電機(jī)設(shè)計(jì)習(xí)題解答

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電機(jī)設(shè)計(jì)

第一章

1.電機(jī)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(jì)算轉(zhuǎn)矩所消耗的有效材料。KA：?jiǎn)挝惑w積有效材料能產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。

2.什么是主要尺寸關(guān)系是？根據(jù)他可以得出什么結(jié)論？

答：主要尺寸關(guān)系式為：D2lefn/P’=6.1/(αp’KNmKdpABδ)，根據(jù)這個(gè)關(guān)系式得到的重要結(jié)論有:①電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率P’和轉(zhuǎn)速n之比P’/n或計(jì)算轉(zhuǎn)矩T所決定;②電磁負(fù)荷A和Bδ不變時(shí)，一致功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較??；尺寸一致的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，則功率較大。這說(shuō)明提高轉(zhuǎn)速可減小電機(jī)的體積和重量。③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)。④由于極弧系數(shù)αp’、KNm與Kd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Bδ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)中的幾何相像定律？為何在可能狀況下，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?

GGef?PPDalahaba1答：在轉(zhuǎn)速一致的狀況，當(dāng)====…下，∝∝∝∝'1/4P'P'P'DblbhbbbP''3/4P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，幾何形狀相像的電機(jī)，每單位功率所需有效填料的重量、成本及產(chǎn)生損耗均懷功率的1/4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，其效材料的重量G、成本Gef相對(duì)容量的增加要慢。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)。其有效材料的利用率提高了。損耗增加相對(duì)容量慢，因此效率提高了。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l的立方成成正比，而冷卻表面卻與長(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像。

4.電磁負(fù)荷隊(duì)電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性有何影響？電磁負(fù)荷選用是要考慮哪些因素？

答：當(dāng)p’/n比一定，由于a’p，Knm，Kap變化不大，則電機(jī)主要尺寸決定于電磁負(fù)荷。生產(chǎn)固定效率電磁負(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)與冷卻條件都一致，若電機(jī)1的線寬荷比電機(jī)2的線寬荷高，則2臺(tái)電機(jī)的導(dǎo)體電流密度能否一樣，為什么？答：不能選的一樣，由于：從q=ρAJ式子上看，A1>A2由題中可知ρ1=ρ2，q1=q2，所以J1<J2。

即電機(jī)1的電流密度須選得低一些。

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λ=Lef/?（即同D2Lef下電機(jī)電樞計(jì)算長(zhǎng)度與極距之比）當(dāng)D2L不變?chǔ)溯^大則1電機(jī)較修長(zhǎng)，端部繞組短而節(jié)省耗銅，當(dāng)入在正常范圍內(nèi)，可提高繞組銅利用率，端蓋刷架，繞組支架等結(jié)構(gòu)尺寸小，因此可提高電機(jī)利用系數(shù)，降低成本.2電機(jī)體積一定，重量磁密下的基本鐵耗一定單附加鐵耗降低，機(jī)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制冷介質(zhì)的風(fēng)路加長(zhǎng)，冷卻條件變差，導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度增大。5使線圈制造工時(shí)和絕緣材料消耗減少。6轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與圓周速度較小。

7.電機(jī)的主要尺寸是指什么？怎樣確定？

答：電機(jī)的主要尺寸是指電樞鐵心的直徑和長(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)，則是指定子內(nèi)徑。計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速之比P?/n或轉(zhuǎn)矩T?所決定。確定電機(jī)主要尺寸一般采用兩種方法，即計(jì)算法和類(lèi)比法。

⑴計(jì)算法：選取合理的電磁負(fù)荷求得尺寸D和

D2lef；選適當(dāng)?shù)闹饕叽绫?分別求得主要

lef；確定交流電機(jī)定子外徑D1，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。

⑵類(lèi)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），參照已產(chǎn)生過(guò)的同類(lèi)型相像規(guī)格電機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接初選主要尺寸及其他數(shù)據(jù)。

8.何為系列電機(jī)，為什么電機(jī)廠生產(chǎn)的大多類(lèi)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，啟用范圍，結(jié)構(gòu)形式，冷卻方式，生產(chǎn)工藝基本一致，功率安裝尺寸按一定規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。由于生產(chǎn)系列電機(jī)有生產(chǎn)簡(jiǎn)單并給制造，使用和維護(hù)帶來(lái)很大便利，課成批生產(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，有利提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1.功率按一定規(guī)律遞增2.安裝尺寸和功率等級(jí)相適應(yīng)3.電樞沖片級(jí)外徑的充分利用現(xiàn)已有的工藝設(shè)備4.重視零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化。5.有考慮派生的可能。

其次章

1.為什么可以將電機(jī)內(nèi)部對(duì)比繁雜的磁場(chǎng)當(dāng)做對(duì)比簡(jiǎn)單的磁路來(lái)計(jì)算？答：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將繁雜的磁場(chǎng)以磁極為對(duì)稱(chēng)單元，依據(jù)磁路理論?Hl??I，電流可找到一條磁極中心線包含全部勵(lì)磁電流的磁路簡(jiǎn)化計(jì)算。

2.磁路計(jì)算時(shí)為什么要選擇通過(guò)磁極中心的一條磁力線路徑為計(jì)算，選用其它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的電流，此路徑的氣隙和鐵心的B、H和相應(yīng)的尺寸較簡(jiǎn)單計(jì)算。選用其他路徑也可

得到一致的結(jié)果。

3.磁路計(jì)算的一般步驟是怎么樣的？

答：先算磁密，在求磁場(chǎng)強(qiáng)度最終求一條過(guò)磁極中心包圍全部勵(lì)磁電流的磁路及全部電流之和求出F.

4.氣隙系數(shù)K?的引入是考慮什么問(wèn)題？假設(shè)其他條件一致，而把電樞槽由半閉口改為開(kāi)口槽，則K?將增大還是減?。?/p>

答：考慮到因槽開(kāi)口后齒槽隊(duì)氣隙大小的影響問(wèn)題而引入K?，半閉口改為開(kāi)口K?將增大.

5..空氣隙在整個(gè)磁路中所占的長(zhǎng)度很小，但卻在整個(gè)磁路計(jì)算中占有重要的地位，為什么？

答：由于在氣隙上的磁壓降占據(jù)整條閉合磁路的60%~85%，所以重要。

6.在不均勻的磁場(chǎng)的計(jì)算中，為什么常把磁場(chǎng)看做均勻的，而將磁路長(zhǎng)度（?ef，Lef齒聯(lián)扼磁路長(zhǎng)度）加以校正？校正系數(shù)有的大于