電機設計 陳世坤版 之期末考試重點

2021-09-24 14:10:54 字數 4746 閱讀 6864

1. 電機常數ca和利用係數ka的物理意義是什麼?

答:ca:大體反映了產生單位計算轉矩所消耗的有效材料。ka:單位體積有效材料能產生的計算轉矩。

2. 什麼是主要尺寸關係是?根據他可以得出什麼結論?

答:主要尺寸關係式為:d2lefn/p』=6.

1/(αp』knmkdpabδ),根據這個關係式得到的重要結論有:①電機的主要尺寸由其計算功率p』和轉速n之比p』/n或計算轉矩t所決定;②電磁負荷a和bδ不變時,相同功率的電機,轉速較高的,尺寸較小;尺寸相同的電機,轉速較高的,則功率較大。這表明提高轉速可減小電機的體積和重量。

③轉速一定時,若直徑不變而採取不同長度,則可得到不同功率的電機。④由於極弧係數αp』、 knm與kd的數值一般變化不大,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bδ有關。電磁負荷選得越高電機的尺寸就越小。

3.什麼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?為何冷卻問題對於大電機比對小電機更顯得重要?

答:在轉速相同的情況,當====…下,∝∝∝∝即當b和j的數值保持不變時,對一系列功率遞增,幾何形狀相似的電機,每單位功率所需有效填料的重量、成本及產生損耗均懷功率的1/4次方成反比。用大功率電機代替總功率相等的數台小電機的原因是隨著單機容量的增加,其效材料的重量g、成本gef相對容量的增加要慢。

因此用大功率電機代替總功率相等的數台小電功率機。其有效材料的利用率提高了。損耗增加相對容量慢,因此效率提高了。

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耗與長度l的立方成成正比,而冷卻表面卻與長度的平方成正比。功率上公升,長度變長,損耗增加大於冷卻的增加。為了使溫公升不超過允許值,隨著功率的增加,要改變電機的通風和冷卻系統,從而放棄它們的幾何形狀相似。

4. 電磁負荷隊電機的效能和經濟性有何影響?電磁負荷選用是要考慮哪些因素?

答:當p』/n比一定,由於a』p,knm,kap變化不大,則電機主要尺寸決定於電磁負荷。生產固定效率電磁負荷越高,電機的尺寸將越小,重量越輕,成本越低,經濟效益越好。

電磁負荷選用常需要製造執行費用,冷卻條件,所用材料與絕緣等級,電機的功率,轉速等。

5.若2臺電機的規格,材料結構,絕緣等級與冷卻條件都相同,若電機1的線寬荷比電機2的線寬荷高,則2臺電機的導體電流密度能否一樣,為什麼?

答:不能選的一樣,因為:從q=ρaj式子上看,a1>a2由題中可知ρ1=ρ2,q1=q2,所以j1即電機1的電流密度須選得低一些。

6.什麼是電機的主要尺寸比?它對電機的效能和經濟性有何影響?

答:主要尺寸比λ=lef/(即同dlef下電機電樞計算長度與極距之比)當dl不變λ較大則1電機較細長,端部繞組短而節省耗銅,當入在正常範圍內,可提高繞組銅利用率,端蓋刷架,繞組支架等結構尺寸小,因此可提高電機利用係數,降低成本.2電機體積一定,重量磁密下的基本鐵耗一定單附加鐵耗降低,機械損耗用半徑減小而降低,總損耗降低效率高3繞組端部較短從而端部漏抗及總漏抗均減小.

4製冷介質的風路加長,冷卻條件變差,導致軸向溫度分布不均勻度增大。5使線圈製造工時和絕緣材料消耗減少。6轉軸轉動慣量與圓周速度較小。

7. 電機的主要尺寸是指什麼?怎樣確定?

答:電機的主要尺寸是指電樞鐵心的直徑和長度。對於直流電機,電樞直徑是指轉子外徑;對於一般結構的感應電機和同步電機,則是指定子內徑。

計算功率和轉速之比或轉矩所決定。確定電機主要尺寸一般採用兩種方法,即計算法和模擬法。

⑴計算法:選取合理的電磁負荷求得;選適當的主要尺寸比分別求得主要尺寸和;確定交流電機定子外徑,直流電機電樞外徑,對電樞長度進行圓整,,並對外徑標準化。

⑵模擬法:根據所設計的電機的具體條件(結構、材料、技術經濟指標和工藝等),參照已產生過的同型別相似規格電機的設計和實驗資料,直接初選主要尺寸及其他資料。

8.何為系列電機,為什麼電機廠生產的大多類是系列電機?系列電機設計有哪些特點?

答:系列電機指技術要求,啟用範圍,結構形式,冷卻方式,生產工藝基本相同,功率安裝尺寸按一定規律遞增,零部件通用性很高的一系列電機。因為生產系列電機有生產簡單並給製造,使用和維護帶來很大方便,課成批生產通用性很高的理工部件,使生產過程機械化,自動化,有利提高產品質量,降低成本。

其設計特點:1.功率按一定規律遞增2.

安裝尺寸和功率等級相適應3.電樞衝片級外徑的充分利用現已有的工藝裝置4.重視零部件的標準化,通用化。

5.有考慮派生的可能。

1. 為什麼可以將電機內部比較複雜的磁場當做比較簡單的磁路來計算?

答:為簡化計算,可將複雜的磁場以磁極為對稱單元,依據磁路理論,電流可找到一條磁極中心線包含全部勵磁電流的磁路簡化計算。

2.磁路計算時為什麼要選擇通過磁極中心的一條磁力線路徑為計算,選用其它路徑是否也可得到同樣的結果?

答:磁路計算時選擇通過磁極中心的一條磁力線的原因是此路徑包圍所的電流,此路徑的氣隙和鐵心的b、h和相應的尺寸較容易計算。選用其他路徑也可得到相同的結果。

3.磁路計算的一般步驟是怎麼樣的?

答:先算磁密,在求磁場強度最後求一條過磁極中心包圍全部勵磁電流的磁路及全部電流之和求出f.

4.氣隙係數k的引入是考慮什麼問題?假設其他條件相同,而把電樞槽由半閉口改為開口槽,則k將增大還是減小?

答:考慮到因槽開口後齒槽隊氣隙大小的影響問題而引入k,半閉口改為開口k將增大.

5..空氣隙在整個磁路中所佔的長度很小,但卻在整個磁路計算中占有重要的地位,為什麼?

答:因為在氣隙上的磁壓降佔據整條閉合磁路的60%~85%,所以重要。

6.在不均勻的磁場的計算中,為什麼常把磁場看做均勻的,而將磁路長度(ef,lef齒聯扼磁路長度)加以校正?校正係數有的大於1.有的小於1,是說明起物理意義?

答:為了簡化計算而將磁場看成均勻的, ef大於1對比校正是考慮到槽開口影響。lef大於1對此是考慮邊緣效應,而齒聯扼處有一部分磁路損失段。

9感應電機滿載是及空載時的磁化電流是怎樣計算的?他們與哪些因素有關?若他們的數值過大,可以從哪些方面去調整效果更為顯著?

答:1.先根據感應電視e確定沒幾氣隙磁通2.

計算磁路各部分的磁壓降,各部分磁壓降的總和便是每級所需要磁勢3.計算出磁化電流。他們與線圈匝數,磁路尺寸,氣隙大小,磁路飽和程度有關,若他們的數值過大可從增加匝數,減小氣隙來調整

10. 將一台感應電機的頻率有50改為60,維持原設計的衝片及勵磁磁勢不變,問應如何調整設計?在不計飽和時其值為多少?

解:維持衝片及勵磁磁勢不變,則磁通不變;根據,當頻率由50改為60,要保持電機輸出不變,則匝數應減少為原來的5/6。又,在不計飽和時,鐵耗將增加為原來的倍。

11.將一台380v,y接法的電機改為接法,維持原衝片及磁化電流不變,問如何設計?

解:y接法的電機改為接法,將增大倍,頻率不變;則將增大倍,又衝片不變,則不變,槽尺寸不變,又不變,所以需增大倍,槽尺寸不變,則線徑應適當減小。

1從等式可知,越大,漏抗標么值越小,對值是否也變小?為什麼?

漏抗絕漏抗的計算問題可以歸結為相應的比漏磁導的計算。也就是,漏抗的計算可歸結為漏磁鏈的計算,對於一定的繞組,便只是漏抗磁通的計算。因為增大,得到漏磁通增大,漏抗絕對值變大 。

2. 漏抗的大小對交流電機有何影響?

答:漏抗越大電機的效率功率因素啟動轉矩將越小,勵磁電流也將減小等影響。

3. 槽數越多為什麼每相漏抗變小?試從物理概念進行說明

答:由漏抗=4當槽數越多,則表明q越大,從而漏抗變小,物理概念上可知採用分布繞組和槽數增大都是使每槽產生的磁勢波形的基波越接近正弦波從而減少每漏抗.

4. 有些資料中把籠形繞組的相數取做等於z2,有些資料中又取等於z2/p,究竟應該取等於多少?為什麼?

答:兩種都可以,因為都是對定子磁場的波形進行分析的。

5. 槽漏抗與諧波漏抗的大小主要與哪些因素有關?

答:主要關係式=4可知槽諧波漏抗的大小主要與匝數的平方及鐵心的計算長度,主磁路,漏磁路的路徑有關。

6. 感應電機勵磁電抗的大小主要與哪些因素有關?他對電機的效能有什麼影響?

答:由主要關係式=4可知在頻率f,相數m,級數2p一定的情況下,感應電機的主電抗xm主要與繞組每相匝數平方,基波繞組係數

kap,電樞軸向計算長度lef及級距與氣隙之比有關。xm其對電機效能影響有關,當主電抗增大時,功率因素也會增加。

7. 入設計的電機漏抗太大,想使之下降,應改變哪些設計資料最為有效?

答:由=4可知改變匝數,即適當減少電機匝數,另外也可以調整電機尺寸,如增加電機槽數,及採用分布繞組或漏抗含量少的繞組。也可以適當調整電磁負載。

9. 4.9 感應電機設計資料與引數間的關係?

1. 空載鐵心損耗的大小主要與哪些因素有關?

答:空載鐵心損耗主要是渦流,磁滯損耗,其大小主要與磁密的平方,磁通變化快慢即電源頻率即鐵心重量等。

2.要減小負載時繞組銅中的附加損耗,一般採用哪些措施?

答:附加損耗主要由漏磁產生,而漏磁又主要是諧波和齒諧波產生的,當要減小負載附加損耗時,可用諧波含量少的繞組入短路,分布繞組,也可以用斜槽,近槽配合來減少齒諧波。

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bg

答:應考慮電機的材料,絕緣等級,冷卻方式,使用範圍,轉速,功率大小等因素,a與bg之間比值隊漏抗大小,漏抗標么值如當a/bg變大時,將使感應電機的最大轉矩,啟動轉矩和啟動電流降低。

2. 三相感應電機中,氣隙的大小對電機效能有哪些影響?一台三相籠型轉子感應電動機,起動時間過長不符合要求,在不拆定子繞組的情況下,應採取什麼叫簡單的措施來解決這一問題?

這樣做對電機其他效能有何影響?

答:氣隙的大小主要對勵磁電流和功率因素附加損耗有影響,在允許的情況下氣隙需要盡量取小些來降低勵磁電流增加功率因素。起動時間過長是因為起動轉矩過小,從而可知主要因為氣隙過小,使附加轉矩,附加損耗都增加其由漏磁引起和諧波大。

在不拆換定子繞組的情況下可車轉子外圍增大氣隙從而增大起動出力。但這樣做對電機的勵磁電流會增加從而減小功率因素。

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