电机学期末复习题集--电机学课件--汤蕴璆主编第

电机学期末复习题集汤蕴璆主编第绪论电机概述电机分类电机是将电能转化为机械能或反之的电磁装置它广泛应用电机可分为直流电机、交流电机和特殊电机直流电机主要于工业、交通、家用电器等各个领域用于需要精确控制速度和转矩的场合交流电机则应用于需要高效、可靠的动力传动系统电机分类直流电机三相异步电机同步电机直流电机以其结构简单、控制方便、转三相异步电机是应用最广泛的一种电机同步电机以其高效率、功率因数高、转速易于调节的特点，广泛应用于各种场类型，其结构简单、可靠性高，适用于速稳定的优点，广泛应用于大型发电机合各种工业应用、工业机械等电机的工作原理123磁场电磁力旋转电机通过电磁感应原理工作，需要当电流通过导体并在磁场中运动时电磁力推动转子旋转，从而将电能产生旋转磁场，会产生电磁力转化为机械能电动势方程电机的力矩特性12启动力矩额定力矩电机启动时产生的力矩电机在额定工况下产生的力矩34最大力矩堵转力矩电机能够产生的最大力矩电机转子被卡住时产生的力矩负载特性电机负载特性负载特性类型电机负载特性是指电机输出功率电机负载特性可以分为线性负载、转速、电流等参数随负载变化特性和非线性负载特性两种线的关系负载特性是电机运行的性负载特性是指电机输出功率、重要指标之一，可以用于评估电转速、电流等参数随负载变化呈机在不同负载下的性能表现线性关系非线性负载特性是指电机输出功率、转速、电流等参数随负载变化呈非线性关系负载特性影响因素电机负载特性受到许多因素的影响，包括电机类型、电机参数、负载类型、负载大小等等在选择电机时，需要考虑电机负载特性与负载需求的匹配性带励磁绕组的直流电机励磁绕组励磁绕组用于产生磁场，为电机提供磁通量励磁绕组可以是独立励磁、并励或串励，这取决于励磁绕组的连接方式电枢绕组电枢绕组在磁场中切割磁力线产生电势，并产生电磁力矩换向器换向器用于将直流电转换为交流电，并使电机能够连续旋转电刷电刷用于将直流电引入电枢绕组无励磁绕组的直流电机结构特点1无励磁绕组，通过永磁体产生磁场工作原理2磁场强度恒定，转速与电流成正比应用场景3适用于低功率、恒速应用，如玩具、模型三相异步电机的工作原理旋转磁场1由三相定子绕组产生的转子感应电流2转子绕组切割磁力线电磁力矩3转子电流与磁场相互作用转子旋转4电磁力矩推动转子三相异步电机的等效电路定子绕组转子绕组电阻电阻电抗电抗励磁电抗空载电流转子电流转矩三相异步电机的机械特性三相异步电机的机械特性是描述电机转速与转矩之间关系的曲线三相异步电机的启动直接启动1简单易行降压启动2降低启动电流变频启动3平滑启动，控制转速三相异步电机的调速转子电阻调速1通过改变转子回路的电阻来改变转速适用于鼠笼式异步电机变频调速2通过改变电源频率来改变转速适用于各种类型的异步电机改变极数调速3改变定子绕组的极数来改变转速适用于多极异步电机同步电机的结构和工作原理定子定子由定子铁心和定子绕组组成，定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场转子转子分为凸极式和隐极式两种，转子上绕有励磁绕组，通入直流电，产生励磁磁场工作原理同步电机的工作原理是利用定子旋转磁场与转子励磁磁场之间的相互作用，使转子同步旋转同步电机的矩速特性-同步电机异步电机转速恒定转速变化矩速特性线性矩速特性非线性--同步电机的并网和并网调速并网条件1频率、电压、相位一致并网方式2同步发电机并联到电网调速方法3改变励磁电流和转速同步电机并网是指将同步发电机与电网连接起来，共同运行并网前需要满足一些条件，包括频率、电压、相位一致同步发电机并网后，可以通过调节励磁电流和转速来控制发电机的输出功率和电压单相异步电机的工作原理旋转磁场1产生旋转磁场感应电流2产生感应电流转矩3产生转矩单相异步电机的启动电容启动阴影极启动电容启动在定子绕组中串联一个电容，使定子电流在定子绕组上设置一个阴影极，利用电磁定子绕组使用两个绕组，一个主绕组和一产生相位差，形成旋转磁场感应产生的涡流产生相位差，形成旋转磁个辅助绕组，辅助绕组串联一个电容，使场定子电流产生相位差，形成旋转磁场永磁电机的结构和原理结构1永磁电机由定子和转子两部分组成，转子由永磁体组成，定子上有绕组原理2永磁电机通过定子绕组产生磁场，该磁场与永磁体产生的磁场相互作用，产生转矩优点3永磁电机具有高效、体积小、重量轻等优点永磁电机的控制技术位置传感器和速度传感器用于反馈控制电路负责接收反馈信号，根据电机转速和位置，实现精确控制指令进行运算，并输出控制信号给电机功率驱动器放大控制信号，控制电机电流和电压，从而控制电机转速和力矩步进电机的原理脉冲控制1步进电机通过接收数字脉冲信号进行控制每个脉冲信号会驱动电机转动一个固定角度，称为步进角转子磁场2步进电机的转子具有永磁体或铁芯，可产生磁场定子磁场3定子绕组通过脉冲信号产生磁场，与转子磁场相互作用，推动转子旋转步进角4步进角的大小决定了步进电机旋转的精度步进角越小，旋转越精确步进电机的驱动电路驱动电路步进电机驱动电路的主要功能是将控制信号转换为驱动电机绕组的电流信号功率放大器功率放大器用于放大控制信号，以驱动电机绕组电流传感器电流传感器用于检测电机绕组中的电流，并将其反馈给控制器感应电机的原理旋转磁场1三相定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场感应电流2旋转磁场切割转子导体，在转子中感应出电流电磁力3转子感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，驱动转子旋转感应电机的转矩特性123启动转矩最大转矩额定转矩电机启动时的转矩电机能够产生的最大转矩电机在额定状态下产生的转矩感应电机的调速方法转子电阻调速变频调速12通过改变转子回路电阻的大改变电源频率，从而改变同小，改变转差率，从而实现步转速，实现调速这种方调速这种方法简单，但效法效率高，但需要使用变频率低，通常只适用于小功率器，成本较高电机滑差极调速3通过改变定子绕组的连接方式，改变电机极数，从而实现调速这种方法适用于较大功率的异步电机，但调速范围有限直流调速电机的特点和应用控制精度高运行可靠应用范围广直流调速电机具有较高的控制精度，可直流调速电机具有较高的运行可靠性，直流调速电机应用广泛，适用于各种需以实现精确的转速控制和转矩控制可以长时间稳定运行要精确控制的场合，如机床、起重机、电梯等电机驱动系统的控制技术速度控制转矩控制12电机驱动系统控制技术中，转矩控制技术可以根据负载速度控制至关重要，可实现变化，自动调整转矩，确保精确控制，提升效率电机稳定运行位置控制3位置控制技术可实现电机精准定位，广泛应用于机器人等领域电机的能量转换效率效率描述机械效率电机输出机械功率与输入电功率的比值电气效率电机输出电功率与输入电功率的比值电机的热特性电机运行时，电流通过线圈产生热量，并通过散热系统散发到环境中电机的绝缘性能绝缘等级绝缘材料电机的绝缘等级决定其耐受高电机绝缘材料的选择取决于工温的能力常用的等级包括作温度、电压等级和环境因素F级、级和级，分别对应常见的材料包括漆包线、云H C、和母和玻璃纤维155°C180°C200°C绝缘测试绝缘测试用于评估电机绝缘的完整性和可靠性常见的测试包括高压测试、绝缘电阻测试和介电损耗测试电机的噪声和振动噪声振动电机产生的噪声主要源于机械振动、电磁力引起的振动、气电机振动主要来自旋转部件的不平衡、轴承磨损、电磁力、动噪声以及轴承噪声气流不稳定以及结构共振等因素。