電機(jī)設(shè)計(jì)部分課后答案(20210219174956)

1、文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持. 9word版本可編輯歡迎下載支持. 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)、 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(guò)程分為哪幾個(gè)階段？ 答，電機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)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(tīng)取生

2、產(chǎn)和使用單位的 意見(jiàn)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(shū)或技術(shù)建議書(shū)。 電磁設(shè)計(jì)：本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)任務(wù)書(shū)的規(guī)定，參照生 產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算和方案比較，來(lái)確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電硝 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？ 答占電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)給定卜列數(shù)據(jù): 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 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

3、定:同步電機(jī)通常給定; 直流電機(jī)通常給定(1)(2) (5) 第二章 1.電機(jī)常數(shù)G和利用系數(shù)的物理意義是什么？ 答：CA：大體反映了產(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 P 40鳳他 得到的重要結(jié)論有:電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率曠和轉(zhuǎn)速n 之比匕或計(jì)算轉(zhuǎn)矩T所決定電磁負(fù)荷A和氐不變時(shí)，相同 n 功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較小尺寸相同的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較 高的，

4、則功率較大。這表明提高轉(zhuǎn)速可減小電機(jī)的體積和重量； 轉(zhuǎn)速一定時(shí)，若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)八 波形系數(shù)氐與繞組系數(shù)蘇 的數(shù)值一般變化不大，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Ba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(wèn)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)普二糾獸畔 S下， l)b lb hb bbJ / P 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

5、重量G、成本 及產(chǎn)生損耗環(huán)均與計(jì)算功率附次方成反比。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Gr和損耗的增加要慢，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)代替總功率 相等的數(shù)臺(tái)小電功率機(jī)。冷卻問(wèn)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1的立方成正比，而冷卻表 文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持. 面卻與長(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(guò)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.

6、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)匕一定，由于色，血，心變化不大，則電機(jī)主要尺寸決 ri 定于電磁負(fù)荷。生產(chǎn)固定效率的電機(jī)，若其電磁負(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，轉(zhuǎn)速等。 5若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， 若電機(jī)1的線負(fù)荷比電機(jī)2的線負(fù)荷離，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.= PAJ式子上看，兒用由題中可 知P i二P 2, qi=q2,所以JiJ2o即電機(jī)1的電流

7、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2 =牛（電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度與極距之比），若D九 不變而入校大： （1）電機(jī)將校細(xì)長(zhǎng)，即Lr校大而D較小。繞組端部變得校短， 端部的用銅（鋁）量相應(yīng)減小，當(dāng)入仍在正常范圍內(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)中總擴(kuò)耗下降，

8、效率提髙. （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??；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? 9word版本可編輯歡迎下載支持.

9、文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持. 答：電機(jī)的生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)， I 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?；?計(jì)算轉(zhuǎn)矩廠所決定。確定電機(jī)主要尺寸一般采用兩種方法，即計(jì) 算袪和類比法。 計(jì)算法：選取合理的電磁負(fù)荷求得bls選適當(dāng)?shù)闹饕叽绫?X分別求得主要尺寸D和ler；確定交流電機(jī)定子外徑Do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。 類比法：根據(jù)所設(shè)計(jì)的電機(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(guò)的同類型相似規(guī)格電機(jī)

10、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(guò)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)二1.功率按一定規(guī)律遞増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) 準(zhǔn)化，系列化，通用化5.考慮派生的可能性。 第三章 1.

11、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2為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將復(fù)雜的嶽場(chǎng)以磁極為對(duì)稱單元，依據(jù)磁路 理論打匹=電流可找到一條磁極中心線包含全部勵(lì)磁電 J 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(guò)磯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(guò)磁極中心的一條磁力線的原因是此路徑 包圍所有的電流，比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(xiě)各段的磁壓降和磁通密度的關(guān)系式，該 關(guān)系式是磁路

12、尺寸參數(shù)和材料待性的函數(shù)。 修正磁場(chǎng)，簡(jiǎn)化磁路計(jì)算過(guò)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（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(guò)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伯努利方程代表的物理意義是什么？為什么在液休的運(yùn)動(dòng)過(guò)

13、程中，它的靜斥力和動(dòng)床 力之間可以相互轉(zhuǎn)化？ 答：伯努利方程為pgh + P +丄丹=C其物理意義為理想流體在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中， 2 單位休積內(nèi)所包含的總能:&保持不變.因?yàn)榱黧w在流動(dòng)的過(guò)程中卩不是固定不變的.若變 小，則動(dòng)KJ1P2/2變小,動(dòng)氐頭以 降小。乂因力全床頭不變則渤床力必然變 2g 大，反之亦然。所以前圧力和動(dòng)圧力Z間可以互相轉(zhuǎn)化。 5流阻或風(fēng)阻的串聯(lián)和并聯(lián)用如何計(jì)算？與電阻的串并聯(lián)方法相比較有何異同？ 答：流阻或風(fēng)阻的串并聯(lián)用風(fēng)路圖計(jì)算串聯(lián)時(shí)，渡過(guò)各個(gè)風(fēng)阻的流坦:相同，氣體通過(guò) 整個(gè)管道或風(fēng)路所需的仝部斥力等于各部分床力損耗的總和。串聯(lián)時(shí)等效流阻或風(fēng)阻為 S G。并聯(lián)時(shí)由J：支賂

14、的壓降為，心且流過(guò)各文略的壓降相等?？梢晕?dǎo) 出 Z& = 1/( I 電路中電阻等效于風(fēng)路中的風(fēng)阻。電流等效于風(fēng)路中的流:a 電床等效風(fēng)路中的斥降。串并聯(lián)的計(jì)算原理相同。所不現(xiàn)的是電路中電床與電流成正比而 風(fēng)路中斥降與流雖的平方成正比。 3.試比較離心式風(fēng)扇和軸流式風(fēng)扇的工作原理，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)，氣體受葉片鼓動(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(guò)，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