湖南大學(xué)電機CAD復(fù)習(xí)要點及答案電機設(shè)計

/電機的主要尺寸是指什么？電樞鐵心的直徑和長度電機的主要尺寸是由什么所確定？計算功率和轉(zhuǎn)速之比或轉(zhuǎn)矩所確定。電機的設(shè)計流程是什么？確定主要尺寸、磁路計算、參數(shù)計算、性能計算。電機中的幾何相像定律指的是什么？并由此說明白什么？，該式即通常所謂的幾何相像定律。它表明，在B和J的數(shù)值保持不變時，對一系列功率遞增、幾何形態(tài)相像的電機，每單位功率所需有效材料的重量、成本及產(chǎn)生的損耗，均和功率的1/4次方成反比，也就是隨著單機容量的增大，其有效材料的利用率和電機的效率均將提高。其次，這確定律可用來大體上估計和已制成電機幾何形態(tài)相像，但功率不同的電機的重量、成本或損耗；也可用來分析通常是幾何形態(tài)相像的系列中各規(guī)格電機之間的相應(yīng)關(guān)系。電磁負荷的選擇主要從電機的哪些方面進行考慮？電機的冷卻條件、電機所用的材料和絕緣結(jié)構(gòu)的等級、電機的功率及轉(zhuǎn)速。電機常數(shù)CA和利用系數(shù)KA的物理意義是什么？電機常數(shù)，電機常數(shù)大體上反映產(chǎn)生單位計算轉(zhuǎn)矩所耗用的有效材料的體積，并在確定程度上反映了結(jié)構(gòu)材料的耗用量。電機常數(shù)的倒數(shù)為KA，它表示單位體積有效材料所能產(chǎn)生的計算轉(zhuǎn)矩，因此，它的大小反映了電機有效材料的利用程度，通常稱為利用系數(shù)。隨著電機制造水平的提高，材料質(zhì)量的改進，利用系數(shù)將不斷增大。7、什么是主要尺寸關(guān)系式？依據(jù)它可得到哪些結(jié)論？電機的主要尺寸關(guān)系式為依據(jù)它可得出以下結(jié)論：（1）電機的主要尺寸由其計算功率和轉(zhuǎn)速之比或者計算轉(zhuǎn)矩確定。（2）電磁負荷不變時，相同功率的電機，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較小，尺寸相同的電機，轉(zhuǎn)速較高時，則功率越大。（3）轉(zhuǎn)速確定時，若直徑不變而接受不同長度，則可得到不同功率的電機。（4）電磁負荷選的越高，電機尺寸就越小。8、選擇主要尺寸比值時，通常主要考慮的是什么？當(dāng)有效體積不變時，λ值較大的電機的外形較瘦長，反之則粗短。選擇λ值時，通常主要考慮電機參數(shù)和溫升、節(jié)約用銅(鋁)、轉(zhuǎn)子的機械強度和轉(zhuǎn)動慣量等方面的限制和要求。其選擇的詳細要點如下：(1)在合理范圍內(nèi)適當(dāng)選擇較大的λ值。lef較大而D較小，電機較瘦長，此時端部較短，可削減繞組端部用銅和端部各部件(端蓋、軸承、刷架和換向器等)的尺寸，可使得電機端部漏抗減小、重量和成本降低及效率得以提高。(2)高速大型電機的λ值一般選擇得較大。由于電機瘦長，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量較小，將λ值選得較大可以滿足轉(zhuǎn)子材料強度限制。(3)λ值不宜選擇得過大。λ值過大時，風(fēng)路便增長，冷卻條件變差，此時必需實行措施來加強冷卻，對于無徑向通風(fēng)道的開啟式或防護式的電機，為充分利用繞組端部散熱，其λ值應(yīng)選擇的較小。此外由于鐵芯瘦長，還將增加沖片數(shù)量，增加疊壓和嵌線工時。(4)同步電機一般選擇較大的λ值。對于異步電機，若為中小型電機，通常取λ=0.4～1.5；若為大型電機，通常取λ=1～3.5，極數(shù)較多時取較大值。對于同步電機，若為凸極電機，一般取λ=0.4～1.5，并隨著極數(shù)的增加而增大；高速或大型同步電機，由于材料機械強度的限制，故λ值選擇得較大，可達3～4。若為汽輪機，轉(zhuǎn)速高，離心力大，為使轉(zhuǎn)子機械應(yīng)力不超過允許值，在加強冷卻的條件下，電機的λ值隨功率的增加而增大。對于直流電機，若為中小型電機，通常取λ=0.6～1.2；若為大型電機，通常取λ=1.25～2.5。λ值越大，電樞越瘦長，換向條件變差，故直流電機接受較小λ值。若是要求轉(zhuǎn)動慣量較小(例如軋鋼機)或是大型高速的直流電機，λ值也應(yīng)取得大些。9磁路計算的目的和基本原理?磁路計算的目的在于確定產(chǎn)生主磁場磁動勢，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?；驹恚喝娏鞫桑ò才喹h(huán)路定律）：磁場強度向量沿任一閉合回路的線積分等于該回路所包圍的全電流（電流代數(shù)和），假如積分路徑沿著磁場強度向量取向（即沿著磁力線），則等式左邊為磁場強度H在dl方向上的線積分，所選擇的閉合回路一般通過磁極中心線，等式右邊為回路包圍的全電流，即等于沒對極的勵磁磁勢。10、各類電機的磁路可分為哪5段？空氣隙；定子齒（或磁極）；轉(zhuǎn)子齒（或磁極）；定子軛；轉(zhuǎn)子軛。11.1若將一臺額定電壓為380V，Y接法的感應(yīng)電動機改為△接法保證其沖片尺寸及磁化電流不變，應(yīng)如何變更其設(shè)計數(shù)據(jù)？對于每相來說，大致可以得出依據(jù)公式、，可以得到將N增加到原來的1.732倍。或者答的詳細一些（簡化計算，把電機各部分的磁場化成等效磁路，則線積分可代替求和所以Y接法變更為接法后I變?yōu)樵瓉淼谋都醋優(yōu)樵瓉淼谋兑ＷC沖片及磁化電流不變，則應(yīng)把N改為原來的倍且電樞長度不變）11、若將一臺感應(yīng)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(yīng)變更什么為最佳？實行措施后，基本鐵耗在不計飽和影響時會不會發(fā)生變更？分析得假如要維持原設(shè)計沖片及勵磁磁勢不變，就要維持不變，所以N要削減到原設(shè)計的.從而保持勵磁磁勢基本不變、磁密不變，基本鐵耗會增加。12、寫出每極磁通的計算公式，每極磁通是依據(jù)什么得到的？假如已知每極磁通及，如何計算氣隙磁壓降？對于直流電機，每極磁通：；對于溝通電機，每極磁通：。每極氣隙磁通可以依據(jù)繞組感應(yīng)電動勢確定。計算氣隙磁壓降就在于計算極弧系數(shù)-電樞計算長度及氣隙系數(shù)。13、從等式可知，越大，漏抗標(biāo)幺值越小，對值是否也變??？為什么？漏抗絕漏抗的計算問題可以歸結(jié)為相應(yīng)的比漏磁導(dǎo)的計算。也就是，漏抗的計算可歸結(jié)為漏磁鏈的計算，對于確定的繞組，便只是漏抗磁通的計算。因為增大，得到漏磁通增大，漏抗確定值變大。14、若電機頻率由50Hz變成60Hz，則勵磁電抗、漏抗將如何變更？增大，增大。15、問：繞組電抗可分為哪兩大類？主電抗和漏電抗。16、問：集膚效應(yīng)、飽和分別會對電機的一些參數(shù)會產(chǎn)生什么影響？集膚效應(yīng)將使得電機槽內(nèi)的有效截面減小，因而電阻增加、槽漏抗減小。磁路飽和將使得電機鐵心磁阻增加。18、電機的損耗可分為哪四大類？基本鐵耗、電氣損耗、附加（或雜散）損耗、機械損耗。19、基本鐵耗是怎么產(chǎn)生的，并可以分為哪幾類？在頻率確定的狀況下，主要和什么有關(guān)？基本鐵耗是由主磁場在鐵心內(nèi)發(fā)生變更時產(chǎn)生的，這種變更可以是交變磁化或者旋轉(zhuǎn)磁?；?。可分為磁滯損耗、渦流損耗、軛部（齒聯(lián)軛）及齒部的基本鐵耗?；捐F耗在頻率確定的狀況下，主要和鐵心中的磁通密度、材料的厚度及性能有關(guān)；此外，鐵心沖疊工藝水平的凹凸及加工方法也往往對鐵耗的大小有重要影響。17、感應(yīng)電機設(shè)計數(shù)據(jù)和參數(shù)間的關(guān)系？

勵磁電抗定子槽漏抗轉(zhuǎn)子槽漏抗定子諧波漏抗轉(zhuǎn)子諧波漏抗定轉(zhuǎn)子端部漏抗定子每槽導(dǎo)體數(shù)增加--?-?-、?氣隙增大ˉ??ˉˉ?槽口寬度減小-----?槽口高度增大?--???槽形變寬變矮?ˉˉ???鐵心長度增加-----?定子繞組由整距變短距ˉˉ?ˉ??定子槽數(shù)增加ˉˉ?ˉ??頻率由50Hz變成60Hz------定子繞組Y變Dˉˉˉˉˉ?20、諧波磁場產(chǎn)生的兩種緣由？諧波磁場可由兩種緣由造成：1）電機鐵心開槽導(dǎo)致氣隙磁導(dǎo)不勻整；2）空載勵磁磁勢空間分布曲線中有諧波存在。21、空氣冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型分為哪幾種？（一）開路冷卻（或自由循環(huán)）或閉路冷卻（或封閉循環(huán)）；（二）徑向、軸向和混合式通風(fēng)系統(tǒng)；（三）抽出式和鼓入式；（四）外冷和內(nèi)冷。22、電機風(fēng)扇的作用及其結(jié)構(gòu)形式？風(fēng)扇的作用在于產(chǎn)生足夠的壓力，以驅(qū)動所需的氣體通過電機。風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)形式從原理來講可分為離心式和軸流式兩種。23、電機中熱量傳播的方式及其基本定律是什么？電機中熱量傳播的方式有傳導(dǎo)、對流和輻射三種。24、在電機的溫升計算中，最主要的是計算什么？在電機中的溫升計算中，最主要的是計算繞組和鐵心的溫升。25、電機的總體結(jié)構(gòu)可依據(jù)哪幾種分類方法來進行分類？電機的總體結(jié)構(gòu)可按通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、防護型式和安裝結(jié)構(gòu)型式來進行分類。26、簡述主要類型電機的典型結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容？感應(yīng)電機的典型結(jié)構(gòu)有：1，封閉式；2，防護式；3，箱型結(jié)構(gòu)。同步電機的典型結(jié)構(gòu)有：1，凸極同步電機；2，隱極同步電機直流電機的典型結(jié)構(gòu)，其基本特征是：防護式、機座帶底腳、有兩個端蓋軸承、單軸伸、自扇冷軸向抽風(fēng)式通風(fēng)系統(tǒng)（容量較大時也可接受外通風(fēng)）。結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容：（1）確定電機的總體結(jié)構(gòu)型式；（2）確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形態(tài)、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技術(shù)要求等；（3）確定某些零部件（如轉(zhuǎn)子鐵心和軸，機座和端蓋等）之間的機械連接方式、協(xié)作種類等；（4）核算零部件的機械性能。27、電機產(chǎn)生噪聲的類型分為哪三類？電磁噪聲、空氣動力噪聲和機械噪聲。28、電機轉(zhuǎn)子固有特性的分析，主要是計算什么？電機轉(zhuǎn)子固有特性的分析，主要是計算轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速。29、感應(yīng)電機電磁計算主要包括哪幾個部分？感應(yīng)電機的電磁計算主要包括：主要尺寸和氣隙的確定；定轉(zhuǎn)子繞組和沖片的設(shè)計；工作性能的計算；起動性能的計算；以及深槽式感應(yīng)電機和雙籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機的設(shè)計特點。30、感應(yīng)電機滿載時及空載時的磁化電流是怎樣計算的？它們和哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電機的磁化電流計算公式：。31、利用計算機進行電機設(shè)計的程序可分成哪三種類型？并分別予以簡要闡述？利用計算機進行電機設(shè)計的程序可以分成“設(shè)計分析”、“設(shè)計綜合”、和“設(shè)計優(yōu)化”種類型?！霸O(shè)計分析”程序是按程序員事先估計好的若干設(shè)計參量，依確定程序步驟來計算產(chǎn)品的性能，相當(dāng)于通常的設(shè)計核算；“設(shè)計綜合”程序是依據(jù)已知的性能要求，確定電機各設(shè)計參量的程序，實質(zhì)上就是自動修改并重復(fù)分析設(shè)計，最終得到適合給定要求的設(shè)計方案；“設(shè)計優(yōu)化”程序是對設(shè)計問題提出明確的數(shù)學(xué)模型，然后依據(jù)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的尋優(yōu)理論并接受優(yōu)化方法，自動得到最優(yōu)方案的程序。32、應(yīng)用電子計算機設(shè)計電機大致可分為幾個步驟？選定目標(biāo)、數(shù)學(xué)描述、數(shù)值處理編制程序、整理輸入數(shù)據(jù)、檢驗程序和輸出結(jié)果分析。33、利用電子計算機設(shè)計電機時，綜合設(shè)計按實力方式可分為哪三種？優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化方法，綜合調(diào)整。34、由手算轉(zhuǎn)變到機算的最突出問題是什么？有兩個突出問題：一是曲線和圖表的處理；二是迭代的處理。35,簡述感應(yīng)電動機的性能指標(biāo)和額定參數(shù)并說明電磁核算程序中迭代過程1、起動電流倍數(shù)：越小越好（補充）P226：2、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：越大越好3、起動時間：越短越好4、起動設(shè)備：簡潔、經(jīng)濟、牢靠1、額定功率：軸上輸出的機械功率。千瓦。2、額定電壓：定子繞組的線電壓，伏。3、額定電流：電機在額定電壓和功率下，定子繞組中流過的線電流，安。4、額定頻率：50赫。5、額定轉(zhuǎn)速：電機在額定電壓、頻率和功率下的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。迭代過程：（1）選定對象（2）數(shù)學(xué)描述（3）數(shù)值處理（4）編制程序（5）數(shù)據(jù)處理（6）程序檢驗（7）運行程序 （8）輸出結(jié)果分析36對于一臺感應(yīng)電機，為什么要進行磁路計算，請你把計算機幫助設(shè)計和之相對應(yīng)的框圖畫出來？磁路計算