《電機設計》(陳世坤)課后習題答案(期末復習資料)(2)

1、電機設計第一章1. 電機設計的任務是什么？ 答：電機設計的任務是根據(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)、溫升、機械可靠性） ，結(jié)合技 術(shù)經(jīng)濟方面國家的方針政策和生產(chǎn)實際情況，運用有關的理論和 計算方法， 正確處理設計時遇到的各種矛盾， 從而設計出性能好、 體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、 制造和使用維修方便的先進產(chǎn)品。2. 電機設計過程分為哪幾個階段？ 答：電機設計的過程可分為：準備階段：通常包括兩方面內(nèi)容：首先是熟悉國家標準，收 集相近電機的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料， 并聽取生產(chǎn)和使用單位的 意見與要求； 然后在國家標準有關規(guī)定及分析相應資料的基礎 上，編制技術(shù)任務書或技術(shù)

2、建議書。電磁設計： 本階段的任務是根據(jù)技術(shù)任務書的規(guī)定， 參照生 產(chǎn)實踐經(jīng)驗， 通過計算和方案比較， 來確定與所設計電機電磁 性能有關的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關材料，并核算電磁性能。 結(jié)構(gòu)設計：結(jié)構(gòu)設計的任務是確定電機的機械結(jié)構(gòu)，零部件 尺寸，加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機械計 算、通風計算和溫升計算。3. 電機設計通常給定的數(shù)據(jù)有哪些？ 答：電機設計時通常會給定下列數(shù)據(jù)：(1) 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(5) 額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速(6) 額定功率因數(shù)感應電動機通常給定 (1) (5) ；同步電機通常給定 (1) (6) ； 直流電機通常給定

3、(1)(2)(5)第二章1. 電機常數(shù) CA和利用系數(shù) KA的物理意義是什么？答： CA：大體反映了產(chǎn)生單位計算轉(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)生的計算轉(zhuǎn)矩，它的大小反 映了電機有效材料的利用程度。2. 什么是主要尺寸關系式？根據(jù)它可以得出什么結(jié)論？答：主要尺寸關系式為：D lpe'f n' K 6.K1 AB ，根據(jù)這個關系式ppKNmKdp AB得到的重要結(jié)論有 : 電機的主要尺寸由其計算功率 P和轉(zhuǎn)速 n之比 p 或計算轉(zhuǎn)矩 T所決定；電磁負荷 A和 B不變時，相同 n功率的電機，轉(zhuǎn)速

4、較高的，尺寸較??；尺寸相同的電機，轉(zhuǎn)速較 高的，則功率較大。這表明提高轉(zhuǎn)速可減小電機的體積和重量； 轉(zhuǎn)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；由于計算極弧系數(shù)p' 錯誤! 未找到引用源。、 波形系數(shù) KNm與繞組系數(shù) Kdp 的數(shù)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錯誤! 未找到引用源。 有 關。電磁負荷選得越高，電機的尺寸就越小。3. 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 ?答：在轉(zhuǎn)速相同的情況下， 當 Da=la =ha

5、=ba =下， G Cef PDb lb hb bbP' P' P'1p' 431' 1 p p 4 即當 B和 J 的數(shù)；值保持不變時，對一系列功率遞P' 增，幾何形狀相似的電機，每單位功率所需有效材料的重量G、成本 Cef及產(chǎn)生損耗 p 均與計算功率的 1次方成反比。用大功率4 電機代替總功率相等的數(shù)臺小電機的原因是隨著單機容量的增 加，其有效材料的重量 G、成本 Cef和損耗 p 的增加要慢，其有 效材料的利用率和電機的效率均將提高，因此用大功率電機代替 總功率相等的數(shù)臺小電功率機。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

6、耗與長度 l 的立方成正比，而 冷卻表面卻與長度的平方成正比。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(tǒng)，從而放棄它們的幾何形狀相似。4. 電磁負荷對電機的性能和經(jīng)濟性有何影響？電磁負荷選用時 要考慮哪些因素？答：當 p 一定，由于 p' 錯誤! 未找到引用源。，KNm，Kdp變化不大， n則電機主要尺寸決定于電磁負荷。生產(chǎn)固定效率的電機，若其電 磁負荷越高，電機的尺寸將越小，重量越輕，成本越低，經(jīng)濟效 益越好。電磁負荷選用常需要考慮制造運行費用，冷卻條件，所 用材料與絕緣等級，電機的功率，轉(zhuǎn)速等。5. 若 2

7、 臺電機的規(guī)格，材料結(jié)構(gòu)，絕緣等級與冷卻條件都相同， 若電機 1 的線負荷比電機 2 的線負荷高，則 2 臺電機的導體電流 密度能否選得一樣，為什么？答：不能選的一樣，因為：從 qa=AJ 式子上看， A1>A2 由題中可 知1=2，q1=q2，所以 J1<J2。即電機 1 的電流密度須選得低一些。6. 什么是電機的主要尺寸比？它對電機的性能和經(jīng)濟性有何影 響？l ef答：主要尺寸比 ef （電機電樞計算長度與極距之比 ），若 D2l ef 不變而較大：（1）電機將較細長，即 l ef 較大而 D 較小。繞組端部變得較短， 端部的用銅（鋁）量相應減小，當仍在正常范圍內(nèi)時，可提高 繞

8、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，機械損耗則因直徑變小 而減小。再考慮到電流密度一定時，端部銅（鋁）耗將減小，因 此，電機中總損耗下降，效率提高。（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）由于電機細長，在采用氣體作為冷卻介質(zhì)時，風路加長， 冷卻條件變差，從而導致軸向溫度分布不均勻度增大（5）由于電機細長，線圈數(shù)目較粗短的電機較少，因而使線圈 制造工時和絕緣材料的消耗減小。但電機沖

9、片數(shù)目增多，沖片沖 剪和鐵芯疊壓的工時增加，沖模磨損加??；同時機座加工工時增 加，并因鐵芯直徑較小， 下線難度稍大， 而可能使下線工時增多。（ 6）由于電機細長，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量與圓周速度較小，這對于 轉(zhuǎn)速較高或要求機電時間常數(shù)較小的電機是有利的。7. 電機的主要尺寸是指什么？怎樣確定？ 答：電機的主要尺寸是指電樞鐵芯的直徑和長度。 對于直流電機， 電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對于一般結(jié)構(gòu)的感應電機和同步電機，p' 則是指定子內(nèi)徑。 電機的主要尺寸由其計算功率和轉(zhuǎn)速之比 或 n計算轉(zhuǎn)矩 T 所決定。確定電機主要尺寸一般采用兩種方法，即計 算法和類比法。 計算法： 選取合理的電磁負荷求得 D2l

10、 ef ；選適當?shù)闹饕叽绫?分別求得主要尺寸 D和 l ef；確定交流電機定子外徑 D1，直 流電機電樞外徑 Da，對電樞長度進行圓整，并對外徑標準化。 類比法：根據(jù)所設計的電機的具體條件（結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)經(jīng) 濟指標和工藝等） ，參照已生產(chǎn)過的同類型相似規(guī)格電機的設 計和實驗數(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，為什么電機廠生產(chǎn)的大多是系列電機？系列電 機設計有哪些特點？ 答：系列電機指技術(shù)要求，應用范圍，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。因為生產(chǎn)系列電機生產(chǎn)簡單并給制造，使 用和維護帶來很大方便，可成批生產(chǎn)

11、通用性很高的理工部件，使 生產(chǎn)過程機械化，自動化，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。其 設計特點： 1.功率按一定規(guī)律遞增 2. 安裝尺寸和功率等級相適應3. 電樞沖片外徑充分利用現(xiàn)已有的工藝設備 4. 重視零部件的標準化，系列化，通用化 5. 考慮派生的可能性。第三章1. 為什么可以將電機內(nèi)部比較復雜的磁場當作比較簡單的磁路 計算？答：為簡化計算，可將復雜的磁場以磁極為對稱單元，依據(jù)磁路理論 H d l i ，電流可找到一條磁極中心線包含全部勵磁電l流的磁路簡化計算。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來 計算，選用其他路徑是否也可得到同樣的結(jié)果？ 答：磁路計算時選擇通過磁極

12、中心的一條磁力線的原因是此路徑 包圍所有的電流，此路徑的氣隙和鐵芯的B、H 以及相應的尺寸較容易計算。選用其他路徑也可得到相同的結(jié)果。3. 磁路計算的一般步驟是怎么樣的？ 答：先根據(jù)假設條件將電機內(nèi)的磁路分段。利用磁路定律列寫各段的磁壓降和磁通密度的關系式， 該 關系式是磁路尺寸參數(shù)和材料特性的函數(shù)。修正磁場，簡化磁路計算過程中帶來的偏差，給出磁壓降 和磁通密度關系式的修正公式。4. 氣隙系數(shù) K的引入是考慮了什么問題？假設其他條件相同， 而 把電樞槽由半閉口槽改為開口槽，則 K將增大還是減??？ 答：氣隙系數(shù) K的引入是考慮因槽開口的影響使氣隙磁阻增大的 問題。由半閉口槽變成開口槽，由于磁通不

13、變（因為外部電壓不 變），槽的磁阻增大，通過槽的磁通減小，通過齒部的磁通增大， 即 B max增大，而 B不變， K將增大 .5. 空氣隙在整個磁路中所占的長度很小，但卻在整個磁路計算中 占有重要的地位，為什么？ 答：因為鐵芯磁導率遠大于空氣磁導率，盡管氣隙長度很小，但 磁阻很大，導致在氣隙上的磁壓降占據(jù)整條閉合磁路的60%85%，故而十分重要。6. 當齒磁通密度超過 1.8T 時，計算齒磁位降的方法為什么要作 校正？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(nèi)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

14、B l t 部。因而齒部中的實際磁通密度 Bt 比通過公式 BtB l e' ft 計KFel t bt 算出來的結(jié)果小些，即實際的磁場強度及磁壓降也會小一些，所 以要進行修正。7. 在不均勻磁場的計算中，為什么常把磁場看作均勻的，而將磁 路長度（空氣隙有效長度 ef ，鐵芯軸向有效長度 l ef 和齒聯(lián)軛磁 路長度 Lj ）加以校正？校正系數(shù)有的大于 1，有的小于 1，試說 明其物理意義？ 答：為了簡化計算而將磁場看成均勻的， ef 大于 1 對比校正是 考慮到槽開口影響。 l ef 大于 1 對比校正是考慮邊緣效應，而齒聯(lián) 軛處有一部分磁路損失段。8. 感應電機滿載時及空載時的磁化

15、電流是怎樣計算的？它們與 哪些因素有關？若它們的數(shù)值過大，可以從哪些方面去調(diào)整效果 更為顯著？答：1. 先根據(jù)感應電勢 E 確定每極氣隙磁通； 2. 計算磁路各部 分的磁壓降，各部分磁壓降的總和便是每極所需要磁勢； 3. 計算 出磁化電流或空載特性。 它們與線圈匝數(shù)， 磁路尺寸， 氣隙大小， 磁路飽和程度有關。若它們的數(shù)值過大，可從增加匝數(shù)，減小氣 隙來調(diào)整9. 將一臺感應電機的頻率由 50Hz 改為 60Hz，維持原設計的沖片 及勵磁磁勢不變，問應如何調(diào)整設計？在不計飽和時其值為多 少？解 ： 維 持 沖 片 及 勵 磁 磁 勢 不 變 ， 則 磁 通 不 變 ； 根 據(jù) E 4. 44fN

16、 Kdp, 當頻率 f 由 50Hz 改為 60Hz,要保持電機輸出不變，則匝數(shù) N 應減少為原來的 極弧計算長度 b'pp' 是假想每極氣隙磁通集中在一定范圍6。又 pFe kFe f1.3 B2 V ，在不計飽 和時，鐵耗將增加為原來的 1.27 倍。10. 將一臺 380V，Y 接法的電機改為 接法，維持原沖片及磁化電 流不變，問如何設計？FRIm K NF KRmN答：Y 接法的電機改為 接法， E將增大 3倍，頻率不變；則 N 將增 大 3 倍， 又沖片 不變，則 Rm 不 變，槽 尺寸不 變，又N 不變，所以 N 需增大 3 倍，槽尺寸不變，則線 徑應適當減小11.

17、 解釋氣隙系數(shù) K，有效氣隙長度 ef ，計算極弧系數(shù) 'p ，波 幅系數(shù) F，極弧計算長度 bp ，飽和系數(shù) Ks，波形系數(shù) KNm，殘隙 f ，鐵芯疊壓系數(shù) KFe，槽系數(shù) ks，磁極漏磁系數(shù)的含義。 答：1. 氣隙系數(shù) K表示了由于齒槽存在而使氣隙磁密增大的倍數(shù)2. 有效氣隙長度 ef 是指用一臺無槽電機來代替有槽電機，在氣 隙磁密的值仍當作有槽電機氣隙磁密最大值B時，無槽電機的氣隙長度3. 計算極弧系數(shù) p' =Bav ，表示氣隙磁密平均值與最大值之比pB4. 波幅系數(shù) F= 1' =BB ，表示氣隙磁密最大值與平均值之比p B av內(nèi)，并認為在這個范圍內(nèi)氣隙磁

18、場均勻分布，其磁密等于最大值B6. 飽和系數(shù) Ks 表示了齒部磁路的飽和程度，KSFFt1Ft2F，其中， F為氣隙磁壓降； Ft1 為定子齒部磁壓降； Ft2 為轉(zhuǎn)子齒部磁 壓降7. 波形系數(shù) KNm 為半波有效值與半波平均值的比值，對于正弦波KNm=1.11 ，隨著 Ks的增大， B av增大，因此 KNm逐漸減小8. 殘隙 f：由于工藝上的原因及旋轉(zhuǎn)時離心力的作用， 凸極同步 電機轉(zhuǎn)子磁極與磁軛的接觸面不可能處處密合，而在局部出現(xiàn)殘 隙，在磁路計算時把它看成磁路之中附加了一個均勻的等值氣隙9. 鐵芯疊壓系數(shù) KFe 是考慮了由于硅鋼片的疊壓而使齒的計算截 面積減小而引入的系數(shù)，對厚 0.

19、5mm的涂漆硅鋼片， KFe 0.92 0.9310. 槽系數(shù) ks（小寫 k）又稱磁分路系數(shù)， 決定于齒、 槽尺寸，是該 處槽的導磁截面積與該處齒的截面積的比值11. 磁極漏磁系數(shù) 1 ，是表征漏磁通所占比例大小的量，值過大，電機設計得就不夠經(jīng)濟，且對電機的運行特性可能產(chǎn)生不良影響第四章1. 從等式 X * K A 可知， B 1越大，漏抗標幺值越小，試說明漏 B 1 1抗絕對值是否也變小？為什么？ 答：漏抗的計算問題可以歸結(jié)為相應的比漏磁導的計算。 也就是， 漏抗的計算可歸結(jié)為漏磁鏈的計算，對于一定的繞組，便只是漏 磁通的計算。因為 B 1 增大，得到漏磁通增大，漏抗絕對值變大。2. 漏抗

20、的大小對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(fā)電機短路時或感應電機起 動時將產(chǎn)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(fā)電機的電壓變化率增大，感應電動機的功率因數(shù)、最 大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩降低（若為直流電機則換向條件惡化） 。3. 槽數(shù)越多為什么每相漏抗變??？試從物理概念上進行說明。答：由每相槽漏抗公式 Xs 4 f 0lef N s 可知，當槽數(shù)越大，即 q pq越大，漏抗變小，從物理概念上采用分布繞組和增大槽數(shù)都是使 每相槽產(chǎn)生的磁勢波形的基波越接近正弦波從而減少每相槽漏 抗.4. 有些資料中把籠形繞組的相數(shù)取作 Z2，有些資料中又取作 Zp2 ， p究竟

21、應該取等于多少？為什么？答：兩種都可以，因為都是對定子磁場的波形進行分析的。一般 地，如果 Z2可以被 P整除，則可以將籠型繞組的相數(shù)取為 Z2 ，如果 Z2不能被 P 整除，則可以將籠型繞組的相數(shù)取為 Z2。5. 試寫出主電抗，槽漏抗，諧波漏抗的計算公式，并說明其大小主要與哪些因素有關？答：主電抗：22Xm 4 f 0l ef pNq m ， m mKd2p1 q ，其大小主要pq ef與繞組每相匝數(shù)的平方，基波繞組系數(shù)，電樞軸向計算長度，極距與氣隙有效長度之比，頻率有關。槽漏抗： XsN24 f 0l ef pqh13bsh0bs其大小主要與繞組每相匝數(shù)的平方，電樞軸向計算長度，頻率，每極

22、每相槽數(shù)以及mq2efs，具體的槽寬、槽深和槽型有關。 諧 波 漏 抗 ： X 4 f 0l ef N pqs( Kdp )2 ，其大小主要與繞組每相匝數(shù)的平方， 電樞軸向計 算長度，頻率，極距與氣隙有效長度之比，各次諧波繞組系數(shù)有 關。6. 感應電機勵磁電抗的大小主要與哪些因素有關？它對電機的性能有什么影響？22答：由主要關系式 Xm 4 f 0lef N m， m mKd2p1 q 可知，在頻率 f，0 ef pq 2 ef相數(shù) m，極數(shù) p 一定的情況下，感應電機的主電抗 Xm主要與繞組 每相匝數(shù)的平方，基波繞組系數(shù) Kdp1，電樞軸向計算長度 l ef 及極 距與氣隙之比 有關。當主電

23、抗增大時，功率因數(shù)也會增加。7. 如果設計的電機漏抗太大， 欲使之下降， 應改變哪些設計數(shù)據(jù) 最為有效？答：由 X 4 f 0l ef N 可知改變匝數(shù)，即適當減少電機匝數(shù)， pq另外也可以調(diào)整電機尺寸，如增加電機槽數(shù)，及采用分布繞組或 漏抗含量少的繞組，也可以適當調(diào)整電磁負載來減小電機漏抗。8. 齒頂漏抗與諧波漏抗有何區(qū)別？在哪種電機里需要計算齒頂 漏抗？為什么？答：一般把由各次諧波磁場所感生的基頻電勢看作為漏抗壓降， 相應的電抗稱之為諧波漏抗。而在同步電機里，由于氣隙一般比 較大，氣隙磁場不是完全沿徑向方向穿越氣隙，其一部分磁力線 經(jīng)由一個齒頂進入另一個齒頂形成閉合回路，這些磁通稱之為齒

24、頂漏磁通，與之相應的漏抗即為齒頂漏抗。但是有一部分諧波磁 場也不是沿徑向穿越氣隙而經(jīng)由齒頂之間閉合。在隱極同步電 機，由于氣隙是均勻的，可利用齒頂漏抗直接計算。9. 電阻的大小對電機有何影響？答：電阻的大小不僅影響電機的經(jīng)濟性，并且與電機的運行性能有著極密切的關系。電阻越大，電機運行時繞組中的電損耗就越大，繞組中瞬變電流增長或衰減速度越快，感應電機轉(zhuǎn)子電阻的大小對其轉(zhuǎn)矩特性影響特別突出10. 單層整距繞組的槽漏抗如何計算？（磁鏈法） 答：設槽內(nèi)有 Ns根串聯(lián)導體，其電流有效值為 I ，計算磁鏈時，h0段與 h1 段分別計算，并設計算點距槽底的距離為x，取微元厚度為 dx，槽長為 l ef 。h

25、0 段 ： Hx ? bs Ns ? 2Id xBx ?l ef?dxd xNs?dh1 段： Hx? bsx ? Ns?2Ih1d xBx ?l ef ?dx d x x Nsh1L's L1 L20Ns2l ef ( bh0 3hb1 )Xs'2 fL's2 fN s2HNs 2IBx0 ? HxHxxbsh1 h0x x h1 d xL0x2IHxNs 2IBx0 ? HxHxbsh1h1d x x d x0L1x2Is 120 s ef bs 3bs假設繞組每相并聯(lián)支路數(shù)為a，則每一支路中有 2pq 個槽中的導體相互串聯(lián)，故每一支路的a槽漏抗等于 2pq Xs&

26、#39; ，每相中有 a 條支路并聯(lián)，因此每相槽漏抗 aXs2p2q Xas' ，考慮到NaN2Ns， 得 單 層 矩 形 開 口 槽 的 每 相 槽 漏 抗 Xs4 f 0l efs，其中s pq spqh1h03bsbsA)Xs4 f 0l efN2B)Xs4 f 0l efC)Xs4 f 0l efD)Xs4 f 0l efpqN2h13bsh0bs矩形開口槽)h3h2pqN2pqN2pq3bsbs0. 785h0b0半閉口槽)2h3(3 bs1 bs2 )h2bs12h1b0 bs1h0bs0. 62 h0 (圓形半閉口槽)b0備注：在電磁場的計算中， H， B，均為幅值，故電

27、流取用2I第五章1. 空載鐵芯損耗的大小主要與哪些因素有關？答 : 空載鐵芯損耗主要是渦流損耗和磁滯損耗，其大小主要與磁 通密度 B 的平方，交變磁化頻率 f 及材料性能常數(shù)等有關。2. 要減小負載時繞組銅中的附加損耗，一般采用哪些措施？ 答：附加損耗主要由漏磁產(chǎn)生，而漏磁又主要是諧波和齒諧波產(chǎn) 生的，當要減小負載附加損耗時，可用諧波含量少的繞組，分布 繞組，也可以用斜槽，近槽配合來減少齒諧波。3. 在凸極同步電機中，空載表面損耗與負載時由繞組磁勢齒諧波 引起的磁極表面損耗有何區(qū)別？（指出產(chǎn)生的原因與哪些因素有 關）答：空載表面損耗的產(chǎn)生是由于轉(zhuǎn)子磁勢不是嚴格的正弦波以及 開槽導致的氣隙磁密不

28、均勻使磁場中有諧波存在，轉(zhuǎn)子相對于諧 波磁場轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了渦流損耗；負載時的磁極表面損耗的產(chǎn)生是由 于定子中的電流產(chǎn)生的磁勢含有的諧波在轉(zhuǎn)子表面感生渦流產(chǎn) 生損耗，兩者的區(qū)別在于磁勢產(chǎn)生的源不同?？蛰d表面損耗的影響因素為勵磁電流的大小，轉(zhuǎn)子磁極的形狀， 定子開槽的情況，氣隙的大?。回撦d時的磁極表面損耗主要影響 因素為定子電流中的諧波成分，繞組的節(jié)距與分布，定子開槽的 情況，氣隙的大小。4. 若將一臺感應電機的額定頻率由 50Hz 改為 60Hz，要求保持勵 磁磁勢基本不變，應改變什么為最佳？采取措施后，基本鐵耗在 不計飽和影響時會不會發(fā)生變化？ 答：由 E 分析得，如果要維持原設計沖片勵磁磁勢不

29、4.44NfK dp變，就要維持不變，所以 N要減少到原設計的 5 ，從而保持勵61.3 2 磁磁勢基本不變、磁密不變。由公式 pFe kFe f B V 得，基本鐵 耗會增加。第六章1. 電機中常用的通風冷卻系統(tǒng)有哪幾種？選擇和設計通風系統(tǒng) 時應注意哪些問題？答：（1）開爐冷卻（自由循環(huán)）或閉路冷卻（封閉循環(huán)）；（ 2）徑向、軸向和混合式通風系統(tǒng)； （ 3）抽出式和鼓入式； （4）外冷 與內(nèi)冷。在選擇和設計通風系統(tǒng)時要綜合考慮電機的尺寸（如軸向長度） 、 功率大小和溫升對冷卻的要求與冷卻的成本的影響，來確定采用 冷卻系統(tǒng)的方式，還要考慮其運行環(huán)境與運行要求。2. 抽出式和鼓入式兩種冷卻方式哪

30、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的發(fā)熱部分接觸，且能采取直徑較大的風扇，而鼓入式的冷卻空氣卻 首先通過風扇， 被風扇的損耗加熱后， 再和電機的發(fā)熱部分接觸。3. 試比較離心式風扇和軸流式風扇的工作原理，它們各有什么優(yōu) 缺點？為什么在一般中小型電機中很少用軸流式風扇？ 答：離心式風扇的工作原理是風扇轉(zhuǎn)動時，處于其葉片間的氣體 受離心力的作用向外飛逸，因而在風扇葉輪邊緣出口處形成壓 力。優(yōu)點是壓力較高，缺點是效率較低。軸流式風扇的工作原理 是風扇轉(zhuǎn)動時，氣體受葉片鼓動沿軸向方向在風扇出口處形成壓 力。優(yōu)點是效率高，缺點是壓力低。感應電機和凸極同步機的孔

31、 縫很小，使得軸向風很難通過，只有直流電機可以有軸流式風扇 而直流電機的應用范圍很小，而且離心式風扇能產(chǎn)生較高壓力。 由于一般電機特別是中小型電機是交流電機，使用的是離心式風 扇，故中小型電機很少采用軸流式風扇。第十章1. 在三相感應電動機的設計中，選擇電磁負荷時應考慮哪些問 題？又 A 與 B之間的比例關系對哪些量有影響？ 答：應考慮電機的材料，絕緣等級，冷卻方式，使用范圍， 轉(zhuǎn)速， 功率大小等因素， A 與 B之間比值對漏抗大小， 漏抗標幺值大小， 磁化電流的標幺值有影響，當選取較高的B或較低的 A 時，I m*增大，使功率因數(shù)下降， X* 減小，從而電機的最大轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流會增

32、大。2. 三相感應電機中，氣隙的大小對電機性能有哪些影響？一臺三 相籠型轉(zhuǎn)子感應電動機，起動時間過長不符合要求，在不拆定子 繞組的情況下，應采取什么措施來解決這一問題？這樣做對電機 其他性能有何影響？ 答：氣隙的大小主要對勵磁電流、功率因數(shù)和附加損耗有影響， 通常氣隙取得盡可能的小，以降低空載電流，因為感應電機的 功率因數(shù) cos 主要決定于空載電流，但是氣隙不能過小，否則 除影響機械可靠性外，還會使諧波磁場和諧波漏抗增大，導致起 動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進而造成較 高的溫升和較大的噪聲。故在不拆定子繞組的情況下可以在轉(zhuǎn)子 外圍增大氣隙從而增大起動轉(zhuǎn)矩。但這樣做會使電機的

33、勵磁電流 增加從而減小功率因數(shù)。3. 在普通中小籠型三相感應電機中，極數(shù)越多則 Di1 的比值越大，D1試說明造成這一趨勢的原因？ 答：極數(shù)增加， 則每極面積成比例減小， 再由于鐵芯飽和的原因，磁密不變，導致每極磁通減小，軛部磁通相應減小。可以相應減小電機軛部，從而Di1D1增大。4. 為什么計算三相感應電動機的起動性能必須考慮集膚效應和 飽和效應？它們分別對哪些參數(shù)的哪個部分有影響？ 答：由于起動時電流很大，會使定轉(zhuǎn)子的磁路高度飽和，另外電 機轉(zhuǎn)子頻率等于電源頻率，比正常運行時高很多，這些原因真實 存在，造成的集膚效應和飽和效應對電機的起動有影響，所以必 須考慮，集膚效應會增加起動電阻從而提

34、高起動轉(zhuǎn)矩，降低起動 電流，飽和效應可以使定轉(zhuǎn)子漏抗減小，從而減小起動轉(zhuǎn)矩。5. 在三相感應電動機的電磁計算中應考慮哪些性能指標？如果 計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)效率不符合要求，應從哪些方面著手調(diào)整？ 答：應考慮 1. 效率 2. 功率因數(shù) cos 3. 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) Tmax 4.TN 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 5. 起動電流倍數(shù) 6. 繞組和鐵芯溫升 7. 起動過程 中的最小轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。 當效率 不符合要求時應選擇 1. 優(yōu)質(zhì)材料 2. 合適的工藝 3. 合理尺寸從而增加有效材料的用量，降低銅耗和 鐵耗，也可以設計新型繞組以降低諧波引起的附加損耗，改進加 工工藝，設計高效風扇等。6. 如果功率因數(shù) cos 不符合要求，應從哪些方面著手調(diào)整？這 些調(diào)整措施會不會引起其他后果？ 答：應從電路方面著手調(diào)整，設法降低勵磁電流和漏磁參數(shù)，可 調(diào)整電機的尺寸如縮小定轉(zhuǎn)子槽面積，降低各部分磁密；減小氣 隙，增加每槽導體數(shù) Ns1增大 Dt1，放長 l t （或增大定轉(zhuǎn)子槽寬，減小槽高以降低 X），但這些調(diào)整也會帶來其他方面的影響。7. 三相感應電機中影響最大轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流的是哪