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電機設計期末總出題.doc

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?.第一套1、 根據電機主要尺寸關系式可以得出哪些結論?(在一定合理范圍內)答:相同體積的電機,轉速越高,功率越大電磁負荷A和Bδ不變時,相同功率的電機,轉速越高,尺寸越??;尺寸相同的電機,轉速越高,則功率越大相同轉速的電機,體積越大,功率越高功率一定,轉速相同的電機,電磁負荷A和Bδ越大,體積約小2、 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?答:根據電機的幾何相似定律,在轉速相同的情況下∝∝∝∝,即B和J相同,極數相同的情況下,電機的重量、成本、損耗與功率的四分之一次方成反比。用大功率電機代替總功率相等的數臺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臺小電功率機,其有效材料的利用率提高了。3、 怎樣將電機內部比較復雜的磁場轉化為比較簡單的磁路來計算?簡述大致的轉化步驟答:計算復雜的磁場首先需要準確計算各點磁密構成三維磁場,在忽略邊緣效應并用無限大的平面垂直軸截面,在截面上形成了二位磁場,沿周向對稱選取一對極可以將其進一步轉化為一對極下的二維磁場,最后根據安培環路定律選取通過磁路中心線的一個特殊的環路進行分析,最終簡化為一個簡單的磁路。4、感應電機主電抗的大小主要與哪些因素有關? 答:由主要關系式,其中可知在頻率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的平方,基波繞組系數Kdp1,電樞軸向計算長度lef及級距與氣隙之比有關。4、 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。5、 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,應采取什么簡單措施來解決這一問題?這樣做對電機性能有何影響?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以增加功率因數。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,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。但這樣做會使電機的勵磁電流增加進而功率因數減小。6、 如功率因素cos不符合要求,應從哪些方面著手調整?答:應從電路方面著手,設法降低勵磁電流和漏磁參數??烧{整電機的尺寸,如縮小定轉子槽面積,降低各部分磁密;減小氣隙,增加每槽導體數NS1 ,增大Di1、增大li或增大定轉子槽寬、減小槽高以降低X第二套一. 填空題1. 設計一臺電機必須確定許多尺寸,其中起到決定性作用的是電機的主要尺寸,電機的主要尺寸是指-------和------。(電樞鐵心的直徑,長度)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-------;尺寸相同的電機,轉速較高的,則功率-------。(較小,較大)3. 各類電機的磁路可分為-------、---------、---------、--------、---------五段。(空氣隙,定子齒,轉子齒,定子軛,轉子軛)4. 電機中用的硅鋼片按制造工藝可分為--------和--------兩種。(冷軋,熱軋)5. 極弧系數αp’的大小決定于--------------、-------------、--------------。(勵磁磁勢分布曲線的形狀,空氣隙的均勻程度,磁路的飽和程度)6. 我們把電抗區分為-------和---------,在感應電機中被稱為勵磁電抗的是--------,在同步電機中,則被稱為----------。(主電抗,漏電抗,主電抗,電樞反應電抗)7. 基本鐵耗在鐵心中會引起---------和---------。(磁滯損耗,渦流損耗)8. 單層繞組可以分為--------、----------和----------。(同心式,鏈式,交叉式)9. 按所連接的是齒或是磁極可把軛分為---------和----------。(極聯軛,齒聯軛)10. 由于繞組電流在電機中不同位置所建立的漏磁場、因而其產生的磁鏈情況不同,繞組的漏抗通常分為:----------、-----------、------------、-------------。(槽漏抗,諧波漏抗,齒頂漏抗,端部漏抗)二.簡答題1.磁路計算的目的是什么?答:磁路計算的目的在于確定產生主磁場所必需的磁化力或勵磁磁動勢,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。2.異步電機與同步電機繞組漏抗分別由哪幾部分組成?答:異步電機:槽漏抗,諧波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗;同步電機;槽漏抗,諧波漏抗,齒頂漏抗,端部漏抗。3.電機的主要尺寸是什么?他們有什么決定?答:主要尺寸是指電樞鐵心的直徑和長度,對于直流電機,電樞直徑是指轉子外徑;對于一般結構的感應電機和同步電機,則是指定子內徑。它們由計算功率決定。4.電機的損耗分別為哪幾種?哪些損耗是不變損耗?哪些損耗是可變損耗?哪些損耗是主要損耗?哪些損耗是次要損耗?答:電機的損耗分別為:1定子轉子鐵心中的基本鐵耗;2空載時鐵心中的附加損耗;3電氣損耗;4負載時的附加損耗;5機械損耗;其中125為不變損耗,34為可變損耗,135為主要損耗,24為次要損耗。5.各類電機勵磁電流或空載特性的計算步驟?答:1.根據感應電勢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磁勢;3計算磁化電流或空載特性。第三套1起主要與決定作用的是(電機的主要尺寸),其中包括(電樞鐵心的直徑和長度).2CA為(電機常數),其物理意義為(單位計算轉矩所消耗的有效材料的體積)3.KNM為(波形系數),Kdp為(繞組系數)4.電機的主要尺寸關系式是什么,通過這個式子我們能推出什么結論.答案:書上12頁.5感應電機定子漏抗包括(槽漏抗,端部漏抗,諧波漏抗),其中與鐵心長度無關的(端部漏抗),與氣隙長度有關的是(諧波漏抗),且與其成(反)比,6.工作性能包括(效率,功率因數,額定轉矩),起動性能包括(起動轉矩,起動電流)7.氣隙過小將會出現什么影響.答案:氣隙磁壓降小,Im減小,效率因數增大. 電抗增大,轉矩減小. 諧波轉矩,損耗噪聲增大. 機械可靠性降低.8.A較高,氣隙磁密不變,會有什么影響.答案:尺寸和體積變小,節省材料.鐵心重量減小,鐵耗減小.繞組匝數增多.電樞表面銅耗增加,溫升增高.Tst,Ist,最大轉矩降低.9.電機的主要尺寸比增大,會有什么影響.答案:書上16頁.第四套一、 請分別敘述轉子導條的電流密度在取值時,取得過大或過小會有什么影響。答:若取得過小,則轉子電阻小,進而電機沒有足夠大的起動轉矩:。省略部分。鋁)耗,使繞組溫升增大。③ 改變了電機參數和電機特性。易知交流繞組的電抗(互感電抗或漏電抗)的標么值 對于異步電機:啟動轉矩↓,最大轉矩↓,啟動電流↓;3.漏抗的大小對于交流電機的性能有何影響?答:一方面漏抗不能過小,否則同步發電機短路時或感應電機起動時將產生不能允許的電流。另一方面漏抗又不能過大,否則會引起同步發電機的電壓變化率增大,感應電動機的功率因數、最大和起動轉矩降低。4.何為集膚效應?對電機有什么影響?答案:(1)槽中導體通交流電時,下匝鏈漏磁力線多,電抗大,上匝鏈漏磁力線少,電抗小,導致下部幾乎無電流,電流主要分布在上部,這種現象稱為集膚效應。(2)①槽等效面積減小,R增大,效率下降。②XS減小,起動轉矩增大,起動性能好。5.負載時附加損耗是如何產生的?答:(1)電機帶上負載后,定、轉子的工作電流產生漏磁場。漏磁場在繞組中附近所有的金屬附件中產生渦流損耗;(2)定、轉子的工作電流產生的諧波磁場以不同的速度相對轉子和定子運動,在鐵心中和鼠籠繞組中產生渦流附加損耗。第二十九套1簡述線負荷高的電機和氣隙磁密高的電機的特點(1)電機尺寸小 鐵耗較小 繞組匝數多 導體電流密度小 繞組電抗標幺值大(2)電機尺寸小 電樞基本鐵耗大 磁路飽和程度高 電抗標幺值小2簡述感應電機空氣隙磁壓降計算步驟(1)每極磁通 已知(2)極弧系數取1.15~1.45 見圖3—5 P26(3)電弧氣息軸向計算長度lef=li+2(4)半開口半閉口= 開口槽=齒距t已知(5) 3如何計算諧波漏抗,計算時應注意什么(1)各槽線圈邊中電流集中在槽中心線上(2)鐵磁物質的磁導率(3)氣息是均勻的,并且比較小,氣息諧波磁場只有徑向分量。槽開口對各次諧波磁場的影響均近似以氣隙系數來計及(4)忽略各次諧波磁場在對方繞組中所感生的電流對他本身的削弱作用4基本鐵耗的分類?簡述產生原因(1)磁滯損耗:鐵磁材料在磁化過程中由磁滯現象引起的能量損耗(2)渦流損耗:導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時,導體內的感生的電流導致的能量損耗5計算電機工作性能包括哪幾步?如何計算(1) 定子電流=(2) 功率因數=(3) 效率=(4) 轉差率=最大轉矩倍數第三十套1.在磁路計算中,感應電機的磁路分為哪幾段?答:氣隙,定子齒,定子軛,轉子齒,轉子軛2.在參數計算中,漏抗分為哪幾部分?答:槽漏抗,諧波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗,齒頂漏抗3.端部漏抗的大小與什么有關?答:和繞組的形式有關,是單層還是雙層和容量有關,容量大的,端部伸出長,XE大和端部結構距離有關和極數有關,極數少者,端部伸出長,XE大繞組中電流大和用金屬綁扎的XE大4.氣隙是機電能量轉換的媒介,假如氣隙選小了對電機有什么影響?答:氣隙小了,與之對應的氣隙磁壓降相應的減小了,與之平衡的磁壓降減小了,激磁電流變小了,功率因數變大了。氣隙小了,由于漏抗與氣隙成反比,總的漏抗增大了,對應轉矩下降了。氣隙小了,開槽的影響增大,對應的諧波磁場變大,諧波轉矩、損耗、噪聲增大。氣隙小了,單邊磁拉力影響變大,可靠性降低。5.定子槽數根據什么選擇的?若其選大了對電機有什么影響?答:諧波磁場減小,諧波漏抗減小。槽數變多了,散熱好了。電機尺寸不變對應的槽變小了,匝數變小了,電抗減小,轉矩增大。槽多,槽小,下線困難。槽絕緣用量增多,加工的工時也增多第三十一套1對于轉子鐵心直接套軸的兩極感應電機在計算軛部計算高度時應注意什么?為什么?答:應注意軛部計算高度公式中的Di2應用(1/3)Di2帶入計算。這是因為轉子中的電流頻率甚低,將有部分磁通進入轉軸造成的。2. 電機中有幾種損耗?那些可變那些不變?答(1)定轉子鐵心中的基本損耗(9) 空載時鐵心中的附加損耗(10) 電氣損耗(11) 負載時的附加損耗(12) 機械耗其中(1)(2)(5)不變(3)(4)可變3. 功率因數與什么有直接關系?功率因數太低該怎樣提高?答:由公式cos=可知 cos的高低與定子電流無功分量的大小有直接關系。如果功率因數太低應設法降低(縮小定轉子槽面積,降低各部分磁密;減小氣隙,增加每槽導體數,增加每槽導體數增大,放長)或(增大定轉子槽寬,減小槽高以降低),使它們的和降低。4. 電磁負荷選擇遵循哪些原則?答:⑴A和選擇要是適當比例(A選高廢銅選高廢鐵);⑵用好的導電導磁材料A,可以選大些;⑶工藝水平高A,可選大些;⑷冷卻條件好A,可選大些。(5)高等級絕緣A,可以選大些5.感應電機勵磁電抗的大小主要與哪些因素有關?他對電機的性能有什么影響?答:由主要關系式=4可知在頻率f,相數m,級數2p一定的情況下,感應電機的主電抗主要與繞組每相匝數平方,基波繞組系數,電樞軸向計算長度及級距與氣隙之比有關。其對電機性能影響有關,當主電抗增大時,功率因素也會增加。第三十二套一、電磁負荷選擇時,線負荷A和電磁負荷B選擇的一般原則有哪些?答案:(1)考慮到成本的影響,A和B的選取要適當;(2)用好的導電和導磁材料,A和B可選大一些;(3)加工工藝水平高,A和B可選大一些;(4)冷卻條件好,A和B可選的大一些;(5)電機圓周速度高,A和B可選大一些。二、電機參數的計算是指?各參數產生的原因是什么?答案:電機參數包括電阻和電抗;電阻來自電機繞組;電抗可分為主電抗和漏電抗,主電抗是由主磁通中的基波引起,漏電抗包括槽漏抗、諧波漏抗、端部漏抗、斜槽漏抗、齒頂漏抗,槽漏抗是由槽中的漏磁通產生,諧波漏抗由主磁通的諧波產生,端部漏抗是由端部漏磁通產生,斜槽漏抗是由主磁通中基波的一部分產生,齒頂漏抗是在同步電機中磁力線由一個齒頂進入另一個齒頂是所產生的齒頂漏磁通產生。三、 氣隙如果選小了對電機性能有何影響?答案:(1)氣隙磁壓降減小,與之相平衡的磁壓升也減小,激磁電流減小,功率因數增大;(2)氣隙減小,有效氣隙長度減小,電機氣隙漏抗增大,結果使得轉矩降低;(3)氣隙減小,諧波磁場增大,開槽影響大,損耗和噪聲也會增大;(4)氣隙減小了,受單邊磁拉力的影響,電機可靠性降低。四、 如何提高電機功率因數?答案:減小激磁電流Im可提高電機功率因數; 措施:(1)縮小定轉子槽面積,此時齒軛變大,磁密降低,B減小導致H減小,從而使得∑F減小,激磁電流正比于∑F也減小,cosφ增大;(2)減小氣隙,有效氣隙長減小,∑F減小,激磁電流減小,功率因數增大;(3)增加每槽導體數;(4)增大定子沖片外徑,加長鐵心長,從而使得過磁面積增大,磁密減小,激磁電流減小,電機功率因數增大。五、 如何根據槽配合來確定轉子槽數?答案:(1)盡可能近槽配合、少槽配合,可以減小附加損耗;(2)盡可能減小異步附加損耗;(3)盡可能減小同步附加轉矩;(4)減少振動和噪聲。.
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