1、電機設計復習重點和課后答案（陳世坤第二版）第二章1 電機的主要尺寸是指什么？ 【P9】 它們由什么決定？ 【P12】 答：電機的主要尺寸是指電樞鐵心的直徑和長度。 對于直流電機， 電樞直徑是指轉子外 徑；對于一般結構的感應電機和同步電機，則是指定子內徑。它們由計算功率P'決定。2 電機的主要尺寸間的關系是什么？ 【P10】 根據這個關系式能得出哪些重要結論？【P12】答：電機的主要尺寸間的關系是D2lefn/P ' =6.1/（ p'KNmKdpAB）. 根據這個關系式得到的重要結論有 : 電機的主要尺寸由其計算功率P'和轉速 n 之比 P'/n 或計算

2、轉矩 T所決定 ; 電磁負荷 A 和 B不變時，相同功率的電機，轉速較高的，尺寸較?。怀叽缦嗤?電機，轉速較高的， 則功率較大。 這表明提高轉速可減小電機的體積和重量。 轉速一定時， 若直徑不變而采取不同長度，則可得到不同功率的電機。由于極弧系數 p 、 K Nm與 Kd 的 數值一般變化不大，因此電機的主要尺寸在很大程度上和選用的電磁負荷A 和 B有關。電磁負荷選得越高電機的尺寸就越小。第三章3 磁路計算的目的 ?【 P23】 答：磁路計算的目的在于確定產生主磁場所必需的磁化力或勵磁磁動勢， 并進而計算勵 磁電流以及電機的空載特性。通過磁路計算還可以校核電機各部分磁通密度選擇是否合適。4

3、磁路計算所依據的基本原理？ 【 P23】=I 。積 I 。等式左邊為磁答：磁路計算所依據的基本原理是安培環路定理 EMBED Equation.3分路徑沿著磁場強度矢量取向（磁力線） ，則 EMBED Equation.3場 H在 EMBED Equation.3方向上的線積分；所選擇的閉合回路一般通過磁極的中心 線，等式右邊為回路包圍的全電流，即等于每對極的勵磁磁勢。5 電機的磁路可分為幾段進行？ 【 P23】 為什么氣隙磁壓降占整個回路磁壓降很大的比 例？答：電機的磁路可分為如下各段： 1）空氣隙； 2）定子齒（或磁極） ；3）轉子齒（或磁 極）；4）定子軛； 5）轉子軛。因為空氣隙的磁導

4、率比鐵的磁導率小得多，EMBEDE quation.3=/(S .), EMBEDE quation.3= EMBEDE quation.3/(S EMBEDEquation.3 ）. 所以氣隙磁阻比鐵心磁阻大得多 , 又因為 Um=mRm. 所以氣隙 磁壓降比鐵心磁壓降大得多 , 故氣隙磁壓降占整個回路磁壓降很大的比例 .6 在電機設計時通常對鐵心磁密 BFe 取硅鋼片磁化曲線的飽和點 ,為什么 ? 答:鐵心磁密的飽和點為 BFe=1.5T. 當BFe小于 1.5T時,材料利用不夠 .當BFe大于 1.5T 時, 過飽和點 , 上升幅度不大 . 而且又需要更大的勵磁電流、損耗和成本都會增加

5、. 所以應取 BFe=1.5T.7 計算交流電機齒聯軛的軛部磁壓降時一般取什么磁密為計算磁密 ?為什么引入軛部磁 壓降校正系數 Cj 這一概念 ?【 P36-37】答: 計算交流電機齒聯軛的軛部磁壓降時 , 一般取軛部切向最大磁密 Bj 作為計算磁密 因為齒聯軛磁密分布不均勻 , 齒聯軛磁路全長上的磁壓降 Fj= EMBED Equation.3 . 為了簡化計算, 引用一個等效的均勻磁場代替不均勻磁場 Hjav= EMBED Equation.3 .Hjav 和 Hj 存在值不同 , 引入磁壓降校正系數 Cj= EMBED Equation.3 來修正 .8 在磁路計算中 ,當齒部磁密超過

6、1.8T 時,為什么要進行修正 ?【 P33】 答:齒部磁密超過 1.8T, 此時齒部磁密比較飽和 ,鐵的磁導率 .比較低 ,使齒部的磁阻 和槽部相比差別不是很大 . 這樣,一個齒距內的磁通大部分將由齒部進入軛部, 部分磁通通過槽部進入軛部.因而齒部中的實際磁通密度 B 比通過公式 Bl eft/(EMBEDEquation.3EMBED Equation.3) 小些. 即實際的磁場強度及磁壓降也會小一些, 所以要進行修正 .第四章9 異步電機與同步電機繞組漏抗分別由哪幾部分組成?【 P51-62】答:異步電機 :槽漏抗,諧波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗.同步電機 :槽漏抗,諧波漏抗 , 齒頂漏抗

7、 ,端部漏抗 .10 交流電機定子單層整距繞組每槽漏感EMBED Equation.3如何計算 ?【 P51-52】答: 高度 h. 范圍內全部槽中電流產生的漏磁鏈s1=Ns(Bs1S)=Ns*S* .EMBED Equation.3INs/bs=N 2s EMBED Equation.3I .h.lef/bs. 高度 h1 范圍內距槽底 X 處高 dx 的范圍內產生的漏磁鏈 d s2=(Ns*x/h1)d x=(Ns*x/h1) 2 EMBED Equation.3I .lefdx/bs. 高度 h1 范圍內由槽中電s2=N2s .lefEMBED=Ns EMBED Equation.3流產

8、生的 漏磁鏈為s2= EMBEDE quation.3Equation.3 I EMBED Equation.3 .h1lef/(3bs). 槽漏磁鏈總和 s=s1+s2=N2s EMBEDE quation.3Lef(h./bs+h1/(3bs). 即每槽漏感為： EMBEDE quation.3=s/( EMBEDEquation.3I)=N 2s.lef(h./bs+h1/(3bs).(bs 為槽寬)第五章11 電機的損耗分別為哪幾種 ?【P76】哪些損耗是不變損耗 ?哪些損耗是可變損耗？ 【P76】 哪些損耗是主要損耗？哪些損耗是次要損耗？答：電機的損耗分別為： 定子轉子鐵心中的基本鐵

9、耗； 空載時鐵心中的附加 (雜散) 損耗；電氣損耗；負載時的附加(雜散)損耗；機械損耗。其中為不變損耗； 為可變損耗。為主要損耗，為次要損耗。12 為什么所有電機的機械損耗都為不變損耗？答：不變損耗是指損耗不隨負載的變化而變化。 機械損耗包括通風損耗、 軸承摩擦損耗 和電刷摩擦損耗。 主要的決定因素是轉速 n。對于同步電機有 n=n1=60f/p, 由于 f 和 p 不變， 故轉速不變。對于異步機有 n=(1-s)n1=(1-s)60f/p. 空載時 S=0, 額定負載時 EMBED Equation.3 0.05,S 變化不大，也認為轉速不變。對于直流電機有 n=E/(Ce ) Un/(Ce

10、 ), 所以也認為轉速基本不變。綜上所述，對于所有電機， n 都不變，機械損耗也不 變，即機械損耗是不變的 。課后相關作業答案【P22】1 什么是主要尺寸關系式？根據這個關系式可得出哪些重要結論？(見復習題 1)2 什么是電機中的幾何相似定律？為何在可能情況下， 總希望用大功率電機來代替總功率相 等的小功率電機？為何冷卻問題對于大電機比對小電機更顯得重要 ?= EMBED Equation.3答：在轉速相同的情況，當EMBED Equation.3EMBED Equation.3= EMBED Equation.3=下， EMBED Equation.3 EMBEDE quation.3 EM

11、BEDE quation.3 EMBEDE quation.3 EMBEDEquation.3 。即當 B和J 的數值保持不變時，對一系列功率遞增，幾何形狀相似的電機，每單位功率所需有效填料的重量、 成本及產生損耗均懷功率的 1/4 次方成反比。 用大功 率電機代替總功率相等的數臺小電機的原因是隨著單機容量的增加，其效材料的重量G、成本 Gef 相對容量的增加要慢。 因此用大功率電機代替總功率相等的數臺小電功率機。其有效材料的利用率提高了。 損耗增加相對容量慢， 因此效率提高了。 冷卻問題對大功率電機比對 小功率電機更顯得重要的原因是電機損耗與長度 l 的立方成成正比， 而冷卻表面卻與長度的

12、平方成正比。功率上升，長度變長，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，要改變電機的通風和冷卻系統，從而放棄它們的幾何形狀相似?！綪43】 2 磁路計算時為什么要選擇通過磁極中心的一條磁力線路徑為計算，選用其它路徑 是否也可得到同樣的結果？答：磁路計算時選擇通過磁極中心的一條磁力線的原因是此路徑包圍所的電流， 此路徑 的氣隙和鐵心的 B、H 和相應的尺寸較容易計算。選用其他路徑也可得到相同的結果。4 氣隙系數 K的引入是考慮什么問題？假定其他條件相同，而把電樞槽由半閉中槽改為開 口槽，則 K增大還是減小？答：氣隙系數 K的引入是考慮因槽口的影響使氣隙磁阻增大的問題。由

13、公式EMBEDEquation.3 (見圖 3-11 )，B是定子沒有開槽時的磁密最大值， Bmax是維持磁通為既定值，齒頂處氣隙最大磁密必須由無槽時的B 增加到 Bmax。由半閉口槽變成開口槽，由于磁通不變(因為外部電壓不變) ，槽的磁阻增大，通過槽的有磁通減少，通過齒部的 磁通增大，即 B max增大。而 B不變，則 K變大。5 空氣隙在整個磁路中所占的長度很小， 但它在整個磁路計算中卻占有十分重要的地位， 這 是為什么？ ( 見復習題 5)6 極聯軛與齒聯軛的磁勢計算方法為什么不一樣？答：極聯軛的氣隙磁通分布是均勻的，m經過磁極之后，分成兩路，分別進入左右兩的軛部，經過極聯軛的每個截面的

14、磁通認為都是m/2。齒聯軛的磁通是氣隙磁通“分散”地進入齒部及軛部， 所以齒聯軛各個截面穿過的磁通是不同的， 即沿積分路徑上的磁密分布 不均勻， 并且每處的截面中沿向上的磁密也不是均勻分布的。這樣在計算軛部磁壓降時， 必須作適當簡化。故極聯軛與齒聯軛的磁勢計算方法不一樣?！綪75】2 漏抗的大小對于交流電機的性能有何影響？答：一方面漏抗不能過小， 否則同步發電機短路時或感應電機起動時將產生不能允許的 電流。 另一方面漏抗又不能過大， 否則會引起同步發電機的電壓變化率增大， 感應電動機的 功率因數、最大和起動轉矩降低(若為直流電機則換向條件惡化) 。5 槽漏抗與諧波漏抗的大小主要與哪些因數有關？

15、答：槽漏抗 Xs=4f .N2lef s/(pq), 它的大小主要與槽比漏磁導 s 和 N2 及 EMBED Equation.3 有關。諧波漏抗 X= EMBED Equation.3它的大小主要與諧波比漏磁導、計算長度 lef 和匝數 N 有關。6 感應電機勵磁電抗的大小主要與哪些因素有關？它對電機的性能有何影響？答：勵磁電抗主要與主磁導 m、匝數 N 和計算長度 lef 有關。主要影響感應電機的性能為功率因素。因為功率因素 cos EMBED Equation.3 =( EMBED Equation.3 ，即隨著勵磁電抗 Xm的增大，功率因數會上升。【P96】1 空載鐵心損耗的大小主要與哪些因素有關？答: 空載鐵心損耗主要是基本鐵耗， 基本鐵耗與 B2、f 1.3 、重量 EMBEDE quation.3和厚度 EMBED Equation.3有關。8 若將一臺感應機的額定頻率由 50Hz 改為 60Hz，要求保持勵磁勢基本不變，應改變什么數 據為最合佳？采取該措施后，基本鐵耗在不計飽和影響時會不會變化 ?答： EMBED Equation.3。由于勵磁磁動勢不變，