电机设计期末总出题

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 4 2 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 P G P Gef P P 即 B 和 J 相同 极数相同的情况下 电机的重量 成本 损 4 3 P P P 4 1 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 mm fX pq N l4 2 ef0 ef dp m q K m 1 2 2 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 4 8 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 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 BJBJ 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 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 112pZZ 3 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 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 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 5 在级数和相数不变的情况下 每极每相槽数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 对电机会有什么影如果选用的较大时 对电机会有什么影1q 响 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 1 在电机设计时通常对铁心磁密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取硅钢片磁化曲线的饱和点 为什么为什么 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 每级每相槽数在电机设计过程中 每级每相槽数 1 q 较大时 对电机的影响较大时 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 Da 3 3 若将一台感应机的额定频率由若将一台感应机的额定频率由 50Hz50Hz 改为改为 60Hz60Hz 要求保持励磁势基本不变 应改变什么 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 22112211Fjjjjtttt LHLHLHLHH 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 dp Nm fNKE k 4 E 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 2 n 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 100 PP P 1 4 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 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 5 将一台将一台 380V380V Y Y 接法的电机改为接法的电机改为 接法 维持原冲片及磁化电流不变 问如何设计 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 m R 不变 槽尺寸不变 又 NN R K N F KI m m 不变 所以N需增大 4 3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 KNMKdp 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 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 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 若在设计的过程中电密选大和 7 选小分别对转子电阻 启动转矩 损耗 效率 以及温升都会 有怎样的影响 3 3 何为集肤效应 集肤效应的直接后果是什么 间接又对损耗 效率 转矩等性能产生怎样的影响 4 4 电机性能计算的时候 若功率因数太低将不能满足技术条件中 规定的指标 要想提高功率因数 具体应该调节哪些参数 5 5 电机的主要尺寸有哪些量 设计时电枢铁心长度选择大了 分 别对铁耗 电机参数 基磁电流和性能有什么影响 答案答案 1 1 若气隙选小了则有 a 气隙磁压降减小 基磁电流减小 功率 因数增大 b 电抗增大 转矩减小 c 谐波磁场增大 开槽影响变大 谐波转矩 损耗 噪声均增大 d 定转子不同心 单边磁拉力作 用导致可靠性下降 2 2 步骤以平行齿为例 根据磁密开槽 电流 I2 选择磁密 JB 导 条所需面积 开槽 若 JB选小了 转子电阻 R 减小 起动转矩 Tst 减小 若 JB选大了 电阻 R 增大 损耗变大 效率减小 温升增大 3 3 集肤效应又称挤流或者趋表 是由于导体内部涡流作用 使得导 体中的电流趋向表面 这种现象称之为集肤效应 直接后果 槽有 效面积减小 电流挤到上部 R 增大 匝链导体的漏磁力线减少 Xs 减少 间接影响 R 增大 损耗增大 效率减小 Xs 减小 转矩 8 T 增大 气动性能变好 4 4 A 减小 Im 1 减小定转子槽面积 降低各部分磁密 2 减小气隙 3 增大每槽导体数 4 增大 Di1 增大 lt B 减小 Ix 增大定转子槽宽 减小槽高 5 5 lef增大 S 增大 B 减小 PFe减小 参数 R 增大 X 增大 基磁 电流 Im 减小 Im 减小 功率因数增大 X 增大 Tm Tst 均减小 Tst 减小 第八套 一 电机的损耗一般可以分为哪几类 二 什么是系列电机 它可分为哪几种 三 磁路计算的目的是什么 四 各类电机励磁电流或空载特性的计算步骤 五 磁路计算时选取磁极中心线的原因 答案 一 答 1 定子和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 二 答 所谓系列电机 是指技术要求 应用范围 结构形式 冷却 方式 生产工艺基本相同 功率及安装尺寸按一定规律递增 零部 件通用性很高的一系列电机 三 答 磁路计算的目的在于确定产生主磁场所必须的磁化力或励磁 9 磁动势 并进而计算励磁电流以及电机的空载特性 四 答 1 根据感应电势确定每极气隙磁通 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 五 答 在电机中 沿电枢圆周方向气隙磁场不是均匀分布的 为了 计算方便 通常计算是最大气隙磁通密度所在的磁极中心线处的气 隙磁压降 第九套 1 漏抗的大小对于交流电机的性能有何影响 答案为 漏抗不能过小 否则同步发电机短路时或感应电机起动时将产生不能允许的 1 电流 漏抗又不能过大 否则会引起同步发电机的电压变化率增大 感应电动机的 2 功率因数 最大和起动转矩降低 2 什么是集肤效应 集肤效应的直接后果是什么 间接又对损耗 效率 转矩 等性能产生怎样的影响 答案为 集肤效应又称挤流或者趋表效应 是由于导体内部涡流作用 使得导体中的电 流趋向表面 这种现象称之为集肤效应 直接后果 槽有效面积减小 电流挤 到上部 R 增大 匝链导体的漏磁力线减少 Xs 减少 间接影响 R 增大 损 耗增大 效率减小 Xs 减小 转矩 T 增大 气动性能变好 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 答案为 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 气隙选小了对电机有什么影响 10 答案为 气隙磁压降相应的减小了 与之平衡的磁压降减小了 激磁电流变小了 功 1 率因数变大了 由于漏抗与气隙成反比 总的漏抗增大了 对应转矩下降了 2 开槽的影响增大 对应的谐波磁场变大 谐波转矩 损耗 噪声增大 3 单边磁拉力影响变大 可靠性降低 4 5 一台原设计用铜线绕制的三相感应电动机 修理时若改用铝线绕制 为尽可 能提高电动机的出力 假定 1 原来气隙磁密偏低 2 原来槽满率偏低 重绕时应如何考虑 工注铝的电阻率约为铜的 1 6 倍 答案为 提高出力则需要提高功率由主要尺寸比 D2lefn P 6 1 p KNmKdpABg 和只重绕 线圈可知式子中 D2L p n 及 ap Knm Kdp 都不变则 应设法增加磁密 Bg 因为 面积不变则相应 增大从而可提高功率增加出力 所以 U 不变且 U N 增 大 则在匝数要减少 线径适当增大 但是由于线径增大会使槽满率减小 所 以应多根导线并绕 另外在提高功同时要保证效率磁密增加导致损耗增加 要 控制铜耗就要降低电阻 R 只需尽量增加铝的线径来尽可能提高效率 第十套 1 集肤效应是如何产生的 集肤效应的直接后果是什么 间接后果 又对损耗 效率 转矩等性能产生怎样的影响 集肤效应又称挤流或者趋表 是由于导体内部涡流作用 使得导 体中的电流趋向表面 这种现象称之为集肤效应 直接后果 槽有 效面积减小 电流挤到上部 R 增大 匝链导体的漏磁力线减少 Xs 减少 间接影响 R 增大 损耗增大 效率减小 Xs 减小 转矩 T 增大 气动性能变好 2 电机运行过程中有几种损耗 哪些可变哪些不变 1 定转子铁心中的基本损耗 2 空载时铁心中的附加损耗 11 3 电气损耗 4 负载时的附加损耗 5 机械耗 其中 1 2 5 不变 3 4 可变 3 三相感应电动机的电磁计算中应考虑那些性能指标 如果计算结 果发现效率不符合要求 应从哪些方面着手调整 答 应考虑 1 效率 2 功率因素 cos 3 最大转矩倍数 Tm Tn 4 起动转矩倍数 5 起动电流倍数 6 绕组和铁心温升 7 起动过 程中的最小转矩倍数 当效率 不合要求时应选择 1 优质材料 2 合适的工艺 3 合理尺寸从而增有效材料的用量 降低铜耗和铁 耗 4 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 5 对于不同的电机 绕组一般如何选取 1 对于 q1 4 6 8 的二级电机一般选用同心式绕组 2 对于 q1 2 的 4 6 8 级电机一般采用单层链式绕组 3 q1 为奇数的电机主要用单层交叉式绕组 第十一套 12 1 气隙是机电能量转换的媒介 假如气隙选小了对电机有什么影响 答 1 气隙小了 与之对应的气隙磁压降相应的减小了 与之平衡的磁压降减小了 激磁电流 变小了 功率因数变大了 2 气隙小了 由于漏抗与气隙成反比 总的漏抗增大了 对应转矩下降了 3 气隙小了 开槽的影响增大 对应的谐波磁场变大 谐波转矩 损耗 噪声增大 4 气隙小了 单边磁拉力影响变大 可靠性降低 2 定子槽数根据什么选择的 若其选大了对电机有什么影响 答 1 谐波磁场减小 谐波漏抗减小 2 槽数变多了 散热好了 3 电机尺寸不变对应的槽变小了 匝数变小了 电抗减小 转矩增大 4 槽多 槽小 下线困难 5 槽绝缘用量增多 加工的工时也增多 3 在电磁设计中 我们将磁路分成那几段 答 1 气隙 2 定子齿 交流电机 或者磁极 直流电机 3 定子轭 齿联轭 交流电机 极联轭直流电机 4 转子齿 异步电机 直流电机 或者磁极 同步电机 5 转子轭 齿联轭 异步电机 直流电机 极联轭 同步电机 4 功率因数是电机设计中要考虑的一个重要的参数 提高功率因数的措施有哪些 答 1 缩小定转子槽面积 2 减小气隙 3 增加每槽导体数 4 增大定子内径 加长铁心长 1 2 3 4 都是为了减小磁压降以减小激磁电流 5 增大定转子槽宽 减小槽高以降低漏抗 5 当计算转矩小于所需的起动转矩时 如何调节 答 1 调节总导体数 减小漏抗 起动转矩增大 2 减小转子槽面积 相应的电阻增大 起动转矩增大 3 使用深槽 刀型槽 凸型槽 利用肌肤效应使起动转矩增大 第十二套 1 转子槽数怎样选择比较好 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 2 将一台感应电机的频率有 50Hz 改为 60Hz 维持原设计的冲片及 13 励磁磁势不变 问应如何调整设计 在不计饱和时其值为多少 维持冲片及励磁磁势不变 则磁通 不变 根据 当频率 f 由 50Hz Nf44 4 E 改为 60Hz 要保持电机输出不变 则匝数 N 应减少为原来的 5 6 又 PFe KFe f1 3 B2 V 在不 计饱和时 铁耗将增加为原来的 1 27 倍 3 电磁负荷选择遵循哪些原则 1 A 和选择要是适当比例 A 选高废铜选高废铁 2 用好的导电导磁材料 A 可以选大些 3 工艺水平高 A 可选大些 4 冷却条件好 A 可选大些 5 高等级绝缘 A 可以选大些 4 请说出电机中损耗产生的位置 基本铁耗 定子铁心 空载附加损耗 铁心表面和齿中 电气损耗 绕组中 负载附加损耗 绕组及周围金属结构件 机械损耗 端盖机壳等结构件中 5 基本损耗的大小主要与哪些因素有关 它产生的原因及产生位置 是什么 基本铁耗与磁通密度 B 频率 f 重量 G 和厚度有关 原因是主磁通在铁心中交变 位置是定子铁心 第十三套 1 电机中有几种损耗 那些可变那些不变 答答 1 定转子铁心中的基本损耗 6 空载时铁心中的附加损耗 7 电气损耗 8 负载时的附加损耗 5 机械损耗 2 气隙对电机性能有什么影响 14 1 气隙磁压降下降 磁化电流下降 功率因数角上升 2 电抗会上升 3 谐波磁场 4 可靠性下降 3 三相感应电动机的电磁计算中应考虑那些性能指标 如果计 算结果发现效率不符合要求 应从哪些方面着手调整 答 应考虑 1 效率 2 功率因素 cos 3 最大转矩倍数 Tm Tn 4 起动转矩倍数 5 起动电流倍数 6 绕组和铁心温升 7 起动过程中的最小转矩倍数 当效率 不合要求时应选择 1 优质材料 2 合适的工艺 3 合理尺寸从而增有效材料的用 量 降低铜耗和铁耗 4 电磁负荷选择遵循哪些原则 答 A 和选择要是适当比例 A 选高废铜选高废铁 B B 用好的导电导磁材料 A 可以选大些 B 工艺水平高 A 可选大些 B 冷却条件好 A 可选大些 B 5 高等级绝缘 A 可以选大些 B 5 什么是主要尺寸关系是 根据他可以得出什么结论 答 主要尺寸关系式为 D2lefn P 6 1 p KNmKdpAB 根据这个关系式得到的重要结论有 电机的主要尺寸由其计算 功率 P 和转速 n 之比 P n 或计算转矩 T 所决定 电磁负荷 A 和 B 不变时 相同功率的电机 转速较高的 尺寸较小 15 尺寸相同的电机 转速较高的 则功率较大 这表明提高转速 可减小电机的体积和重量 转速一定时 若直径不变而采取 不同长度 则可得到不同功率的电机 由于极弧系数 p KNm 与 Kd 的数值一般变化不大 因此电机的主要尺寸在很大程 度上和选用的电磁负荷 A 和 B 有关 电磁负荷选得越高电机 的尺寸就越小 第十四套 1 电磁负荷对电机性能和经济性能有何影响 电磁负荷选用时需要考虑哪些因素 出题原因 考察同学对线负荷 A 和气隙磁密 B 的理解和实际工程应用 答案 对电机性能和经济性能的影响 气隙磁密 B 不变线负荷 A 较高 1 电机尺寸和体积较小 可节省钢铁材料 2 B 一定时 由于铁心重量减小铁耗随之减小 3 绕组用铜量将增加 4 增大了电枢单位表面积上的铜耗 使绕组温升升高 5 影响电机参数与电机特性 如电抗增大 使电机最大转矩 起动转矩和起动电流降低 线负荷 A 不变 气隙磁密 B 较高 1 电机的尺寸和体积将减小 可节省钢铁材料 2 电枢基本铁耗增大 效率降低 冷却条件不变的情况下温升也将升高 3 气隙磁位降和磁路的饱和度增加 使用铜量和励磁损耗增加效率降低 温度升高 功 率因素变坏 4 随着 B 增加电抗增大 使电机最大转矩 起动转矩和起动电流降低 需要考虑的因素 1 A 和 B 的比例要适当 2 用好的导电材料 导磁材料 A B 可选的大一些 3 工艺水平高 A B 可选的大一些 4 冷却条件好 A B 可选的大一些 5 电机的圆周速度高 A B 可选的大一些 6 高等级绝缘材料 A B 可选的大一些 2 绕组的漏电抗由哪几部分构成 分别与那种磁通有关 出题原因 考察同学对漏电抗的产生原因 1 槽漏抗与漏磁通有关 2 谐波漏抗与主磁通中谐波部分有关 16 3 端部漏抗与绕组端部漏磁通有关 4 齿顶漏抗与主磁通基波中的一部分有关 3 主电抗计算时的假定条件是什么 简述主电抗的计算过程 出题原因 考察磁链法求电抗 假定条件 1 槽电流集中在槽中心线上 2 不考虑饱和 3 开槽影响计入气隙系数 计算过程为 1 一相基波磁势的幅值 2 一相磁场强度幅值 3 一相磁密幅值 4 一相磁通幅值 5 磁链幅值 6 主电感 7 主电抗 综合应用题综合应用题 4 在电机设计完成时发现功率因数小于标准要求值应如何处理 出题原因 考察功率因数的理解和电机设计出现问题的处理方法培养工程思想 功率因数等于定子电流有功分量比定子电流 因此要增大功率因数应增大有功电流或减小 无功电流 减小无功电力方法如下 减小 Im 1 缩小定转子槽面积 降低各部分磁密 2 减小气隙 3 增加每槽导体数 4 增大 Di1 放长 Li 减小 Ix 1 增大定转子槽宽 减小槽高 5 在电机设计完成时发现启动转矩小于标准要求值应如何处理 应注意什么 出题原因 考察与转矩相关量的理解运用 1 减小每槽导体数 使漏抗减小 起动总阻抗减小使起动转矩增加 但是会使起动电流 增加功率因数降低 2 缩小转职槽面积 使转子电阻增加起动转矩增加 但会使效率降低 3 采用较深的槽型或凸型槽等 利用集肤效应使起动时转子电阻增加使起动转矩增加 但会使槽漏抗增加 运行时转矩降低 功率因素下降 第十五套 1 降低感应电动机的负载时的附加损耗的措施 答 1 采用谐波含量较少的各种定子绕组形式 2 采用近槽配合 3 采用斜槽 同时注意改进 17 转子铸铝工艺或采用其他工艺 以增大导条和铁心间的接触电阻 2 负载时的附加损耗产生的原因以及形成 答 负载时产生的附加损耗的主要原因是由于环绕着绕组存在的漏磁场 这些漏磁场在绕 组中以及在所有邻近的金属结构件中感生涡流损耗 定子和转子绕组在气隙中建立的谐波 磁势所产生的谐波磁场以不同的速度相对转子和定子在运动 在铁心中和在鼠笼绕组中也 会感生涡流 产生附加损耗 3 集肤效应是怎样产生的 答 在电机槽中如放置由整块导体组成的线棒 当导体中通以交流时 由于导体沿槽高上 截面各部分的漏磁通匝链数不相同 因此感应电势也不一样 由此在导体内部形成涡流 使得电流在导体中的电流趋向表面 这种现象就是集肤效应 4 电机设计时给定的数据有哪些 答 额定功率 额定电压 相数及相间连接方式 额定频率 额定转速或同步转速 额定 功率因数 5 简述各种电机励磁电流或空载特性的计算步骤 答 根据感应电势 E 确定每极气隙磁通 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 计算磁化电流或空载特性 第十六套 1 什么是主要尺寸关系是 根据他可以得出什么结论 答 主要尺寸关系式为 D2lefn P 6 1 p KNmKdpAB 根据这个关系 式得到的重要结论有 电机的主要尺寸由其计算功率 P 和转速 n 之比 P n 或计算转矩 T 所决定 电磁负荷 A 和 B 不变时 相同功率的电机 转速较高 的 尺寸较小 尺寸相同的电机 转速较高的 则功率较大 这表明提高转速 可减小电机的体积和重量 转速一定时 若直径不变而采取不同长度 则可 得到不同功率的电机 由于极弧系数 p KNm 与 Kdp 的数值一般变化不大 因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷 A 和 B 有关 电磁负荷 选得越高电机的尺寸就越小 2 电磁负荷对电机的性能和经济性有何影响 电磁负荷选用是要考虑哪些因素 答 当 p n 一定时 由于 a p Knm Kdp 变化不大 则电机主要尺寸决定于 电磁负荷 生产固定效率电磁负荷越高 电机的尺寸将越小 重量越轻 成本 越低 经济效益越好 电磁负荷选用常需要制造运行费用 冷却条件 所用材 料与绝缘等级 电机的功率 转速等 3 感应电机满载及空载时的磁化电流是怎样计算的 他们与哪些因素有关 若 他们的数值过大 可以从哪些方面去调整效果更为显著 18 答 1 先根据感应电势 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级所需要磁势 3 计算出磁化电流 他们与线圈匝数 磁 路尺寸 气隙大小 磁路饱和程度有关 若他们的数值过大可从增加匝数 减 小气隙来调整 4 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 么叫简单的措施来解决这一问题 这样做对电机其他性能有何影响 答 气隙的大小主要对励磁电流 功率因数和附加损耗有影响 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 附加损耗都增加其由 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 但这样做对电机的励磁电流会增加从而减小功率因素 5 三相感应电动机的电磁计算中应考虑那些性能指标 如果计算结果发现效率 不符合要求 应从哪些方面着手调整 答 应考虑 1 效率 2 功率因素 cos 3 最大转矩倍数 Tm Tn 4 起动转矩倍 数 5 起动电流倍数 当效率不合要求时应选择 1 优质材料 2 合适的工艺 3 合理尺寸从而增有效材料的用量 降低铜耗和铁耗 第十七套 一一 写出电机的主要尺寸关系式 若写出电机的主要尺寸关系式 若 n 不变 如何增大不变 如何增大 P 答 主要尺寸关系式 D2 lef n p 6 1 p KNmKdpAB 电磁负荷 A 和 B 不变时 相同功率的电机 转速较高的 尺寸较小 尺寸相同的电 机 转速较高的 则功率较大 这表明提高转速可减小电机的体积 和重量 转速一定时 若直径不变而采取不同长度 则可得到不 同功率的电机 由于极弧系数 p KNm 与 Kd 的数值一般变化 不大 因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷 A 和 B 有关 电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小 2 将一台感应电机的频率有 50 Z H 改为 60 Z H 维持原设计的冲片及 励磁磁势不变 问应如何调整设计 在不计饱和时其值为多少 解 维持冲片及励磁磁势不变 则磁通 不变 根据 NfE44 4 当频率 f 由 50 Z H 改为 60 Z H 要保持电机输出不变 则匝数N应减少 为原来的 5 6 又 VBfkp FeFe 23 1 在不计饱和时 铁耗将增加为 原来的 27 1 倍 3 感应电机励磁电抗的大小主要与哪些因素有关 他对电机的性能 有什么影响 答 由主要关系式 4可知在频率 f 相数 m 级 X pq N Lef0f 2 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 25 平方 基波绕组系数 Kap 电枢轴向计算长度 Lef 及级距与气隙之比有关 Xm 其 对电机性能影响有关 当主电抗增大时 功率因素也会增加 4 为什么计算三相感应电动机的起动性能必须考虑集肤和饱和效应 他们分别对哪些参数的哪个部分有影响 答 由于起动时 电流很大会使定转子的磁路高度饱和 另外电 机转子频率等于电源频率 比正常运行时高很多 这些原因真实 存在 从而对起动有影响 所以必须考虑 它们如集肤效应会增 加起动电阻从而提高起动转矩 饱和集肤效应都会使电抗变下从 而增大起动电流 5 三相感应电动机的电磁计算中应考虑那些性能指标 如果计算结 果发现效率不符合要求 应从哪些方面着手调整 答 应考虑 1 效率 2 功率因素 cos 3 最大转矩倍数 Tm Tn 4 起动转矩倍数 5 起动电流倍数 6 绕组和铁心温升 7 起动过程中的 最小转矩倍数 当效率 不合要求时应选择 1 优质材料 2 合适的工 艺 3 合理尺寸从而增有效材料的用量 降低铜耗和铁耗 第二十三套 1 气隙是电机中进行机电能量转换的媒介 但是如果气隙选小了对 电机有什么影响 26 1 气隙小了 与之对应的气隙磁压降相应的减小了 与之平衡 的磁压降减小了 激磁电流变小了 功率因数变大了 2 气隙小了 由于漏抗与气隙成反比 总的漏抗增大了 对应 转矩下降了 3 气隙小了 开槽的影响增大 对应的谐波磁场变大 谐波转 矩 损耗 噪声增大 4 气隙小了 单边磁拉力影响变大 可靠性降低 2 定子槽数是根据什么来选择的 当其选大了的时候对电机有什么 影响 1 谐波磁场减小 谐波漏抗减小 2 槽数变多了 散热好了 3 电机尺寸不变对应的槽变小了 匝数变小了 电抗减小 转 矩增大 4 槽多 槽小 下线困难 槽绝缘用量增多 加工的工时也增多 3 电机的冷却方式有哪几种类型 1 开路冷却 或自由循环 或闭路冷却 或封闭循环 2 径向 轴向和混合式通风系统 3 抽出式和鼓入式 4 对三相感应电动机工作性能的计算需要对哪些参数进行计算 27 定子电流 I1 功率因数 cos 效率 额定转差率 SN 最大转矩倍 数 5 绕组的漏抗通常可以分为哪几种 槽漏抗 谐波漏抗 齿顶漏抗 端部漏抗 分别计算四部分然后相 加得出总漏抗 第二十四套 1 电机的主要尺寸关系式是什么 根据这个关系式你能得出哪些有 关电机计算转矩等参数的有用的结论 答案 A dpNmp ef C ABKK P nlD 3 2 101 6 由公式可以看出 在其它条件相同时 计算转矩相近的电机所 消耗的有效材料相近 功率大 转速高与功率小 转速低的电机其 相近 则电机体积是接近 二者可采用相同的电枢直径与某些其 n P 它尺寸 2 简述引入气隙系数的原因 假设其他条件相同 而把电枢槽由 k 半闭口改为开口槽 则将增大还是减小 k 答 1 由于电枢开槽后 使气隙磁导分布不均匀 槽口的存 在将使空气隙磁阻增加和槽口处磁通量减少 因而气隙磁通减少 为维持主磁通为定值 则齿顶处气隙最大磁密必须由无槽时的增 B 加到 故引入 即考虑这种有槽电枢气隙磁压降的增大 把 max B k 28 气隙由增至 ef 2 半闭口改为开口将增大 k 3 影响端部漏抗 XE 的因素有哪些 答 1 和绕组形式有关 2 和容量有关 容量大端部伸出长 XE 大 3 和端部结构距离有关 4 和极数有关 极数少 端部伸出长 XE 大 5 绕组中电流大和用金属绑扎的 XE 大 4 为什么要考虑饱和的影响 它对参数有什么影响 对哪些电抗有 影响 答 1 在电机实际运行中 电机的主磁路或漏磁路某些部分处于 饱和状态 磁阻不可忽略 为了精确计算电机相应的运行性能 则 必须考虑磁路铁心饱和对参数的影响 2 由于饱和 m m mmm X R XR H B 1 3 励磁电抗 槽漏抗 谐波漏抗 斜槽漏抗 5 电机设计时如果计算发现效率不符合要求 应从哪些方面着手调 整 答 1 选用优质材料 2 采用合适的工艺 3 合理尺寸从而增有效材料的用量 降低铜耗和铁耗 29 第二十五套 1 D lef 不变的前提下 入选大了的影响 1 电机变得细长 成本降低 2 绕组端部减少了 利用率高 3 端部漏抗下降 4 散热 自然散热 较好了 自扇冷式 变坏了 5 转动惯量下降 6 工艺难度大 下线困难 2 影响端部漏抗的相关因素 1 和绕组形式有关 2 和容量有关 3 和端部结构的距离有关 4 和极数有关 5 电流大 金属绑扎的 XE 大 3 电机损耗分为哪几种 以及各产生的位置 1 基本铁耗 产生位置 定子铁心 2 空载时附加损耗 产生位置 铁心表面和齿中 3 电气损耗 产生位置 绕组中 4 负载时附加损耗 产生位置 绕组 周围金属构体 5 机械损耗 产生位置 转子旋转 4 若 Tst 起动转矩倍数小于 Tst 起动转矩应该怎么办 30 1 调整每槽导体数 2 减少转子槽面积 3 使用深槽 5 如何提高插值的精确度 1 增大啥次数 2 加密点 多选节点 3 常用段点加密 第二十六套 1 写出主要尺寸关系式 若关系式中其他条件不变 线负荷取大了 对电机有什么影响 答 1 A 增大 D 2Lef 减小 使成本降低 2 D 2Lef 减小 P 铁耗减小 效率增加 温升下降 3 D 2Lef 减小 减小 4 A 增大 匝数 N 增大 转矩 T 减小 起动电流 Ist 减小 2 电磁负荷选择原则 答 1 A 和 B 比例适当 对制造成本的影响 A 铜 B 硅钢片 对运行成本的影响 P 铁耗 P 铜耗 效率最大 2 用好的导电导磁材料 A 和 B 可以选大些 3 工艺水平高 A 和 B 可以选大些 4 电机圆周速度高 A 和 B 可以选大些 5 冷却条件好 A 和 B 可以选大些 6 高等级绝缘 A 和 B 可以选大些 3 气隙选小了对电机的影响 答 1 气隙磁压降减小 与之平衡的磁压升下降 NIm Im 下降 功率因素上升 2 电抗 X ef T 3 谐波磁场增大 谐波转矩损耗增大 噪声增大 4 受到单边磁拉力 可靠性下降 4 负载附加损耗减小的措施 答 减小谐波 采用谐波含量少的绕组 近槽配合 采用斜曹 减小槽口尺寸 采用磁 性槽靴 减小硅钢片厚度 加大气隙 尽量少用 5 电机设计的主要步骤 答 1 主要尺寸确定 2 磁路计算 3 参数计算 4 损耗计算 6 性能计算 31 第二十七套 1 为什么在可能的情况下尽可能采用大功率电机来代替总功率相等 的数台小功率 2 如何确定电机的主要尺寸 请简述它的步骤 3 计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时一般取什么磁密为计算磁密 为什么引入轭部磁压降校正系数 Cj这一概念 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 5 三相感应电机中 气隙的大小对电机性能有哪些影响 设计好的 电机发现起动转矩过小无法起动可采取什么简单的措施来解决这个 问题 这样做对电机其他性能有何影响 参考答案 参考答案 1 随着单机容量增加 其有效材料的重量 成本的增加相对容量 G 的增加要慢 因此有效材料的利用率提高了 损耗增加相对容量增 加也慢 因此效率提高了 2 1 由电机额定功率 计算功率 N P P 2 利用推荐的数据或曲线选取电磁负荷 BA 3 由 n P BA ef lD2 4 参考推荐的数据选用适当的 5 通过及 则可分别求得与和 ef lD2 ef l ef lD 3 计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时 一般取轭部切向最大磁密 32 作为计算磁密 因为齿联轭磁密分布不均匀 为了简化计算 引用一 j B 个等效的均匀磁场代替不均匀磁场 Hjav和 Hj存在值不同 引入磁压降 校正系数 Cj 来修正 Hj javH 4 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数 随着励磁电抗 Xm 的增大 功率因数 会上升 5 1 气隙的大小主要对励磁电流和功率因数有影响 在允许的情况 下气隙需要尽量取小些来降低励磁电流 增加功率因数 2 可将转子外围车掉一圈以增大气隙 从而增大起动转矩 3 这样做会使电机的励磁电流增加从而减小功率因数 第二十八套 1 电机的主要尺寸是指什么 它们由什么决定 他们是如何确定的 答 1 电机的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 对于一般结构的感应电机和同步电机 则是指定子内径 2 它们由计算功率和转速之比或转矩所决定 Pn T 3 确定电机主要尺寸一般采用两种方法 即计算法和类比法 计算法 选取合理的电磁负荷求得 ef l 2 D 选适当的主要尺寸比 分别求得主要尺寸D和ef l 确定交流电机定子外径 1 D 直流电机电 枢外径 a D 对电枢长度进行圆整 并对外径标准化 33 类比法 根据所设计的电机的具体条件 结构 材料 技术经济 指标和工艺等 参照已产生过的同类型相似规格电机的设计和实验 数据 直接初选主要尺寸及其他数据 2 若电负荷 A 较高 气隙磁密 B 不变 对电机有哪些影响 答案 1 优点 电机的尺寸和体积将减小 可节省钢铁材料 AB lD ef 1 2 电机有效材料近似表示转子有效部分体积 ef lDA 2 ef lD2 B 一定时 由于铁心质量减小 铁耗减小 2 缺点 绕组用铜 铝 量将增加 用铜量一定时 一定时 4 2 NUE KfNKEBlDA dpNmef 增大了电枢单位表面上的铜 铝 耗 使绕组温升增大 改变了电机参数和电机特性 易知交流绕组的电抗 互感电抗或漏电抗 的标么值 2 NXNBAXBA K B A KX 一定一定 比例常数 对于异步电机 启动转矩 最大转矩 启动电流 3 漏抗的大小对于交流电机的性能有何影响 答 一方面漏抗不能过小 否则同步发电机短路时或感应电机起动 时将产生不能允许的电流 另一方面漏抗又不能过大 否则会引起 34 同步发电机的电压变化率增大 感应电动机的功率因数 最大和起 动转矩降低 4 何为集肤效应 对电机有什么影响 答案 1 槽中导体通交流电时 下匝链漏磁力线多 电抗大 上 匝链漏磁力线少 电抗小 导致下部几乎无电流 电流主要分布在 上部 这种现象称为集肤效应 2 槽等效面积减小 R 增大 效率下降 XS 减小 起动转矩增大 起动性能好 5 负载时附加损耗是如何产生的 答 1 电机带上负载后 定 转子的工作电流产生漏磁场 漏磁 场在绕组中附近所有的金属附件中产生涡流损耗 2 定 转子的工作电流产生的谐波磁场以不同的速度相对转子和 定子运动 在铁心中和鼠笼绕组中产生涡流附加损耗 第二十九套 1 简述线负荷高的电机和气隙磁密高的电机的特点 1 电机尺寸小 铁耗较小 绕组匝数多 导体电流密度小 绕组电抗标幺值大 2 电机尺寸小 电枢基本铁耗大 磁路饱和程度高 电抗标幺值小 2 简述感应电机空气隙磁压降计算步骤 1 每极磁通 NN KK E f4 dpm 已知 2 极弧系数 s Kfp sMn KfK 取 1 15 1 45 见图 3 5 P26 s K 35 3 电弧气息轴向计算长度 lef li 2 4 半开口半闭口 K 2 00 0 75 0 4 4t b75 0 4 4t bb 开口槽 K 2 00 0 b b5t b5t 齿距 t 已知 5 m 104 0 6 0 H 0 KBK F 3 如何计算谐波漏抗 计算时应注意什么 lef pq f4 2 0 N X 1 各槽线圈边中电流集中在槽中心线上 2 铁磁物质的磁导率 3 气息是均匀的 并且比较小 气息谐波磁场只有径向分量 槽开口对各次谐波磁场的 影响均近似以气隙系数来计及 4 忽略各次谐波磁场在对方绕组中所感生的电流对他本身的削弱作用 4 基本铁耗的分类