缘由是随着单机容量的增加,其效材料的重量 G、成本 Gef 相对容量的增加要慢； 因此用大功率电机代替总功率相等的数台小电功率机；其有效材料的利用率提高了； 损耗增加相对容量慢,因此效率提高了；冷却问题对大功率电机比对小功率电机更显得重要的缘由是电机损耗与长度 l 的立方成成正比,而冷却外表却与长度的平方成正比；功率上升,长度变长,损耗增加大于冷却的增加；为了使温升不超过答应值,随着功率的增加,要转变电机的通风和冷却系统,从而舍弃它们的几何外形相像；【P43】2 磁路运算时为什么要挑选通过磁极中心的一条磁

15、力线路径为运算,选用其它路径是否也可得到同样的结果？答：磁路运算时挑选通过磁极中心的一条磁力线的缘由是此路径包围所的电流,此路径的气隙和铁心的 B、H和相应的尺寸较简单运算；选用其他路径也可得到相同的结果；4 气隙系数 K 的引入是考虑什么问题？假定其他条件相同,而把电枢槽由半闭中槽改为开口槽,就 K 增大仍是减小？答： 气隙系 数 K 的引入是 考虑因槽口 的影响使气 隙磁阻增大 的问题；由 公式K BB max 见图 3-11 ,B 是定子没有开槽时的磁密最大值,B max是维护磁通 为既定值,齿顶处气隙最大磁密必需由无槽时的B 增加到 B max；由半闭口槽变成开口槽,由于磁通 不变由于

16、外部电压不变,槽的磁阻增大,通过槽的有磁通削减,通过齿部的磁通增大,即 B max增大；而 B 不变,就 K 变大；5 空气隙在整个磁路中所占的长度很小,但它在整个磁路运算中却占有非常重要的位置,这是为什么？ 见复习题 5 6 极联轭与齿联轭的磁势运算方法为什么不一样？答：极联轭的气隙磁通分布是匀称的, 的轭部,经过极联轭的每个截面的磁通认为都是m经过磁极之后,分成两路,分别进入左右两 m/2；齿联轭的磁通是气隙磁通“ 分散”地进入齿部及轭部,所以齿联轭各个截面穿过的磁通是不同的,即沿积分路径上的磁密分布必不匀称, 并且每处的截面中沿向上的磁密也不是匀称分布的；这样在运算轭部磁压降时,须作适当

17、简化；故极联轭与齿联轭的磁势运算方法不一样；【P75】2 漏抗的大小对于沟通电机的性能有何影响？名师归纳总结 答：一方面漏抗不能过小,否就同步发电机短路时或感应电机起动时将产生不能答应的第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 电流； 另一方面漏抗又不能过大,否就会引起同步发电机的电压变化率增大,感应电动机的功率因数、最大和起动转矩降低假设为直流电机就换向条件恶化；5 槽漏抗与谐波漏抗的大小主要与哪些因数有关？答：槽漏抗Xs=4 f .N2lef s/pq,它的大小主要与槽比漏磁导s 和 N 2及 lef 有关；谐X4f.N2lefef/

18、pq波漏抗 X =mq2它的大小主要与谐波比漏磁导、运算长度 lef和s/sKdpv/v2匝数 N有关；6 感应电机励磁电抗的大小主要与哪些因素有关？它对电机的性能有何影响？答：励磁电抗主要与主磁导cosm、匝数 N和运算长度2lef有关；主要影响感应电机的性Xm能为功率因素；由于功率因素=U/s）U2U2,即随着励磁电抗R2RXm的增大,功率因数会上升；【P96】1 空载铁心损耗的大小主要与哪些因素有关？答: 空载铁心损耗主要是基本铁耗,基本铁耗与2 B、f 、重量 GFe 和厚度F有关；8 假设将一台感应机的额定频率由50Hz 改为 60Hz,要求保持励磁势基本不变,应转变什么数据为最合佳

19、？实行该措施后,基本铁耗在不计饱和影响时会不会变化 . 答：F H H t 1 L t 1 H t 2 L t 2 H j 1 L j 1 H j 2 L j 2；由于励磁磁动势不变,尺寸又不变,故磁场强度 H也不变,即磁密 B 也不变,磁通 也不变； 由于 E 4 k NmfNK dp 有,E 不变, 不变,故匝数N下降 1.2 倍；感应电机运行时铁心磁路处于饱和状态,此时磁通不能转变,变小或变大会使电机的铁心材料利用不充分或励磁电流增加及损耗增大；由于基本铁耗与频率f 成正比,故基本铁耗增加；由于输出功率PP=T* ,由于 T ,=2 n/60,n=60f1-s/p.所以输出功率P 增加；

20、由（1PP）*100%有效率没有下降反而上升；【P117】3 伯努利方程代表的物理意义是什么？为什么在液体的运动过程中,它的静压力和动压力之间可以相互转化？名师归纳总结 答：伯努利方程为hP12C. 其物理意义为抱负流体在稳态运行过程中,第 5 页,共 6 页2单位体积内所包含的总能量保持不变；由于流体在流淌的过程中不是固定不变的；假设变小,就动压力P g2/2变小,动压头22降小；又由于全压头不变,就静压力必定g- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 变大,反之亦然；所以静压力和动压力之间可以相互转化；5 流阻或风阻的串联和并联应如何运算？与电阻的串并联方

21、法相比较有何异同？答：流阻或风阻的串并联用风路图运算；串联时, 渡过各个风阻的流量相同,气体通过整个管道或风路所需的全部压力等于各部分压力损耗的总和；串联时等效流阻或风阻为Zddini；并联时由于支路的压降为P IZI2 q VI.且流过各支路的压降相等；可以推导Zi出Z1n1i2；电路中电阻等效于风路中的风阻；电流等效于风路中的流量qVI；1/1Z电压等效风路中的压降；串并联的运算原理相同；所不现的是电路中电压与电流成正比而 风路中压降与流量的平方成正比；6 试比较离心式风扇和轴流式风扇的工作原理,小型电机中很少用轴流式风扇？答：离心式风扇的工作原理是风扇转动时,它们各有什么公有优缺点？为什

22、么在一般中处于其叶片间的气体受离心力的作用向外飞逸,因而风扇叶轮边缘出口处形成压力；优点是在压力较高,缺点是效率较低；轴流式风 扇的工作原理是风扇转动时,气体受叶片煽动沿轴向动力在风扇出口处形成压力；优点是 效率高,缺点是压力低；感应电机、凸极同步机的孔缝很小,使得轴向风阻；风很难通过,只有直流机可以有轴流式风扇而直流机的应用范畴很小；而且离心式风扇能产生较高压力；由于一般电机特殊是中小型电机是沟通电机,使用的是离心式风扇,故中小型电机很少采 用轴流式风扇；名师归纳总结 【P139】1 电机绝缘结构按其耐热等级分别规定了极限温度,但是在运算电机的发热时,往第 6 页,共 6 页往只运算各部分的温升而不运算实际温度,试说明其缘由？见复习题14- - - - - - -