電機(jī)學(xué)期末復(fù)習(xí)題集-電機(jī)學(xué)課件-湯蘊(yùn)璆主編第

電機(jī)學(xué)期末復(fù)習(xí)題集湯蘊(yùn)璆主編第緒論電機(jī)概述電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或反之的電磁裝置。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。電機(jī)分類電機(jī)可分為直流電機(jī)、交流電機(jī)和特殊電機(jī)。直流電機(jī)主要用于需要精確控制速度和轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。交流電機(jī)則應(yīng)用于需要高效、可靠的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)分類直流電機(jī)直流電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、轉(zhuǎn)速易于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。三相異步電機(jī)三相異步電機(jī)是應(yīng)用最廣泛的一種電機(jī)類型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，適用于各種工業(yè)應(yīng)用。同步電機(jī)同步電機(jī)以其高效率、功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī)、工業(yè)機(jī)械等。電機(jī)的工作原理1磁場(chǎng)電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)原理工作，需要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2電磁力當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體并在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁力。3旋轉(zhuǎn)電磁力推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電動(dòng)勢(shì)方程電機(jī)的力矩特性1啟動(dòng)力矩電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力矩。2額定力矩電機(jī)在額定工況下產(chǎn)生的力矩。3最大力矩電機(jī)能夠產(chǎn)生的最大力矩。4堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子被卡住時(shí)產(chǎn)生的力矩。負(fù)載特性電機(jī)負(fù)載特性電機(jī)負(fù)載特性是指電機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù)隨負(fù)載變化的關(guān)系。負(fù)載特性是電機(jī)運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，可以用于評(píng)估電機(jī)在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)。負(fù)載特性類型電機(jī)負(fù)載特性可以分為線性負(fù)載特性和非線性負(fù)載特性兩種。線性負(fù)載特性是指電機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù)隨負(fù)載變化呈線性關(guān)系。非線性負(fù)載特性是指電機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù)隨負(fù)載變化呈非線性關(guān)系。負(fù)載特性影響因素電機(jī)負(fù)載特性受到許多因素的影響，包括電機(jī)類型、電機(jī)參數(shù)、負(fù)載類型、負(fù)載大小等等。在選擇電機(jī)時(shí)，需要考慮電機(jī)負(fù)載特性與負(fù)載需求的匹配性。帶勵(lì)磁繞組的直流電機(jī)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，為電機(jī)提供磁通量。勵(lì)磁繞組可以是獨(dú)立勵(lì)磁、并勵(lì)或串勵(lì)，這取決于勵(lì)磁繞組的連接方式。電樞繞組電樞繞組在磁場(chǎng)中切割磁力線產(chǎn)生電勢(shì)，并產(chǎn)生電磁力矩。換向器換向器用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并使電機(jī)能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)。電刷電刷用于將直流電引入電樞繞組。無(wú)勵(lì)磁繞組的直流電機(jī)1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無(wú)勵(lì)磁繞組，通過(guò)永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)2工作原理磁場(chǎng)強(qiáng)度恒定，轉(zhuǎn)速與電流成正比3應(yīng)用場(chǎng)景適用于低功率、恒速應(yīng)用，如玩具、模型三相異步電機(jī)的工作原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由三相定子繞組產(chǎn)生的2轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線3電磁力矩轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電磁力矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子三相異步電機(jī)的等效電路定子繞組轉(zhuǎn)子繞組電阻電阻電抗電抗勵(lì)磁電抗空載電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)矩三相異步電機(jī)的機(jī)械特性三相異步電機(jī)的機(jī)械特性是描述電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的曲線三相異步電機(jī)的啟動(dòng)1直接啟動(dòng)簡(jiǎn)單易行2降壓?jiǎn)?dòng)降低啟動(dòng)電流3變頻啟動(dòng)平滑啟動(dòng)，控制轉(zhuǎn)速三相異步電機(jī)的調(diào)速1轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速通過(guò)改變轉(zhuǎn)子回路的電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)速。適用于鼠籠式異步電機(jī)。2變頻調(diào)速通過(guò)改變電源頻率來(lái)改變轉(zhuǎn)速。適用于各種類型的異步電機(jī)。3改變極數(shù)調(diào)速改變定子繞組的極數(shù)來(lái)改變轉(zhuǎn)速。適用于多極異步電機(jī)。同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理定子定子由定子鐵心和定子繞組組成，定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子分為凸極式和隱極式兩種，轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組，通入直流電，產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)。工作原理同步電機(jī)的工作原理是利用定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)之間的相互作用，使轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。同步電機(jī)的矩-速特性同步電機(jī)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定轉(zhuǎn)速變化矩-速特性線性矩-速特性非線性同步電機(jī)的并網(wǎng)和并網(wǎng)調(diào)速1并網(wǎng)條件頻率、電壓、相位一致2并網(wǎng)方式同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)3調(diào)速方法改變勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速同步電機(jī)并網(wǎng)是指將同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接起來(lái)，共同運(yùn)行。并網(wǎng)前需要滿足一些條件，包括頻率、電壓、相位一致。同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速來(lái)控制發(fā)電機(jī)的輸出功率和電壓。單相異步電機(jī)的工作原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)2感應(yīng)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流3轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩單相異步電機(jī)的啟動(dòng)電容啟動(dòng)在定子繞組中串聯(lián)一個(gè)電容，使定子電流產(chǎn)生相位差，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。陰影極啟動(dòng)在定子繞組上設(shè)置一個(gè)陰影極，利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流產(chǎn)生相位差，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電容啟動(dòng)定子繞組使用兩個(gè)繞組，一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，輔助繞組串聯(lián)一個(gè)電容，使定子電流產(chǎn)生相位差，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理1結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，轉(zhuǎn)子由永磁體組成，定子上有繞組。2原理永磁電機(jī)通過(guò)定子繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。3優(yōu)點(diǎn)永磁電機(jī)具有高效、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。永磁電機(jī)的控制技術(shù)位置傳感器和速度傳感器用于反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置，實(shí)現(xiàn)精確控制?？刂齐娐坟?fù)責(zé)接收反饋信號(hào)，根據(jù)指令進(jìn)行運(yùn)算，并輸出控制信號(hào)給電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)器放大控制信號(hào)，控制電機(jī)電流和電壓，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和力矩。步進(jìn)電機(jī)的原理1脈沖控制步進(jìn)電機(jī)通過(guò)接收數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行控制。每個(gè)脈沖信號(hào)會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度，稱為步進(jìn)角。2轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有永磁體或鐵芯，可產(chǎn)生磁場(chǎng)。3定子磁場(chǎng)定子繞組通過(guò)脈沖信號(hào)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。4步進(jìn)角步進(jìn)角的大小決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的精度。步進(jìn)角越小，旋轉(zhuǎn)越精確。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組的電流信號(hào)。功率放大器功率放大器用于放大控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組。電流傳感器電流傳感器用于檢測(cè)電機(jī)繞組中的電流，并將其反饋給控制器。感應(yīng)電機(jī)的原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2感應(yīng)電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流。3電磁力轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性1啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。2最大轉(zhuǎn)矩電機(jī)能夠產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。3額定轉(zhuǎn)矩電機(jī)在額定狀態(tài)下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法1轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速通過(guò)改變轉(zhuǎn)子回路電阻的大小，改變轉(zhuǎn)差率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單，但效率低，通常只適用于小功率電機(jī)。2變頻調(diào)速改變電源頻率，從而改變同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法效率高，但需要使用變頻器，成本較高。3滑差極調(diào)速通過(guò)改變定子繞組的連接方式，改變電機(jī)極數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法適用于較大功率的異步電機(jī)，但調(diào)速范圍有限。直流調(diào)速電機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用控制精度高直流調(diào)速電機(jī)具有較高的控制精度，可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制。運(yùn)行可靠直流調(diào)速電機(jī)具有較高的運(yùn)行可靠性，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)用范圍廣直流調(diào)速電機(jī)應(yīng)用廣泛，適用于各種需要精確控制的場(chǎng)合，如機(jī)床、起重機(jī)、電梯等。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制技術(shù)1速度控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)中，速度控制至關(guān)重要，可實(shí)現(xiàn)精確控制，提升效率。2轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)可以根據(jù)負(fù)載變化，自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)矩，確保電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。3位置控制位置控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電機(jī)精準(zhǔn)定位，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人等領(lǐng)域。電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率效率描述機(jī)械效率電機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率的比值電氣效率電機(jī)輸出電功率與輸入電功率的比值電機(jī)的熱特性電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電流通過(guò)線圈產(chǎn)生熱量，并通過(guò)散熱系統(tǒng)散發(fā)到環(huán)境中。電機(jī)的絕緣性能絕緣等級(jí)電機(jī)的絕緣等級(jí)決定其耐受高溫的能力。常用的等級(jí)包括F級(jí)、H級(jí)和C級(jí)，分別對(duì)應(yīng)155°C、180°C和200°C。絕緣材料電機(jī)絕緣材料的選擇取決于工作溫度、電壓等級(jí)和環(huán)境因素