電機設(shè)計

前言

　　象的特點發(fā)生了很大的變化。而與此同時，高等教育中的教學(xué)內(nèi)容與課程體系的改革則嚴(yán)重落后。不少高校教材內(nèi)容陳舊、體系老化，這已成為高校教學(xué)改革中的一個非常突出的問題，這種現(xiàn)象亟待改變?！　‰姍C設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，電機與電器專業(yè)方向的一門重要的專業(yè)課。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新技術(shù)與新材料的不斷涌現(xiàn)，對該門課程的教材內(nèi)容的改革提出了新的要求?！　〈送?，以往的電機設(shè)計教材，更多的是側(cè)重于對設(shè)計理論的論述。應(yīng)該承認(rèn)，電機設(shè)計理論的學(xué)習(xí)是重要的，其對于電機設(shè)計的實踐有著理論指導(dǎo)上的重要意義。然而，電機的工作原理是建立在電磁場理論基礎(chǔ)之上的，而由于其結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，使得電機內(nèi)電磁場的邊界條件非常復(fù)雜，致使在進行其理論分析時，往往不得不作大量的近似和假設(shè)。這樣一來，電機設(shè)計理論中的分析計算的結(jié)果，常常只是近似的、象征性的，在工程上不具多大實際意義?！　∪缟纤觯捎陔姍C內(nèi)電磁場分析的復(fù)雜性，完全靠理論上推導(dǎo)的計算公式是不準(zhǔn)確的。因而，在電機設(shè)計的工程實踐中，人們引人了大量經(jīng)驗的、類比的和旁推的方法，并由此得出了許多在電機設(shè)計實踐中行之有效的計算辦法，進而形成了整套的計算公式，這也就是人們常說的電機設(shè)計程序。在這些設(shè)計程序中，僅僅在推導(dǎo)電機的各種參數(shù)和物理量的計算公式時，電機設(shè)計理論起著指導(dǎo)性的意義。而在電機設(shè)計的實際操作中，往往都是運用一些計算公式進行初等數(shù)學(xué)的運算。除此以外，需要的是設(shè)計上的工程實際經(jīng)驗?！　∮纱丝梢?，電機設(shè)計這門課程實際上是一門實踐性、操作性很強的課程。如若在電機設(shè)計的大學(xué)教學(xué)中，仍然沿襲以前傳統(tǒng)的教學(xué)方法，電機設(shè)計課程的課堂上講授的還是大量的設(shè)計理論，教材中還是充斥著大量的理論分析內(nèi)容，顯然不能滿足工程實際和教學(xué)改革的需要?！　∈裁礃拥碾姍C設(shè)計教材，既能保持設(shè)計理論分析上的需要，又具有很強的實踐性和操作性呢？這是筆者一直在思考和探索的命題。　　本書正是出自上述思考和探索，為推出一本嶄新的電機設(shè)計教材所做的大膽嘗試?！　∈紫?，筆者將電機設(shè)計的基本理論大刀闊斧地刪繁就簡，將其濃縮成為第1章——電機設(shè)計基礎(chǔ)理論，而在傳統(tǒng)教材中，幾乎是該書的全部講述內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書主要論述電機設(shè)計的基礎(chǔ)理論及具體的設(shè)計方法。全書共分6章，分別包涵了電機設(shè)計基礎(chǔ)理論、異步電機設(shè)計、同步電機設(shè)計、直流電機設(shè)計、變壓器設(shè)計和特種電機設(shè)計六大部分內(nèi)容。本書第1章精辟地論述了電機的主要參數(shù)之間的關(guān)系、磁路計算、參數(shù)計算、損耗與效率計算等電機設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識，隨后的各章，分別論述了各種電機的具體設(shè)計方法，給出了完整的設(shè)計程序，還附有實際的算例予以示范。本書編排獨特、構(gòu)思新穎、基礎(chǔ)理論論述精練、設(shè)計程序豐富、實際算例詳實，可作為相關(guān)專業(yè)的教材和參考書，還可供有關(guān)技術(shù)人員選用。

書籍目錄

第1章  電機設(shè)計基礎(chǔ)理論  1.1  電機的主要參數(shù)之間的關(guān)系    1.1.1  主要尺寸    1.1.2  電磁負(fù)荷的選擇    1.1.3  系列電機及電機的幾何相似定律     1.1.4  電機的主要尺寸比及主要尺寸的確定  1.2  磁路計算    1.2.1  概述    1.2.2  空氣隙磁壓降的計算    1.2.3  齒部磁壓降的計算    1.2.4  軛部磁壓降的計算    1.2.5  磁極磁壓降的計算    1.2.6  勵磁電流和空載特性計算  1.3  參數(shù)計算    1.3.1  繞組電阻的計算    1.3.2  繞組電抗的一般計算方法    1.3.3  主電抗計算    1.3.4  漏電抗計算    1.3.5  漏抗標(biāo)么值  1.4  損耗和效率    1.4.1  基本鐵耗    1.4.2  空載時鐵芯中的附加損耗    1.4.3  電氣損耗    1.4.4  負(fù)載時的附加損耗    1.4.5  機械損耗    1.4.6  效率第2章  異步電機設(shè)計  2.1  變頻調(diào)速專用三相異步電動機的設(shè)計方法    2.1.1  概述    2.1.2  主要尺寸及電磁負(fù)荷的選取    2.1.3  額定電壓及極對數(shù)的確定    2.1.4  電動機參數(shù)的選取    2.1.5  電磁設(shè)計中的某些特殊考慮    2.1.6  中大型變頻調(diào)速異步電動機的設(shè)計特點    2.1.7  機械及結(jié)構(gòu)方面的特殊考慮    2.1.8  中小型變頻調(diào)速異步電動機的性能及其選用  2.2  中小型三相異步電動機電磁設(shè)計程序及算例    2.2.1  額定數(shù)據(jù)及主要尺寸    2.2.2  磁路計算    2.2.3  參數(shù)計算    2.2.4  起動計算  2.3  三相微型異步電動機電磁設(shè)計程序及算例    2.3.1  基本數(shù)據(jù)及技術(shù)要求    2.3.2  沖片及鐵芯數(shù)據(jù)    2.3.3  繞組計算    2.3.4  參數(shù)計算（75℃）    2.3.5  磁路計算    2.3.6  鐵耗、機械損耗    2.3.7  性能計算    2.3.8  起動和最大轉(zhuǎn)矩計算  2.4  單相微型異步電動機電磁設(shè)計程序及算例    2.4.1  基本數(shù)據(jù)及技術(shù)要求    2.4.2  定子沖片及鐵芯數(shù)據(jù)    2.4.3  主繞組計算    2.4.4  主相參數(shù)計算（75℃）    2.4.5  磁路計算    2.4.6  鐵耗、機械損耗    2.4.7  副繞組計算    2.4.8  起動計算    2.4.9  性能計算    2.4.10  電阻分相起動、電容起動電動機的性能計算    2.4.11  電容運轉(zhuǎn)電動機的性能計算  2.5  小型單相異步發(fā)電機電磁設(shè)計程序及算例    2.5.1  額定數(shù)據(jù)    2.5.2  主要尺寸的確定和計算    2.5.3  主繞組設(shè)計及計算    2.5.4  主相參數(shù)計算    2.5.5  磁路計算    2.5.6  鐵耗與機械損耗計算    2.5.7  副繞組設(shè)計    2.5.8  正、負(fù)序阻抗計算    2.5.9  運行性能計算    2.5.10  材料用量計算  附錄2A  各種槽形單位漏磁導(dǎo)計算  附錄2B  電磁計算用曲線  附錄2C  電磁計算用表格第3章  同步電機設(shè)計  3.1  小型三相同步發(fā)電機設(shè)計    3.1.1  小型三相同步發(fā)電機設(shè)計的主要問題    3.1.2  小型三相同步發(fā)電機電磁設(shè)計程序及算例  3.2  永磁同步發(fā)電機設(shè)計    3.2.1  永磁同步發(fā)電機設(shè)計的主要問題    3.2.2  永磁同步發(fā)電機電磁設(shè)計程序及算例  3.3  異步起動永磁同步電動機設(shè)計    3.3.1  異步起動永磁同步電動機設(shè)計的主要問題    3.3.2  異步起動永磁同步電動機設(shè)計程序及算例  附錄3A  同步電機電磁設(shè)計用曲線  附錄3B  同步電機電磁設(shè)計用表格  附錄3C  常用定、轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)計算第4章  直流電機設(shè)計  4.1  中小型直流電機設(shè)計    4.1.1  中小型直流電機設(shè)計的主要問題    4.1.2  中小型直流電機電磁設(shè)計程序及算例  4.2  永磁直流電動機設(shè)計    4.2.1  永磁直流電動機設(shè)計的主要問題    4.2.2  永磁直流電動機電磁設(shè)計程序及算例  附錄4  A電磁計算用曲線第5章  變壓器設(shè)計  5.1  設(shè)計基礎(chǔ)    5.1.1  設(shè)計概述    5.1.2  變壓器主要尺寸的選擇及磁路系統(tǒng)的初步計算    5.1.3  繞組和絕緣    5.1.4  短路特性計算    5.1.5  空載特性計算     5.1.6  變壓器溫升計算  5.2  電力變壓器設(shè)計的主要問題    5.2.1  決定變壓器的基本電量     5.2.2  繞組的排列    5.2.3  繞組幅向及軸向尺寸計算    5.2.4  阻抗電壓計算    5.2.5  鐵窗高度及絕緣半徑計算  5.3  電力變壓器計算程序及算例  附錄5A  標(biāo)準(zhǔn)的線、相電壓  附錄5B  相、線電流表  附錄5C  鐵芯截面表  附錄5D  油道校正溫升第6章  特種電機設(shè)計  6.1  開關(guān)磁阻電機設(shè)計    6.1.1  概述    6.1.2  開關(guān)磁阻電機設(shè)計的主要問題    6.1.3  開關(guān)磁阻電機電磁設(shè)計估算程序及算例  6.2  單相串勵電動機設(shè)計    6.2.1  單相串勵電動機設(shè)計的主要問題    6.2.2  單相串勵電動機電磁設(shè)計程序及算例  附錄6A  電磁計算用曲線附錄A  三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)附錄B  直流電機技術(shù)數(shù)據(jù)附錄C  三相油浸電力變壓器基本參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)附錄D  特種電機技術(shù)數(shù)據(jù)附錄E  導(dǎo)電材料附錄F  導(dǎo)磁材料參考文獻

章節(jié)摘錄

　?。?）電磁振動及噪聲　　當(dāng)電動機由變頻電源供電時，電動機氣隙中的空間高次諧波與時間高次諧波疊加，使氣隙中的高次諧波磁通增加。有的時間高次諧波達數(shù)千赫茲的頻率，使電動機各部分產(chǎn)生振動和噪聲?！　‘?dāng)旋轉(zhuǎn)電動機不平衡而產(chǎn)生的機械振動與電磁振動一致而產(chǎn)生共振時，電動機產(chǎn)生強烈的振動和噪聲?！　≡诠ゎl電源供電運行時，要避免與50Hz頻率相關(guān)的固有頻率產(chǎn)生共振是容易的。但變頻調(diào)速運行時，頻率在很大范圍內(nèi)變化，要避開各個部件各自的固有頻率相當(dāng)困難。這就極易在某一頻率下發(fā)生共振，使得電磁振動及噪聲增大?！　‰妱訖C振動及噪聲產(chǎn)生的機理如圖2-3所示?！　D2-3電磁振動力傳遞的路徑是這樣的：第一條是通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)給轉(zhuǎn)軸，由軸承再分兩路，一路直接傳遞給冷卻風(fēng)扇，另一路通過軸承支架傳遞給電動機機殼和風(fēng)扇罩蓋。第二條路徑是通過電動機機殼傳遞給軸承支架，軸承支架又分兩路，一路直接傳遞給風(fēng)扇罩蓋，另一路通過軸承傳遞給冷卻風(fēng)扇和電動機轉(zhuǎn)子?！　「叽沃C波中較低次諧波易引起轉(zhuǎn)子和定子發(fā)生共振，而使其固有振動頻率附近的振動增加。此外，高次諧波所產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩可使振動進一步增強?！　∞D(zhuǎn)子或定子鐵芯的周期性電磁振動，將使電動機外殼和軸承架等產(chǎn)生強度不等的噪聲。此外，由于加工或電動機的裝配不良而引起的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)孔中偏心，因而引起氣隙不均勻；由于轉(zhuǎn)子外圓加工不良引起的轉(zhuǎn)子鐵芯相對軸線的偏心；由于定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)配合不當(dāng)、槽口形狀、氣隙大小不合理等，也會引起振動和噪聲。這些振動和噪聲，會由于變頻電源中的高次諧波的作用而變得更加嚴(yán)重。

編輯推薦

　　什么樣的電機設(shè)計教材，既能保持設(shè)計理論分析上的需要，又具有很強的實踐性和操作性呢?這是筆者一直在思考和探索的命題?！　”緯浅鲎陨鲜鏊伎己吞剿?，為推出一本嶄新的電機設(shè)計教材所做的大膽嘗試?！　”緯饕撌鲭姍C設(shè)計的基礎(chǔ)理論及具體的設(shè)計方法。全書共分6章，分別包涵了電機設(shè)計基礎(chǔ)理論、異步電機設(shè)計、同步電機設(shè)計、直流電機設(shè)計、變壓器設(shè)計和特種電機設(shè)計六大部分內(nèi)容。

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