电机设计期末总出题35套

1第一套1、 根据电机主要尺寸关系式可以得出哪些结论？（在一定合理范围内）答： 相同体积的电机，转速越高，功率越大 1电磁负荷 A 和 B 不变时，相同功率的电机，转速越高，尺寸越小；尺 2寸相同的电机，转速越高，则功率越大相同转速的电机，体积越大，功率越高 3功率一定，转速相同的电机，电磁负荷 A 和 B 越大，体积约小 42、 为何在可能情况下，总希望用大功率电机来代替总功率相等的小功率电机？答：根据电机的几何相似定律，在转速相同的情况下 'PG'ef' ，即 B 和 J 相同，极数相同的情况下，电机的重量、成本、损'4/3'P4/1'耗与功率的四分之一次方成反比。用大功率电机代替总功率相等的数台小电机的原因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。3、 怎样将电机内部比较复杂的磁场转化为比较简单的磁路来计算？简述大致的转化步骤答：计算复杂的磁场首先需要准确计算各点磁密构成三维磁场，在忽略边缘效应并用无限大的平面垂直轴截面，在截面上形成了二位磁场，沿周向对称选取一对极可以将其进一步转化为一对极下的二维磁场，最后根据安培环路定律选取通过磁路中心线的一个特殊的环路进行分析，最终简化为一个简单的磁路。4、感应电机主电抗的大小主要与哪些因素有关？ 答：由主要关系式 ，其中 可mmfXpqNl42e0 efdpmqK12知在频率 f，相数 m，级数 2p 一定的情况下，感应电机的主电抗 Xm主要与绕组每相匝数的平方，基波绕组系数 Kdp1，电枢轴向计算长度 lef及级距与气隙之比 有关。/4、 减小负载时绕组铜中的附加损耗，一般采用哪些措施？答：附加损耗主要由漏磁产生，而漏磁又主要是谐波和齿谐波产生的，当要减小负载附加损耗时，可用谐波含量少的绕组 入短路，分布绕组，也可以用斜槽，近槽配合来减少齿谐波。5、 三相感应电机中，气隙的大小对电机性能有哪些影响？一台三相笼型转子感应电动机，起动时间过长不符合要求，在不拆定子绕组的情况下，应采取什么简单措施来解决这一问题？这样做对电机性能有何影响？2答：气隙的大小主要对励磁电流和功率因素附加损耗有影响，在允许的情况下气隙需要尽量取小些来降低励磁电流以增加功率因数。起动时间过长是因为起动转矩过小，从而可知主要因为气隙过小，使附加转矩，附加损耗都增加，由漏磁引起和谐波大。在不拆换定子绕组的情况下可车转子外围增大气隙从而增大起动出力。但这样做会使电机的励磁电流增加进而功率因数减小。6、 如功率因素 cos 不符合要求，应从哪些方面着手调整？答：应从电路方面着手，设法降低励磁电流和漏磁参数。可调整电机的尺寸，如缩小定转子槽面积，降低各部分磁密；减小气隙，增加每槽导体数 NS1 ，增大 Di1、增大 li或增大定转子槽宽、减小槽高以降低 X第二套一填空题1. 设计一台电机必须确定许多尺寸，其中起到决定性作用的是电机的主要尺寸，电机的主要尺寸是指-和- 。 （电枢铁心的直径，长度）2. 电磁负荷 A 和 B 不变时，相同功率的电机，转速较高的，尺寸- ；尺寸相同的电机，转速较高的，则功率-。 （较小，较大）3. 各类电机的磁路可分为-、-、-、- 、-五段。 （空气隙，定子齿，转子齿，定子轭，转子轭）4. 电机中用的硅钢片按制造工艺可分为- 和-两种。 （冷轧，热轧）5. 极弧系数 p的大小决定于 -、- 、-。 （励磁磁势分布曲线的形状，空气隙的均匀程度，磁路的饱和程度）6. 我们把电抗区分为-和-，在感应电机中被称为励磁电抗的是- ，在同步电机中，则被称为- 。 （主电抗，漏电抗，主电抗，电枢反应电抗）7. 基本铁耗在铁心中会引起-和-。 （磁滞损耗，涡流损耗）8. 单层绕组可以分为-、-和-。 （同心式，链式，交叉式）9. 按所连接的是齿或是磁极可把轭分为-和-。 （极联轭，齿联轭）10. 由于绕组电流在电机中不同位置所建立的漏磁场、因而其产生的磁链情况不同，绕组的漏抗通常分为:-、- 、-、-。 （槽漏抗，谐波漏抗，齿顶漏抗，端部漏抗）二简答题1.磁路计算的目的是什么？答：磁路计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，并进而计算励磁电流以及电机的空载特性，通过磁路计算还可以校核电机各部分磁通密度选择是否合适。2.异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成？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，齿顶漏抗，端部漏抗。3.电机的主要尺寸是什么？他们有什么决定？答：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3一般结构的感应电机和同步电机，则是指定子内径。它们由计算功率决定。4.电机的损耗分别为哪几种？哪些损耗是不变损耗？哪些损耗是可变损耗？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：1 定子转子铁心中的基本铁耗；2 空载时铁心中的附加损耗；3 电气损耗；4 负载时的附加损耗； 5 机械损耗；其中 125 为不变损耗，34 为可变损耗，135为主要损耗，24 为次要损耗。5.各类电机励磁电流或空载特性的计算步骤？答：1.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磁势；3 计算磁化电流或空载特性。第三套1 起主要与决定作用的是( 电机的主要尺寸),其中包括(电枢铁心的直径和长度).2CA 为(电机常数),其物理意义为( 单位计算转矩所消耗的有效材料的体积)3.KNM 为(波形系数),Kdp 为(绕组系数)4.电机的主要尺寸关系式是什么,通过这个式子我们能推出什么结论.答案:书上 12 页.5 感应电机定子漏抗包括( 槽漏抗,端部漏抗 ,谐波漏抗),其中与铁心长度无关的(端部漏抗 ),与气隙长度有关的是(谐波漏抗),且与其成(反)比,6.工作性能包括(效率,功率因数,额定转矩),起动性能包括(起动转矩,起动电流)7.气隙过小将会出现什么影响.答案:气隙磁压降小,Im 减小,效率因数增大.电抗增大,转矩减小.谐波转矩,损耗噪声增大.机械可靠性降低.48.A 较高,气隙磁密不变 ,会有什么影响.答案:尺寸和体积变小,节省材料.铁心重量减小, 铁耗减小.绕组匝数增多.电枢表面铜耗增加,温升增高.Tst,Ist, 最大转矩降低.9.电机的主要尺寸比增大,会有什么影响.答案:书上 16 页.第四套1、 请分别叙述转子导条的电流密度 在取值时，取得过大或过小会有什么影响。BJ答： 若取得过小，则转子电阻小，进而电机没有足够大的起动转矩： 若取得过大，BJ BJ这将导致电机的转差率增大，并且使转子的电阻损耗增大，效率降低，发热严重。2、 选择槽配合时应主要考虑的原则是什么？答：1.为了减小附加损耗，应采用少槽近槽配合；2.为了避免在起动过程中产生较强的异步附加转矩，应使 )(25.1pZ3.选用槽配合时，注意防止在起动过程中，产生较强的同步附加转矩、振动和噪声。三、绕组漏抗通常分为哪几部分？答：绕组的漏抗通常分为槽漏抗，谐波漏抗，齿顶漏抗和端部漏抗四部分4、 空气隙的大小应如何确定？答：通常气隙 选取得尽可能的小，以降低空载电流，因为感应电动机的功率因数 cos主要取决于空载电流。但是气隙不能过小，否则出了影响机械可靠性外，还会使谐波磁场及谐波漏抗增大，导致起动转矩和最大转矩减小，谐波转矩和附加损耗增加，进而造成较高的温升和较大噪声。5、在级数和相数不变的情况下，每极每相槽数 如果选用的较大时，对电机会有什么影1q响？答：1.由于定子谐波磁场减小，使附加损耗降低，谐波漏抗减小；2.一方面每槽导体数减小，使槽漏抗减小；另一方面槽数多了，槽高与槽宽的比值相应增大，使槽漏抗增大，但是这方面影响较小；3.槽中线圈边的总散热面积增加，有利于散热。4.绝缘材料用量和加工工时增加，槽利用率降低。5第五套1.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 BFe=1.5T，当 BFe小于 1.5T 时，材料利用不够；当 BFe大于 1.5T时，过饱和点，上升幅度不大。而且又需要更大的励磁电流、损耗和成本都会增加，所以应取 BFe=1.5T。2.在电机设计过程中，每级每相槽数 1q较大时，对电机的影响 eb答：附加损耗降低，谐波漏抗减小；每槽导体数减小，槽漏抗减小。槽数增加，槽高与槽宽的比值相应增大，使槽漏抗增加；槽中线圈边的总散热面积增加，有利于散热；绝缘材料用量和加工工时增加，槽利用率降低。Da3.若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，应改变什么数据为最合佳？采取该措施后，基本铁耗在不计饱和影响时会不会变化?答： 。由于励磁磁动势不变，尺寸又不2121Fjjtt LHLH变，故磁场强度 H 也不变，即磁密 B 也不变，磁通 也不变。由于 有，dpNmfKEk4E 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，此时磁通不能改变，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 f1.3成正比，故基本铁耗增加。由于输出功率 P=T*，由于T，=2n/60,n=60f(1-s)/p.所以输出功率 P 增加。由有效率没有下降反而上升。%10*P1）（ 4.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 m、匝数 N 和计算长度 lef 有关。主要影响感应电机的性能为功率因素。5. 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？解：Y 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 mR不变，槽尺寸不变，又RKNFImm不变，所以 需增大 4倍，槽尺寸不变，则线径应适当减小。第六套1.对于直流电机，气场波形系数与电枢绕组的乘积为多少？答：K NMKdp=1.2.电机的机械损耗可以分为哪些？通风损耗是由于什么产生的？答：1.轴承摩擦损耗。2. 电刷摩擦损耗。3.通风损耗6由转子旋转引起的转子表面与冷却气体之间的摩擦损耗以及安装在电机转轴上的或由电机本身转轴驱动的风扇所需的功率。3.转子槽数怎样选择比较好？答：1.尽可能选近槽配合，少槽；2.尽可能减少异步附加转矩；3.尽可能减少同步附加转矩；4.减少震动和噪声；4.一般将 Sf 控制在百分之多少之间？机械化嵌线时 Sf 控制在百分之多少以下？答：一般控制在 75%80%左右，机械化嵌线时 Sf 控制在 75%以下。5.梨形槽与梯形槽相比有哪些优势？为了避免开口槽有较大的空载附加损耗，可采用什么措施，但是会引起什么变化？答：前者的槽面积利用率较高，冲模寿命较长，而且槽绝缘的弯曲程度较小，不易损伤，所以用的比较广泛。采用磁性槽楔，但此时槽漏抗变大。第七套1、 在设计电机的时候，若气隙选小了，则基磁电流，功率因数，电抗，转矩，损耗，噪声以及可靠性会如何变化？2、 定转子槽型的选择和槽型尺寸的设计在设计电机过程中，对电机的各方面参数以及性能都有很大影响。那么在设计笼型转子槽型尺寸时的大体步骤是什么？若在设计的过程