《电机设计》陈世坤课后习题答案期末复习资料2Word下载.docx

1、（1）额定功率（2）额定电压（3）相数及相同连接方式（4）额定频率（5）额定转速或同步转速（6）额定功率因数感应电动机通常给定 （1） （5） ；同步电机通常给定 （1） （6） ； 直流电机通常给定 （1）（2）（5）第二章1. 电机常数 CA和利用系数 KA的物理意义是什么？答： CA：大体反映了产生单位计算转矩所消耗的有效材料（铜铝 或电工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。 KA：表示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它的大小反 映了电机有效材料的利用程度。2. 什么是主要尺寸关系式？根据它可以得出什么结论？主要尺寸关系式为：D lpef n K 6.K1 AB ，根

2、据这个关系式p pKNmKdp AB得到的重要结论有 : 电机的主要尺寸由其计算功率 P和转速 n之比 p 或计算转矩 T所决定；电磁负荷 A和 B不变时，相同 n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，则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量； 转速一定时，若直径不变而采取不同长度，则可得到不同功率 的电机；由于计算极弧系数 p 错误! 未找到引用源。、 波形系数 KNm与绕组系数 Kdp 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错误! 有 关。电磁负荷选得越高，电机的尺寸就越小。3. 什么是电机中的几何相似定律？为何在可

3、能情况下，总希望用 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 ?在转速相同的情况下， 当 Da=la =ha=ba =下， G Cef PDb lb hb bb P P1p 43 1 1 p p 4 即当 B和 J 的数；值保持不变时，对一系列功率递P 增，几何形状相似的电机，每单位功率所需有效材料的重量 G、成本 Cef及产生损耗 p 均与计算功率的 1次方成反比。用大功率4 电机代替总功率相等的数台小电机的原因是随着单机容量的增 加，其有效材料的重量 G、成本 Cef和损耗 p 的增加要慢，其有 效材料的利用率和电机的效率均将提高，因此用大功率电

4、机代替 总功率相等的数台小电功率机。冷却问题对大功率电机比对小功率电机更显得重要的原因是电机损耗与长度 l 的立方成正比，而 冷却表面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。 为了使温升不超过允许值， 随着功率的增加， 要改变电机的通风和冷却系统，从而放弃它们的几何形状相似。4.电磁负荷对电机的性能和经济性有何影响？电磁负荷选用时 要考虑哪些因素？当 p 一定，由于 p，KNm，Kdp变化不大， n则电机主要尺寸决定于电磁负荷。生产固定效率的电机，若其电 磁负荷越高，电机的尺寸将越小，重量越轻，成本越低，经济效 益越好。电磁负荷选用常需要考虑制造运行费用，冷却条件，

5、所 用材料与绝缘等级，电机的功率，转速等。5.若 2 台电机的规格，材料结构，绝缘等级与冷却条件都相同， 若电机 1 的线负荷比电机 2 的线负荷高，则 2 台电机的导体电流 密度能否选得一样，为什么？不能选的一样，因为：从 qa=AJ 式子上看， A1A2 由题中可 知1=2，q1=q2，所以 J1J2。即电机 1 的电流密度须选得低一些。6.什么是电机的主要尺寸比？它对电机的性能和经济性有何影 响？l ef主要尺寸比 ef （电机电枢计算长度与极距之比 ），若 D2l ef 不变而较大：（1）电机将较细长，即 l ef 较大而 D 较小。绕组端部变得较短， 端部的用铜（铝）量相应减小，当仍

6、在正常范围内时，可提高 绕组铜（铝）利用率。端盖，轴承，刷架，换向器和绕组支架等 结构部件的尺寸较小，重量较轻。因此单位功率的材料消耗少， 成本较低。（ 2）电机的体积不变，因此铁的重量不变，在同一磁通密度下 基本铁耗也不变。但附加铁耗有所降低，机械损耗则因直径变小 而减小。再考虑到电流密度一定时，端部铜（铝）耗将减小，因 此，电机中总损耗下降，效率提高。（3）由于绕组端部较短，因此端部漏抗减小。一般情况下总漏 抗将减小。（4）由于电机细长，在采用气体作为冷却介质时，风路加长， 冷却条件变差，从而导致轴向温度分布不均匀度增大（5）由于电机细长，线圈数目较粗短的电机较少，因而使线圈 制造工时和绝

7、缘材料的消耗减小。但电机冲片数目增多，冲片冲 剪和铁芯叠压的工时增加，冲模磨损加剧；同时机座加工工时增 加，并因铁芯直径较小， 下线难度稍大， 而可能使下线工时增多。（ 6）由于电机细长，转子的转动惯量与圆周速度较小，这对于 转速较高或要求机电时间常数较小的电机是有利的。7.电机的主要尺寸是指什么？怎样确定？电机的主要尺寸是指电枢铁芯的直径和长度。 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， 则是指定子内径。 电机的主要尺寸由其计算功率和转速之比 或 n计算转矩 T 所决定。确定电机主要尺寸一般采用两种方法，即计 算法和类比法。 计算法： 选取合理的电磁负荷求得

8、D2l ef ；选适当的主要尺寸比 分别求得主要尺寸 D和 l ef；确定交流电机定子外径 D1，直 流电机电枢外径 Da，对电枢长度进行圆整，并对外径标准化。 类比法：根据所设计的电机的具体条件（结构、材料、技术经 济指标和工艺等） ，参照已生产过的同类型相似规格电机的设 计和实验数据，直接初选主要尺寸及其他数据。8.何谓系列电机，为什么电机厂生产的大多是系列电机？系列电 机设计有哪些特点？系列电机指技术要求，应用范围，结构型式，冷却方式，生 产工艺基本相同，功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用 性很高的一系列电机。因为生产系列电机生产简单并给制造，使 用和维护带来很大方便，可成批生产通

9、用性很高的理工部件，使 生产过程机械化，自动化，有利于提高产品质量，降低成本。其 设计特点： 1.功率按一定规律递增 2. 安装尺寸和功率等级相适应3.电枢冲片外径充分利用现已有的工艺设备 4. 重视零部件的标准化，系列化，通用化 5. 考虑派生的可能性。第三章1.为什么可以将电机内部比较复杂的磁场当作比较简单的磁路 计算？为简化计算，可将复杂的磁场以磁极为对称单元，依据磁路理论 H d l i ，电流可找到一条磁极中心线包含全部励磁电l流的磁路简化计算。2.磁路计算时为什么要选择通过磁极中心的一条磁力线路径来 计算，选用其他路径是否也可得到同样的结果？磁路计算时选择通过磁极中心的一条磁力线的

10、原因是此路径 包围所有的电流，此路径的气隙和铁芯的 B、H 以及相应的尺寸较容易计算。选用其他路径也可得到相同的结果。3.磁路计算的一般步骤是怎么样的？先根据假设条件将电机内的磁路分段。利用磁路定律列写各段的磁压降和磁通密度的关系式， 该 关系式是磁路尺寸参数和材料特性的函数。修正磁场，简化磁路计算过程中带来的偏差，给出磁压降 和磁通密度关系式的修正公式。4.气隙系数 K的引入是考虑了什么问题？假设其他条件相同， 而 把电枢槽由半闭口槽改为开口槽，则 K将增大还是减小？气隙系数 K的引入是考虑因槽开口的影响使气隙磁阻增大的 问题。由半闭口槽变成开口槽，由于磁通不变（因为外部电压不 变），槽的磁

11、阻增大，通过槽的磁通减小，通过齿部的磁通增大， 即 B max增大，而 B不变， K将增大 .5.空气隙在整个磁路中所占的长度很小，但却在整个磁路计算中 占有重要的地位，为什么？因为铁芯磁导率远大于空气磁导率，尽管气隙长度很小，但 磁阻很大，导致在气隙上的磁压降占据整条闭合磁路的 60%85%，故而十分重要。6.当齿磁通密度超过 1.8T 时，计算齿磁位降的方法为什么要作 校正？齿部磁密超过 1.8T ，此时齿部磁密比较饱和，铁的磁导率 比较低，使齿部的磁阻和槽部相比差别不是很大。这样，一个齿 距内的磁通大部分将由齿部进入轭部，部分磁通通过槽部进入轭B l t 部。因而齿部中的实际磁通密度 B

12、t 比通过公式 Bt B l e ft 计KFel t bt 算出来的结果小些，即实际的磁场强度及磁压降也会小一些，所 以要进行修正。7.在不均匀磁场的计算中，为什么常把磁场看作均匀的，而将磁 路长度（空气隙有效长度 ef ，铁芯轴向有效长度 l ef 和齿联轭磁 路长度 Lj ）加以校正？校正系数有的大于 1，有的小于 1，试说 明其物理意义？为了简化计算而将磁场看成均匀的， ef 大于 1 对比校正是 考虑到槽开口影响。 l ef 大于 1 对比校正是考虑边缘效应，而齿联 轭处有一部分磁路损失段。8.感应电机满载时及空载时的磁化电流是怎样计算的？它们与 哪些因素有关？若它们的数值过大，可以

13、从哪些方面去调整效果 更为显著？1. 先根据感应电势 E 确定每极气隙磁通； 2. 计算磁路各部 分的磁压降，各部分磁压降的总和便是每极所需要磁势； 3. 计算 出磁化电流或空载特性。 它们与线圈匝数， 磁路尺寸， 气隙大小， 磁路饱和程度有关。若它们的数值过大，可从增加匝数，减小气 隙来调整9.将一台感应电机的频率由 50Hz 改为 60Hz，维持原设计的冲片 及励磁磁势不变，问应如何调整设计？在不计饱和时其值为多 少？解 ： 维 持 冲 片 及 励 磁 磁 势 不 变 ， 则 磁 通 不 变 ； 根 据 E 4. 44fN Kdp, 当频率 f 由 50Hz 改为 60Hz,要保持电机输出不变，则匝数 N 应减少为原来的 6。又 pFe kFe f1.3 B2 V ，在不计饱 和时，铁耗将增加为原来的 1.27 倍。10.将一台 380V，Y 接法的电机改为 接法，维持原冲片及磁化电 流不变，问如何设计？FRIm K NF KRmNY 接法的电机改为 接法， E将增大 3倍，频率不变；则 N 将增 大 3 倍， 又冲片 不变，则 Rm 不 变，槽 尺寸不 变，又N 不变，所以 N 需增大 3 倍，槽尺寸不变，则线 径应适当减小11.解释气隙系数 K，有效气隙长度 ef ，计算极弧系数 p ，波 幅系数 F，极弧计算长度 bp ，饱和系数 K