电机设计复习重点和课后答案(陈世坤第二版)

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三相感应电动机

电机设计计算流程说明：本例为陈世坤老师的《电机设计》（第二版）第十章第264至280页的算例。

技术指标：输出功率 P N =2.2kW ，电压 U N =220V （接），相数 m 1=3，频率 f=50Hz ，极对数 p=2，B 级绝缘，连续运行，封闭型自扇冷式，主要性能指标按技术条件JB3074-82的规定。

一额定数据和主要尺寸1、额定功率P N 2.2103⨯:= 2、额定电压U N 220:= f 50:= U N ϕU N:=3、功电流相数m 13:=I KW P Nm 1U N ϕ⋅ 3.3333=:=4、效率按照技术条件规定选取 η'81%:=5、功率因数按照技术条件规定选取 cos φ'0.82:=6、极对数p 2:=7、定转子槽数q 13:=每极每相槽数选取定子槽数 Z 12m 1p ⋅q 1⋅:=根据近槽配合原则，转子槽数选取： Z 232:=采用转子斜槽8、定转子每极槽数Z p1Z 12p 9=:=Z p2Z 22p 8=:= 9、确定电机主要尺寸满载电势标幺值由经验公式 K'E 0.0108ln P N1000⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.013p -0.931+:=计算功率P'K'E P N η'cos φ'⋅⋅ 3.0258103⨯=:=α'p 0.68:=K'Nm 1.10:= K'dp10.96:=B'δ0.67:=n'1450:=根据标准直径最后取 D 10.155:=于是 D i1D 10.64⋅:=取D i10.0992:=取铁心长l t 0.105:=10、气隙的确定取 δ0.3103-⋅:=铁心有效长度 l ef l t 2δ+0.1056=:=转子外径D 2D i12δ-0.0986=:=转子内径先按转轴直径确定 D i20.038:=11、极距τπD i12p ⋅0.0779=:=12、定转子齿距t 1πD i1⋅Z 18.6568103-⨯=:= t 2πD 2⋅Z 29.68103-⨯=:=13、定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1~9，2~10，11~18 14、为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，斜一个定子齿距b sk 0.009:=15、设计定子绕组每相串联导体数 N'ϕ1η'cos φ'⋅π⋅D i1⋅A'⋅m 1I KW⋅538.1877=:=取并联支路数 a 11:=可得每槽导体数N's1m 1a 1⋅N'ϕ1⋅Z 144.849=:=为方便?取N s141:=于是每线圈匝数4116、每相串联导体数N ϕ1N s1Z 1⋅m 1a 1⋅492=:=每相串联匝数N 1N ϕ12246=:=17、绕组线规设计初选定子电密J'15106⋅:=定子电流初步估计值I'1I KWη'cos φ'⋅:=导体并绕根数和每根导体截面积的乘积 A's I'1a 1J'1⋅1.0037106-⨯=:=采用高强度漆包线：并绕根数N i12:=绝缘后直径 d 0.77103-⋅:=A'c1 3.959107-⋅:=18、定子槽形设计采用梨形槽，齿部平行，初步取： B't1 1.4:=铁心叠压系数 K Fe 0.95:=估计齿宽b't1t 1B'δ⋅K Fe B't1⋅ 4.361103-⨯=:=初步取：B'j1 1.25:=估计轭部计算高度 h'j1τα'p ⋅B'δ⋅2K Fe B'j1⋅0.0149=:=按齿宽和轭部计算高度的估算值作出定子槽形，槽口尺寸按类似产品决定r 21 3.3103-⋅:=b 110.0045:= h 010.8103-⋅:=h's 0.0116:=b 012.8103-⋅:=h 110.0005:=h s1h's h 01+r 21+:= h 210.01160.0005-0.0111=:=b t21πD i12h 01+2h's+()⋅Z 12r 21- 4.221103-⨯=:=b t11πD i12h 01+2h 11+()Z 1b 11- 4.3837103-⨯=:=b t1b t21b t11+()24.3024103-⨯=:=19、槽满率槽楔厚h 0.002:=槽绝缘层厚∆i 0.25103-⋅:=槽绝缘占面积 A i ∆i 2h's πr 21+()⋅8.3918106-⨯=:=槽面积A s 2r 21b 11+2h's h -()⋅πr 212⋅2+7.0386105-⨯=:=A ef A s A i - 6.1994105-⨯=:=槽满率s f N i1N s1⋅d 2⋅A ef0.7842=:=槽满率一般为百分之七十m上述的参符合要求20、绕组系数 αp 2πZ 1⋅:=q 3:=K d1sin q α⋅2⎛⎝⎫⎪⎭q sin α2⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.9598=:=K p11:=K dp1K d1K p1⋅0.9598=:=每相有效串联导体数N ϕ1K dp1⋅472.2192=21、设计转子槽形与转子绕组根据cos 由表10-10查得 K I 0.88:=预计转子导条电流I'2K I I'1⋅3N ϕ1K dp1⋅Z 2⋅195.5138=:=初步取转子导条电密J'B 3.5106⋅:=A'B I'2J'B 5.5861105-⨯=:=初步取B't2 1.3:=估算转子齿宽 b't2t 2B'δ⋅K Fe B't2⋅ 5.2515103-⨯=:=初步取B'j2 1.25:=估算转子轭部计算高度h'j2τα'p ⋅B'δ⋅2K Fe ⋅B'j2⋅0.0149=:=为获得较好的起动性能，取给定槽尺寸h 020.0005:= h 120.001:= h 220.0143:= b 120.0045:=b 220.002:=b 020.001:= h's2h 12h 22+0.0153=:=a 0.02:=b 0.011:=齿壁平行的槽型的齿宽计算如下b t2πD 2h 02-h's2-()⋅Z 212b 12b 22+()- 4.8789103-⨯=:=导条截面积（转子槽面积）A Bb 02b 12+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 12⋅b 22b 12+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 22⋅+ 4.9225105-⨯=:=估计端环电流 I'R I'2Z 22π⋅p ⋅⋅497.8718=:=端环电密J'R 0.6J'B :=端环所需面积 A'R I'R J'R 2.3708104-⨯=:= 端环平均直径 D R 0.0788:=按照工艺要求取端环面积约为 A R 12a b +()D 2D R-()⋅ 3.069104-⨯=:=二磁路计算22、计算满载电势初设K'E 0.9002:= ε'L 1K'E -:=E 11ε'L -()U N ϕ⋅198.044=:=23、计算每极磁通初设K's 1.235:=由图3-5查得K Nm 1.11:=ΦE 14K Nm ⋅K dp1⋅f ⋅N 1⋅ 3.7783103-⨯=:=于是导条截面积为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的导磁截面 24、每极下齿部截面积A t1K Fe l t ⋅b t1⋅Z p1⋅ 3.8625103-⨯=:= A t2K Fe l t ⋅b t2⋅Z p2⋅ 3.8933103-⨯=:=25、定转子轭部计算高度及其导磁面积h'j1D 1D i1-2h s1-r 213+0.0133=:=h'j2D 2D i2-2h's2-0.015=:=A j1K Fe l t ⋅h'j1⋅ 1.3267103-⨯=:=A j2K Fe l t ⋅h'j2⋅ 1.4962103-⨯=:=26、一极下空气隙截面积A δτl ef⋅8.2275103-⨯=:=27、波幅系数α'p 0.67:=F s 1α'p1.4925=:=28、气隙磁密B δF s Φ⋅A δ0.6854=:=29、对应于气隙磁密最大值处的定子齿部磁密B t1F s Φ⋅A t11.46=:=30、转子齿部磁密B t2F s Φ⋅A t21.4484=:=31、从D23磁化曲线上查得对应上述磁密的磁场强度p403H t11974:= H t21853:=32、有效气隙长度K δ1t 14.4δ⋅0.75b 01⋅+()⋅t 14.4δ0.75b 01⋅+()⋅b 012- 1.3602=:=K δ2t 24.4δ⋅0.75b 02⋅+()⋅t 24.4δ0.75b 02⋅+()⋅b 022- 1.0525=:=K δK δ1K δ2⋅ 1.4316=:=δef K δδ⋅ 4.2949104-⨯=:=33、齿部磁路计算长度L t1h 11h 21+()13r 21⋅+0.0127=:=L t2h 12h 22+()0.0153=:=34、轭部磁路计算长度L'j1πD 1h'j1-()⋅2p 12⋅0.0556=:=L'j2πD i2h'j2+()⋅2p 12⋅0.0208=:=35、计算气隙磁压降μ04π107-⋅:=F δK δB δ⋅δ⋅μ0234.2604=:=36、计算齿部磁压降F t1H t1L t1⋅25.0698=:= F t2H t2L t2⋅28.3509=:=37、计算饱和系数K s F δF t1+F t2+Fδ1.228=:=K''s K s K s K's -3- 1.2304=:=由此经验公式重新计算饱和系数，代入第23步重新计算，直至相对误差小于1%σs K's K s -K s:=σs 5.6677103-⨯=由上可知，计 1%，符38、定子轭部磁密B j112ΦA j1⋅ 1.424=:=39、转子轭部磁密B j212ΦA j2⋅ 1.2626=:=40、从D23磁化曲线上查找上述磁密对应的磁场强度H j11100:= H j2995:=41、按式（3-42）计算轭部磁压降 h'j1τ0.1707=B j11.424=据图附1-3b 查轭部磁位降校正系数C j10.3917:= h'j2τ0.1925=B j21.2626=据图附1-3b 查轭部磁位降校正系数C j20.4232:=F j1C j1H j1⋅L'j1⋅23.976=:= F j2C j2H j2⋅L'j2⋅8.764=:=42、每极磁势F 0F δF t1+F t2+F j1+F j2+320.4211=:=43、计算满载磁化电流I m 2pF 0⋅0.9m 1⋅N 1⋅K dp1⋅ 2.0105=:=44、磁化电流标幺值I mj I mI KW0.6031=:=45、计算励磁电抗及其标幺值X ms 4f μ0⋅m 1π⋅N 1K dp1⋅()2K s p ⋅⋅l ef ⋅τδef ⋅104.3537=:=X msj X ms I KW U N ϕ⋅ 1.5811=:=三参数计算46、线圈平均半匝长节距比β28⋅17⋅+39⋅0.8519=:=0.852为其近似值，τy πD i12h 01h 11+()+h 21+r 21+⎡⎣⎤⎦⋅2p β⋅0.0777=:=直线部分长度 d 10.015:= l B l t 2d 1+0.135=:= 直线部分长度 K c 1.2:=l c l B K c τy ⋅+0.2283=:=47、端部平均长l E 2d 1K c τy ⋅+0.1233=:=48、漏抗系数C x 4πf ⋅μ0⋅N 1K dp1⋅()2⋅l ef ⋅P N ⋅m 1p ⋅U N ϕ2⋅0.0352=:=阻抗基值Z KW U N ϕI KW66=:=49、定子槽比漏磁导λL10.978:=K U1 1.0:= K L1 1.0:=查λU1h 01b 012h 11⋅b 01b 11++0.4227=:=λs1K U1λU1⋅K L1λL1⋅+ 1.4007=:=50、槽漏抗标幺值X s1j 2m 1p ⋅Z 1K dp12⋅l tl ef ⋅λs1⋅C x ⋅0.0177=:=51、定子谐波漏抗标幺值由图4-10查得 Ξs 0.0129:=定子谐波漏磁导λδ1m 1q 1⋅τ⋅Ξs ⋅π2δef ⋅K s⋅ 1.7377=:=X δ1j m 1π2τδef ⋅Ξs K dp12K s ⋅⋅C x ⋅0.0221=:=52、端部漏抗标幺值定子端部漏磁导 λE10.47q 1l ef l E 0.64τy -()⋅0.9819=:=X E1j 0.47l E 0.64τy-()⋅l ef K dp12⋅C x ⋅0.0125=:=53、定子绕组漏抗及其标幺值Ξλ1λs1λδ1+λE1+ 4.1202=:=X σ14πf μ0⋅N 12pq 1⋅⋅l ef ⋅Ξλ1⋅ 3.4649=:=X σ1j X s1j X δ1j +X E1j+0.0524=:=54、阻抗折算系数K 4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2 2.0905104⨯=:=55、转子槽比漏磁导b 22b 120.4444=h 12h 22+b 123.4=由图附1-6b 查得λL 2.364:=则有λU2h 02b 020.5=:=λL22h 12b 02b 12+λL + 2.7276=:=λs2λU2λL2+ 3.2276=:=56、转子槽漏抗标幺值X s2j 2m 1p ⋅Z 2l tl ef ⋅λs2⋅C x ⋅0.0424=:=57、转子谐波漏抗标幺值（考虑饱和影响）因 Z 22p 8=由图4-11查得 ΞR 0.0135:= X δ2j m 1τ⋅ΞR ⋅π2δef ⋅K s⋅C x ⋅0.0213=:=58、转子绕组端部漏抗标幺值X E2j 0.757l ef D R 2p ⋅C x ⋅ 4.9728103-⨯=:= 59、转子斜槽漏抗标幺值X skj 0.5b sk t2⎛ ⎝⎫⎪⎭2⋅X δ2j ⋅9.2257103-⨯=:=60、转子漏抗标幺值X σ2j X s2j X δ2j +X E2j +X skj +0.0779=:=61、定转子漏抗标幺值之和X σj X σ1j X σ2j +0.1303=:=62、定子绕组直流电阻ρwCu2.17108-⋅:= N t12:=R 1ρwCu 2N 1l c⋅N t1A'c1⋅a 1⋅⋅ 3.0782=:=63、定子绕组相电阻标幺值R 1j R 1I KWUN ϕ⋅0.0466=:=64、有效材料的计算定子铜重量C 1.05:=ρCu 8.9103⋅:=G Cu C l c ⋅N s1⋅Z 1⋅A'c1⋅N t1⋅ρCu ⋅ 2.4933=:=硅钢片重量δ00.005:=ρFe 7.8103⋅:= G Fe K Fe l t ⋅D 1δ0+()2⋅ρFe ⋅19.9181=:=65、转子电阻的折算值ρwAl4.34108-⋅:=K B 1.04:= L B 0.135:=R'B ρwAl K B L B ⋅A B ⋅4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2⋅ 2.5878=:=R Bj R'B I KWU N ϕ⋅0.0392=:=R'R ρwAl Z 2D R ⋅2π⋅p 2⋅A R ⋅⋅4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2⋅0.2966=:=R Rj R'R I KW U N ϕ⋅ 4.4941103-⨯=:=R'2R'B R'R + 2.8844=:= R 2j R Bj R Rj +0.0437=:=66、定子电流有功分量标幺值η''0.815:=I 1Pj 1η''1.227=:=67、转子电流无功分量标幺值σ11X σ1jX msj+ 1.0331=:=系数I Xj σ1X σj ⋅I 1Pj 2⋅1σ1X σj ⋅I 1Pj ⋅()2+⎡⎣⎤⎦⋅0.2082=:=68、定子电流无功分量标幺值I 1Qj I mj I Xj +0.8114=:=69、满载电势标幺值K Ej 1I 1Pj R 1j ⋅I 1Qj X σ1j ⋅+()-0.9003=:=70、空载电势标幺值ε0I mj X σ1j⋅0.0316=:=1ε0-0.9684=71、空载时定子齿部磁密及磁场强度（假定饱和系数Ks 和波幅系数Fs 不变）εL 10.904-:=B t101ε0-1εL-B t1⋅:=B t10 1.564= H t104618:=72、空载时转子齿部磁密及磁场强度B t201ε0-1εL-B t2⋅:=B t20 1.5516= H t203500:=73、空载时定子轭部磁密及磁场强度B j101ε0-1εL-B j1⋅:=B j10 1.5254= H j101624:=74、空载时转子轭部磁密及磁场强度B j201ε0-1εL-B j2⋅:=B j20 1.3525= H j201304:=75、空载气隙磁密B δ01ε0-1εL -B δ⋅0.7342=:=76、空载时定子齿部磁压降F t10H t10L t1⋅58.6486=:=77、空载时转子齿部磁压降 F t20H t20L t2⋅53.55=:=78、空载时定子轭部磁压降此时 C j10.3271:=F j10C j1H j10⋅L'j1⋅29.5594=:=79、空载时转子轭部磁压降此时 C j20.3609:=F j20C j2H j20⋅L'j2⋅9.7949=:=80、空载时气隙磁压降F δ0K δδ⋅B δ0⋅μ0250.9479=:=81、空载时每极磁势F 00F δ0F t10+F t20+F j10+F j20+402.5008=:=82、空载磁化电流I m02pF 00⋅0.9m 1N 1⋅K dp1⋅ 2.5255=:= 感应电机空载电流可近o四工作性能计算83、定子电流标幺值I 1j I 1Pj 2I 1Qj 2+ 1.471=:=定子电流实际值I 1I 1j I KW ⋅ 4.9033=:=84、定子电流密度J 1I 1a 1N i1⋅A'c1⋅ 6.1927106⨯=:= 85、定子线负荷A 1m 1N ϕ1⋅I 1⋅πD i1⋅ 2.3223104⨯=:=86、转子电流标幺值I 2j I 1Pj 2I Xj 2+ 1.2445=:=导条电流实际值 I 2I 2j I KW ⋅m 1N ϕ1⋅K dp1⋅Z2⋅183.6546=:=端环电流实际值 I R I 2Z 22πp ⋅467.6726=:=87、转子电流密度导条电密 J B I 2AB 3.7309106⨯=:=端环电密 J R I R AR 1.5239106⨯=:=88、定子铜耗标幺值p Cu1m 1I 12⋅R 1⋅222.0269=:=P N m 1I KW 2⋅Z KW ⋅ 2.2103⨯=:= p Cu1j p Cu1P N 0.1009=:= 89、转子铝耗标幺值p Al2j I 2j 2R 2j ⋅0.0677=:=p Al2p Al2j P N ⋅148.9194=:=90、负载时的附加损耗按规定4极电机取 p sj 0.02:=p s p sj P N ⋅44=:=91、机械损耗及其标幺值p fW 3p⎛ ⎝⎫⎪⎭2D 14⋅104⋅12.987=:=p fWj p fW PN 5.9032103-⨯=:=92、铁损耗k 1 2.5:= k 22:=经验系数根据 B j10 1.5254=从附录六查得轭部铁耗系数p hej 4.693:=根据B t10 1.564= 从附录六查得齿部铁耗系数 p het 6.699:=G j 4p A j1⋅L'j1⋅ρFe ⋅:= G t 2p A t1⋅L t1⋅ρFe ⋅:=定子轭部重量定子齿部重量 p Fej k 2p hej ⋅G j ⋅:=pFet k 1p het ⋅G t ⋅:=定子轭部铁耗定子齿部铁耗 p Fe p Fej p Fet +68.8688=:=全部铁耗及其标幺值 p Fej.p FeP N0.0313=:=93、总损耗标幺值Ξp j p Cu1j p Al2j +p sj +p fWj +p Fej.+0.2258=:=94、输入功率标幺值P N1j 1Ξp j + 1.2258=:=95、核算效率η1Ξp jP N1j -0.8158=:=96、功率因数cos φI 1PjI 1j0.8341=:=97、额定转差率p Fejr 11k 2-⎛ ⎝⎫⎪⎭p Fej ⋅21.6187=:=p Fetr 11k 1-⎛ ⎝⎫⎪⎭p Fet⋅15.3789=:=p Ferj p Fejr p Fetr+P N 0.0168=:=s N p Al2j 1p Al2j +p Ferj +p sj +p fWj+0.061=:=98、额定转速n 160f p 1.5103⨯=:=n N n 11s N -()⋅ 1.4086103⨯=:=99、最大转矩倍数T mj 1s N-2R 1j R 1j 2X σj 2++⎛⎝⎫⎭⋅:= 四起动性能计算100、按照式（10-56）假设起动电流I'st 2.8T mj ⋅I KW ⋅:=101、按照式（10-59）计算起动时产生漏磁的定转子槽磁势平均值F st I'st N s1a 1⋅0.707⋅K U1K d12K p1⋅Z 1Z 2⋅+⎛ ⎝⎫⎪⎭1ε0-⋅⎡⎢⎣⎤⎥⎦⋅:=βo 0.642.5δt 1t 2+⋅+0.9598=:=由此磁势产生的虚拟磁密按照（10-60）计算B L μ0F st⋅2δβo⋅ 3.0017=:=102、起动时的漏抗饱和系数由图（10-18）查得K z 0.6560:=1K z -0.344=103、漏磁路饱和引起的定子齿顶宽度的减小c s1t 1b 01-()1K z -()⋅ 2.0148103-⨯=:=104、漏磁路饱和引起的转子齿顶宽度的减小c s2t 2b 02-()1K z -()⋅ 2.9859103-⨯=:=105、按照式（10-68）计算起动时转子槽比漏磁导∆λU1h 010.58h 11+b 01c s1c s11.5b 01⋅+⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.1262=:=λs1.st K U1λU1∆λU1-()⋅K L1λL1⋅+ 1.2745=:=106、起动时定子槽漏抗X s1j.st λs1.stλs1X s1j ⋅0.0161=:=107、起动时定子谐波漏抗X δ1j.st K z X δ1j ⋅0.0145=:=108、起动时定子漏抗X σ1j.st X s1j.st X δ1j.st +X E1j +0.0432=:=109、考虑集肤效应的转子导条相对高度b 22b 120.4444=导条高度h B h 12h 22+0.0153=:=ξ 1.987103-⋅h B⋅f0.0434106-⋅⋅ 1.0319=:=110、集肤效应引起的电阻增加系数和漏抗减小系数可从图4-24查出K F 1.1:=K x 0.96:=111、转子槽比漏磁导起动时转子槽比漏磁导的减小∆λU2h 02b 02c s2c s2b 02+⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.3746=:=112、起动时转子槽漏抗X s2j.st λs2.stλs2X s2j ⋅0.036=:=113、起动时转子谐波漏抗X δ2j.st K z X δ2j ⋅0.014=:=114、起动时转子斜槽漏抗X skj.st K z X skj ⋅ 6.0521103-⨯=:=115、起动时转子漏抗X σ2j.st X s2j.st X δ2j.st +X skj.st +X E2j +0.0611=:=116、起动时总漏抗X σj.st X σ1j.st X σ2j.st +0.1042=:=117、起动时转子电阻R 2j.st K F R Bj ⋅R Rj +0.0476=:=118、起动时总电阻R stj R 1j R 2j.st +:=119、起动时总阻抗Z stj R stj 2X σj.st 2+0.1405=:=120、起动电流I st I KW Z stj 23.7182=:=误差 err I.st I st I'st -Ist 1.5882103-⨯=:= 如果过大，回到第100项重新假设起动电流从上述计算可知，121、起动电流倍数i st I st I 14.8372=:=122、起动转矩倍数T stj R 2j.st Z stj 21s N -()⋅ 2.2642=:=。

电机学2复习题

• 解： (2)
60 f nN n1 p
p 60 f 60 50 2.07 nN 1450
•
p=2
60 f 60 50 n1 1500 r / min p 2
• （3）额定转差率：
n1 nN 1500 1450 sN 0.0333 n1 1500
* * * E 0 U N j I x d j I x＊ q . . . * d . * q
10 0 j 0.832 70 .56 0 1.0 j 0.5519 .44 0 0.6 1.777 19 .4 0
* E 0 1.777
例1 一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗
Tem
Pem 5.8115 9550 9550 37 Nm n1 1500
或：
Tem T2 T0 36.51 0.49 37 Nm
• 三相异步电动机起动时，如电源一相断线，这时电动机能否起动，如绕组一相断线，这时电动机能否起动？Y 、△接线是否一样？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果？ • 答：电源一相断线，电动机无论是Y 接线或△接线，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，它产生脉动磁动势，可分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势，由于起动初瞬，转子是静止的，两个旋转磁动势以相同的速率截切转子绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁转矩，显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩为零，故无起动转矩，电动机不能起动。
的标幺值为
* X q 0.6 ，
X d* 1.0，电枢电阻略去不计，
试计算该机在额定电压、额定电流、 0.8 (滞后) cos

电机设计(第2版)——参数计算共86页

•
29、在一切能够接受法律支配的人类的状态中，哪里没有法律，那里就没有自由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除法律。 ——塞·约翰逊
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡6、我们像鹰一样，生来就是自由的，但是为了生存，我们不得不为自己编织一个笼子，然后把自己关在里面。 ——博莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时间再长，也还是没有制约力的。— —爱·科克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马克罗维乌斯
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(第1讲)电机设计第一章电机设计概述-LF

1.准备阶段：
1）收集资料，即相关的国家标准、相近的电机技术资料,包括试验数据。 2）编制技术任务书.
2.电磁设计：
1）电磁计算、方案比较; 2）确定所设计的电机的冲片尺寸、铁心长度及电磁性能。
3.结构设计：
确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格等。
绘图过程：
总体结构 → 总装配图 → 部套装配图 → 零件图
电机设计第一章
§1-4 国际标准
原因：全球一体化；加入WTO 目的：缩小与世界先进水平差距；提高效力
电机行业的国际标准通常是指： ISO标准 IEC标准我国采用国际标准和国外先进标准的方针：认真研究、积极采用、区别对待等效采用：1）对国际标准不作编辑性修改 2）对国际标准在技术上只作很少修改参照采用：根据我国自然资源和经济条件，必须作某些变动，但产品性能和质量指标要与国际标准相当，并在通用互换、安全等方面与国际标准协调一致。中原工学院信息商务学院
§1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
工农业生产的发展速度要与电力工业的发展相适应。电力工业增长速度一般快20％，电机制造业与电力工业密不可分。一个国家电机工业的发展水平，常以它能为电力工业提供多少和提供什么样的发电装备作为主要衡量标志。
一、我国电机制造工业的发展概况
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电机设计第一章
直流电机
磁极（Fe)
f
转子铁心（Fe)
电枢=转子铁心+导体+电刷
励磁线圈（Cu)
磁轭（Fe)
中原工学院信息商务学院
电机设计第一章
交流电机
Y
定子=定子铁心（Fe）+线圈(Cu)
i A I m cos 2 f 1 t

Y132M2-6额定数据与性能指标三相笼型感应电动机系列电磁设计

等级: 湖南工程学院课程设计课程名称电机设计课题名称三相笼型电动机电磁设计专业电气工程及其自动化班级XXXX学号XXXXXXXXXXXX姓名XX指导教师石安乐、陈强、林友杰2014 年 6 月23 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电机设计课题三相笼型电动机电磁设计专业班级电气XXXX学生姓名XX学号XXXXXXXXXXXX指导老师石安乐、陈强、林友杰审批任务书下达日期2014 年 6 月23 日任务完成日期2014 年7 月 4 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：《电机设计》题目：三相笼型感应电动机系列电磁设计专业班级：电气工程XXXX学生姓名：XX班级：电气XXXX学号：XXXXXXXXXXXX指导老师：石安乐、陈强、林友杰审批：任务书下达日期2014年6月23日星期一设计完成日期7月4日共2周设计内容与设计要求一、课程设计的性质与目的《电机设计》的课程设计是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。

电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。

另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、资料的能力，训练学生的绘图阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。

二、设计内容：1．在查阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转子槽形及槽形尺寸。

2．确定定、转子绕组方案。

3．完成电机电磁设计计算方案4．用计算机（手画也可以）画出定、转子冲片图。

完成说明书（不少于0.6万字，16开，计算机打印或课程设计纸手写）。

三、课程设计的基本要求1．求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程，并根据所算结果绘出定、转子冲片图。

2．要求计算准确，绘出图形正确、整洁。

电机复习题答案新优质文档

《电机与拖动》复习题及参考答案简答题1、直流电机电枢反应对气隙磁场有何影响？使主磁场的波形畸变，具有一定的饱和去磁作用。

2、直流自励发电机建立空载电压的条件？一是电机必须有剩磁，二是励磁绕组的极性必须正确，三是励磁回路的电阻不能太大。

3、交流电动机能耗制动方法？断交流电动机定子交流电源,加直流电源给交流电动机任意两相,同时应串限流电阻.4、三相变压器组别联接为Y，Δ11表达的意思？一是一次绕组星形联接，二次绕组三角形联接，一次线电压滞后二次相应线电压30度相位。

5、变压器输出电压变化率与哪些因数有关？与负载大小和负载性质及变压器的短路参数有关.6、三相交流异步电动机的调速方法有哪些？转子串电阻调速适合于哪类电机？为什么？变定子电压、转子串电阻、串级调速、变极调速和变频调速。

转子串电阻调速适合于绕线型转子的电机。

6、同步电动机的功率因数调节是如何实现的？如果电网的功率因数偏低，应使同步电动机工作在什么状态下运行？调节同步机的直流励磁电流可实现功率因数调节. 使电动机工作在过励磁状态.8、交流电动机采用基频以下调速时，应采取什么配合控制关系？适用于什么性质的负载？交流电动机采用基频以下调速时，应采取U1/f1= c(常数)的配合控制关系,适用于恒转矩性质的负载.判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”，错的打“×”。

）１．他励直流电动机降低电枢电压调速和减弱磁通调速都可以做到无级调速。

√２．降低电枢电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，电枢电流总是等于额定电流。

√３．变压器的空载损耗主要是铁损耗。

√４．三绕组变压器的额定容量就是每个绕组的额定容量。

×５．电流互感器的铁芯和二次绕组的一端必须必须接地。

√指轴上输出的机械功率。

√６．异步电动机的额定功率ＰＮ７．三相交流电机，当一相绕组断线时，仍能正常起动。

×填空题１．从直流电机外部看，它的电压、电流和电动势都是直流电流的，但每个绕组元件中的电压、电流和电动势都是交变电流的。

电机总讲义复习习题全

10. 总机械功率的等效电阻
11. 一台八极三相异步电机，接在50Hz的电源上，则定子基波旋转磁势的转速为_______转/分，当运行在转差率=1.2时，转子的转速为_______转/ 分，转子电流产生的磁势相对于转子的转速为___ 转/分，转子磁势相对于定子磁势的转速为_____ 转/分。
11. 750转／分，－150转／分，900转/分， 0转/分。
33.运行中的变压器，当电源电压下降，则主磁通（下降），空载电流（下降），励磁阻抗（增大），一次测绕组漏抗（不变），变比（不变）。
34.三相异步电动机根据转子结构不同可分为（笼）型和（绕线）型两种结构型式。
35.三相异步电机的三种运行状态是：电动机状态、（发电机）状态和（电磁制动）状态，其中当（转子转向与定子磁动势转向相反）时处于（电磁制动）状态，在（电动机）状态时，电磁转矩为驱动性质。
24. 变压器空载运行时，如外加电压下降，其它不变，则主磁通将会下降；如果电源频率下降，其它不变，则主磁通将会上升。（填上升或下降）
25一台六极三相异步电动机接于的三相对称电源，其s=0.03，则转子转速为（970 ） r/min，转子旋转磁场相对定子的转速为（ 1000 ）r/min，定子旋转磁动势与转子旋转磁动势的相对速度为（ 0 ）r/min。
20、电流有交、直流之分，所以旋转电机也有直流电机和交流电机两大类。
21、电力变压器可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器和厂用变压器等几种
22 构成电机主磁路的主要材料为铁心，其磁导率远远大于真空的磁导率，并且随磁路饱和程度的增加而减小。 23. 变压器主磁通的主要作用能量转换，其路径为铁心；漏磁通的主要作用是漏阻抗压降，其路径为空气。

电机学复习题二答案

电机学复习题二答案1. 直流电机的工作原理是什么？答案：直流电机的工作原理基于电磁感应和电磁力定律。

当通电线圈置于磁场中时，线圈会受到力的作用而转动，这就是直流电机的基本原理。

2. 异步电机与同步电机的主要区别是什么？答案：异步电机和同步电机的主要区别在于转子的转速是否与电网频率同步。

异步电机的转子转速低于同步转速，而同步电机的转子转速与电网频率完全同步。

3. 什么是变压器的变比？答案：变压器的变比是指原边电压与副边电压的比值，即V1/V2，其中V1是原边电压，V2是副边电压。

4. 电机的启动电流为什么比正常运行电流大？答案：电机启动时，由于转子尚未转动，磁场与转子之间没有相对运动，因此产生的反电动势很小，导致启动电流很大，以提供足够的力矩使电机启动。

5. 什么是电机的效率？答案：电机的效率是指电机输出功率与输入功率的比值。

效率越高，说明电机的能量转换效率越好，损耗越小。

6. 电机的额定功率和实际功率有什么区别？答案：电机的额定功率是指电机在设计条件下能够长期稳定运行的最大输出功率，而实际功率是指电机在实际工作条件下的输出功率，实际功率可能会因负载变化而变化。

7. 什么是电机的空载试验？答案：电机的空载试验是指在电机不带负载的情况下进行的试验，用以测量电机的空载电流、空载损耗和空载特性等参数。

8. 电机的绝缘等级有哪些？答案：电机的绝缘等级通常分为A、E、B、F、H等，其中A级最低，H级最高。

绝缘等级越高，电机能够承受的温升和电压等级也越高。

9. 什么是电机的短路试验？答案：电机的短路试验是指在电机的定子绕组中人为制造短路，测量电机在短路状态下的电流和损耗，用以评估电机的短路承受能力和特性。

10. 电机的温升试验有什么意义？答案：电机的温升试验是指在电机运行过程中测量其温度升高的情况，用以评估电机的散热性能和绝缘材料的耐热性能，确保电机在长期运行中的可靠性和安全性。

(第2讲)电机设计第2章电机的主要参数之间的关系-LF

电机的主要参数之间的关系
§2.1 电机的主要参数之间的关系式
§2.2 电机中的几何相似定律概述
§2.3 电磁负荷的选择 §2.4 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法 §2.5 系列电机及其设计特点
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电机设计第二章
§2-2 电机中的几何相似定律
1. 几何相似
指两台电机对应的尺寸具有相同的比值。
p
P'
3

P'
4

1
1
P'
P'
4
式中：G---电机的重量 • • Cef---电机的成本 ∑p---电机的损耗
• 上式表明，在B和J的数值保持不变时，对一系列功率递增、几何形状相似的电机，每单位功率所需有效材料的重量、成本、及产生的损耗，均与功率的1/4次方成反比，即随着单机容量的增加，其有效材料的利用率和电机的效率均提高。因此，电气设备上有采用大功率电机代替总功率相等的数台小功率电机的趋势。
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电机设计第二章
几何相似定律的分析
分析：
P′∝EI 电流 I =JAC E∝Nφ =NBAFe ∴ P′∝NBAFe·JAC= BJAFeACu 由于AFeACu 各与长度因次l的平方成正比，即AFeACu∝ l2 l2 = l4 ∴ P′∝l4 或 l ∝P′1/4 而G、Cef、∑p均与长度因次 l 的立方成正比。 ∴ G∝Cef∝∑p∝P′3/4
电机设计第二章
一、电磁负荷对电机性能和经济性的影响
2.气隙磁密Bδ较大，线负荷A不变
• ①电机的尺寸和体积较小，节省钢材。 • ②基本铁耗增加。 • ③气隙磁动势增加，磁路的饱和程度增加。 • ④影响电机参数与特性。

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电机设计复习重点和课后答案（陈世坤第二版）第二章 1电机的主要尺寸是指什么？【P9】它们由什么决定？【P12】答：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。它们由计算功率P’决定。 2电机的主要尺寸间的关系是什么？【P10】根据这个关系式能得出哪些重要结论？【P12】答：电机的主要尺寸间的关系是D2lefn/P’=6.1/(αp’KNmKdpABδ).根据这个关系式得到的重要结论有:①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;②电磁负荷A和Bδ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。③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。④由于极弧系数αp’、 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Bδ有关。电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。第三章 3磁路计算的目的【P23】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。 4磁路计算所依据的基本原理？【P23】答：磁路计算所依据的基本原理是安培环路定理ldH=∑I。积分路径沿着磁场强度矢量取向（磁力线），则dlH∑I。等式左边为磁场H在dl方向上的线积分；所选择的闭合回路一般通过磁极的中心线，等式右边为回路包围的全电流，即等于每对极的励磁磁势。 5电机的磁路可分为几段进行？【P23】为什么气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例？答：电机的磁路可分为如下各段：1）空气隙；2）定子齿（或磁极）；3）转子齿（或磁极）；4）定子轭；5）转子轭。因为空气隙的磁导率比铁的磁导率小得多，mR=δ/(Sμ.),mFeR=l/(SFe).所以气隙磁阻比铁心磁阻大得多,又因为Um=ΦmRm.

所以气隙磁压降比铁心磁压降大得多,故气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例. 6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,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. 7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【P36-37】答: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Bj作为计算磁密.因为齿联轭磁密分布不均匀,齿联轭磁路全长上的磁压降Fj=LjldH0.为了

简化计算,引用一个等效的均匀磁场代替不均匀磁场Hjav=LjldHLj01.Hjav和Hj存

在值不同,引入磁压降校正系数Cj=HjjavH来修正. 8在磁路计算中,当齿部磁密超过1.8T时,为什么要进行修正【P33】答:齿部磁密超过1.8T,此时齿部磁密比较饱和,铁的磁导率μ.比较低,使齿部的磁阻和槽部相比差别不是很大.这样,一个齿距内的磁通大部分将由齿部进入轭部,部分磁通通过槽部进入轭部.因而齿部中的实际磁通密度B比通过公式Bδ

left/(KeFbltt')小些.即实际的磁场强度及磁压降也会小一些,所以要进行修正.

第四章 9异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成【P51-62】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.

10交流电机定子单层整距绕组每槽漏感Ls'如何计算【P51-52】答:高度h.范围内全部槽中电流产生的漏磁链Ψs1=Ns(Bs1S)=Ns*S*

μ.2INs/bs=N2s2Iμ.h.lef/bs.高度h1范围内距槽底X处高dx的范围内产生的漏

磁链dΨs2=(Ns*x/h1)dΦx=(Ns*x/h1)22Iμ.lefdx/bs.高度h1范围内由槽中电流产生的漏磁链为Ψs2=Ψ10hds2=N2sμ.lef2Idxhx102=N2s2Iμ.h1lef/(3bs).槽漏磁链总和Ψs=Ψs1+Ψs2=N2s2μ。Lef(h./bs+h1/(3bs)).即每槽漏感为：Ls'=Ψs/(2I)=N2sμ.lef(h./bs+h1/(3bs)).（bs为槽宽）第五章

11电机的损耗分别为哪几种【P76】哪些损耗是不变损耗哪些损耗是可变损耗？【P76】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（杂散）损耗；③电气损耗；④负载时的附加（杂散）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。 12为什么所有电机的机械损耗都为不变损耗？答：不变损耗是指损耗不随负载的变化而变化。机械损耗包括通风损耗、轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗。主要的决定因素是转速n。对于同步电机有n=n1=60f/p,由于f和p不变，故转速不变。对于异步机有n=(1-s)n1=(1-s)60f/p.空载时S=0,额定负载时NS≤0.05,S变化不大，也认为转速不变。对于直流电机有n=E/(CeΦ) ≈Un/(CeΦ),所以也认为转速基本不变。综上所述，对于所有电机，n都不变，机械损耗也不变，即机械损耗是不变的。

第七章 13按国标规定，电机的绝缘材料分为哪些等级，对应的极限温度是多少？【P120】答：A、E、B、F、H级绝缘，相应的极限温度为105、120、130、155、180℃。 14在计算电机的发热时，往往只计算各部件中的温升，而不计算实际温度。试解释其中原因？答：实际温度t=△τ+t..其中t.为周围环境温度，由于周围环境温度随季节和地域的不同而变化较大，故电机的实际温度变化也比较大，故不能用电机的实际温度评判电机的好坏。而温升△τ=t-t.，排除了周围环境温度的影响，只取决于电机损耗的多少。故用来评判电机的好坏。第六章 15根据冷却介质的不同，电机冷却系统可分为哪几种方式？目前应用最广泛的是哪种方式？【P97】答：电机的冷却系统可分为：①空气冷却系统。包括开路或闭路冷却，径向、轴向或混合式，吸入式或后入式，外冷或内冷。②油冷却系统；③水冷却系统；④氢冷却系统。其中目前应用最广泛的是空气冷却系统。 16电机中常用的风扇是哪种类型？离心式风扇的主要优点是什么？缺点是什么？【P106】答：电机中常用的风扇是离心式风扇。它的优点是压力较高，缺点是效率较低。 17离心式风扇根据叶片形状的不同可分为哪几种形式？其效率从大到小依次是什么？【P112】答：可分为①径向式，②前倾式，③后倾式叶片离心式风扇。效率的高低为②〉③〉①。 18离心式风扇与轴流式风扇各有什么优缺点：为什么一般中小型电机中很少采用轴流式风扇？答：离心式风扇压力较高，效率较低。轴流式风扇压力较低，效率较高。因为感应电机，同步机中的孔隙很小，轴身风阻大，风很难通过，只有直流机可以用轴流式风扇，而直流机的应用范围又很小。而且离心式风扇能产生较大压力，最适合于一般电机特别是中小型电机（绝大部分为交流机）通风系统的需要。所以一般中小型电机很少用轴流式风扇。第十一章 19在电机的CAD中，求解非线性方程组有哪几种方法？并给予说明。【P289-292】答：有两种方法，为迭代法和对分法。①迭代法：2)B(1*fHHPBTB，选取B=BT,由1得H1，由2得B1；再把B1代入1得H2，再把H2代入2得B2。反复操作，经过几次迭代后所得的Bi-Bi-1的绝对值小于给定的精确度时结束计算。得出最后的B和H的值。②对分法：2)(1/)(BfHPBBTH令F（B）=（BT-T）/P-f(B)…③，若F（Bi）=0，即Bi为方程组的解。以根所在区间的中点为第一个迭代点代入式③的右端进行计算。若计算结果与零相比超出允许误差，则进行第二次迭代。每次迭代都以上次迭代点为根所在区间的新端点。舍去不包括根所在那一段区间，再次以新区间的中点为迭代点，不断迭代，直到区间缩小到规定范围内，则认为求解成功。 20感应电机的电气参数有哪些？如若功率因数降低，怎么提高功率因数(励磁电抗)(考试原题) 21画出相邻90电角度的磁极的最佳积分路径，其中定子有开槽，转子为凸极。该电机共有几个磁极？请画出积分路径的磁力线路径和方向及气隙磁通的极性。（在画上出）（考试原题） 22若在电磁设计时，发现轭部磁密Bj偏大，该如何使Bj在合理范围内？(从轭部轭高，轭部计算长度，齿宽和齿距来考虑)（考试原题）课后相关作业答案【P22】1什么是主要尺寸关系式？根据这个关系式可得出哪些重要结论？（见复习题1） 2什么是电机中的几何相似定律？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？为何冷却问题对于大电机比对小电机更显得重要

答：在转速相同的情况，当DbaD=lbla=hbha=bbba=…下，'PG∝'PGef∝'PP∝'4/3'PP∝

P4/1'1。即当B和J的数值保持不变时，对一系列功率递增，几何形状相似的电机，

每单位功率所需有效填料的重量、成本及产生损耗均怀功率的1/4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。损耗增加相对容量慢，因此效