電機學期末復習題集-電機學課件-湯蘊璆主編第

電機學期末復習題集湯蘊璆主編第緒論電機概述電機是將電能轉化為機械能或反之的電磁裝置。它廣泛應用于工業(yè)、交通、家用電器等各個領域。電機分類電機可分為直流電機、交流電機和特殊電機。直流電機主要用于需要精確控制速度和轉矩的場合。交流電機則應用于需要高效、可靠的動力傳動系統(tǒng)。電機分類直流電機直流電機以其結構簡單、控制方便、轉速易于調節(jié)的特點，廣泛應用于各種場合。三相異步電機三相異步電機是應用最廣泛的一種電機類型，其結構簡單、可靠性高，適用于各種工業(yè)應用。同步電機同步電機以其高效率、功率因數高、轉速穩(wěn)定的優(yōu)點，廣泛應用于大型發(fā)電機、工業(yè)機械等。電機的工作原理1磁場電機通過電磁感應原理工作，需要產生旋轉磁場。2電磁力當電流通過導體并在磁場中運動時，會產生電磁力。3旋轉電磁力推動轉子旋轉，從而將電能轉化為機械能。電動勢方程電機的力矩特性1啟動力矩電機啟動時產生的力矩。2額定力矩電機在額定工況下產生的力矩。3最大力矩電機能夠產生的最大力矩。4堵轉力矩電機轉子被卡住時產生的力矩。負載特性電機負載特性電機負載特性是指電機輸出功率、轉速、電流等參數隨負載變化的關系。負載特性是電機運行的重要指標之一，可以用于評估電機在不同負載下的性能表現(xiàn)。負載特性類型電機負載特性可以分為線性負載特性和非線性負載特性兩種。線性負載特性是指電機輸出功率、轉速、電流等參數隨負載變化呈線性關系。非線性負載特性是指電機輸出功率、轉速、電流等參數隨負載變化呈非線性關系。負載特性影響因素電機負載特性受到許多因素的影響，包括電機類型、電機參數、負載類型、負載大小等等。在選擇電機時，需要考慮電機負載特性與負載需求的匹配性。帶勵磁繞組的直流電機勵磁繞組勵磁繞組用于產生磁場，為電機提供磁通量。勵磁繞組可以是獨立勵磁、并勵或串勵，這取決于勵磁繞組的連接方式。電樞繞組電樞繞組在磁場中切割磁力線產生電勢，并產生電磁力矩。換向器換向器用于將直流電轉換為交流電，并使電機能夠連續(xù)旋轉。電刷電刷用于將直流電引入電樞繞組。無勵磁繞組的直流電機1結構特點無勵磁繞組，通過永磁體產生磁場2工作原理磁場強度恒定，轉速與電流成正比3應用場景適用于低功率、恒速應用，如玩具、模型三相異步電機的工作原理1旋轉磁場由三相定子繞組產生的2轉子感應電流轉子繞組切割磁力線3電磁力矩轉子電流與磁場相互作用4轉子旋轉電磁力矩推動轉子三相異步電機的等效電路定子繞組轉子繞組電阻電阻電抗電抗勵磁電抗空載電流轉子電流轉矩三相異步電機的機械特性三相異步電機的機械特性是描述電機轉速與轉矩之間關系的曲線三相異步電機的啟動1直接啟動簡單易行2降壓啟動降低啟動電流3變頻啟動平滑啟動，控制轉速三相異步電機的調速1轉子電阻調速通過改變轉子回路的電阻來改變轉速。適用于鼠籠式異步電機。2變頻調速通過改變電源頻率來改變轉速。適用于各種類型的異步電機。3改變極數調速改變定子繞組的極數來改變轉速。適用于多極異步電機。同步電機的結構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，產生旋轉磁場。轉子轉子分為凸極式和隱極式兩種，轉子上繞有勵磁繞組，通入直流電，產生勵磁磁場。工作原理同步電機的工作原理是利用定子旋轉磁場與轉子勵磁磁場之間的相互作用，使轉子同步旋轉。同步電機的矩-速特性同步電機異步電機轉速恒定轉速變化矩-速特性線性矩-速特性非線性同步電機的并網和并網調速1并網條件頻率、電壓、相位一致2并網方式同步發(fā)電機并聯(lián)到電網3調速方法改變勵磁電流和轉速同步電機并網是指將同步發(fā)電機與電網連接起來，共同運行。并網前需要滿足一些條件，包括頻率、電壓、相位一致。同步發(fā)電機并網后，可以通過調節(jié)勵磁電流和轉速來控制發(fā)電機的輸出功率和電壓。單相異步電機的工作原理1旋轉磁場產生旋轉磁場2感應電流產生感應電流3轉矩產生轉矩單相異步電機的啟動電容啟動在定子繞組中串聯(lián)一個電容，使定子電流產生相位差，形成旋轉磁場。陰影極啟動在定子繞組上設置一個陰影極，利用電磁感應產生的渦流產生相位差，形成旋轉磁場。電容啟動定子繞組使用兩個繞組，一個主繞組和一個輔助繞組，輔助繞組串聯(lián)一個電容，使定子電流產生相位差，形成旋轉磁場。永磁電機的結構和原理1結構永磁電機由定子和轉子兩部分組成，轉子由永磁體組成，定子上有繞組。2原理永磁電機通過定子繞組產生磁場，該磁場與永磁體產生的磁場相互作用，產生轉矩。3優(yōu)點永磁電機具有高效、體積小、重量輕等優(yōu)點。永磁電機的控制技術位置傳感器和速度傳感器用于反饋電機轉速和位置，實現(xiàn)精確控制。控制電路負責接收反饋信號，根據指令進行運算，并輸出控制信號給電機。功率驅動器放大控制信號，控制電機電流和電壓，從而控制電機轉速和力矩。步進電機的原理1脈沖控制步進電機通過接收數字脈沖信號進行控制。每個脈沖信號會驅動電機轉動一個固定角度，稱為步進角。2轉子磁場步進電機的轉子具有永磁體或鐵芯，可產生磁場。3定子磁場定子繞組通過脈沖信號產生磁場，與轉子磁場相互作用，推動轉子旋轉。4步進角步進角的大小決定了步進電機旋轉的精度。步進角越小，旋轉越精確。步進電機的驅動電路驅動電路步進電機驅動電路的主要功能是將控制信號轉換為驅動電機繞組的電流信號。功率放大器功率放大器用于放大控制信號，以驅動電機繞組。電流傳感器電流傳感器用于檢測電機繞組中的電流，并將其反饋給控制器。感應電機的原理1旋轉磁場三相定子繞組通入三相交流電，產生旋轉磁場。2感應電流旋轉磁場切割轉子導體，在轉子中感應出電流。3電磁力轉子感應電流與旋轉磁場相互作用，產生電磁力，驅動轉子旋轉。感應電機的轉矩特性1啟動轉矩電機啟動時的轉矩。2最大轉矩電機能夠產生的最大轉矩。3額定轉矩電機在額定狀態(tài)下產生的轉矩。感應電機的調速方法1轉子電阻調速通過改變轉子回路電阻的大小，改變轉差率，從而實現(xiàn)調速。這種方法簡單，但效率低，通常只適用于小功率電機。2變頻調速改變電源頻率，從而改變同步轉速，實現(xiàn)調速。這種方法效率高，但需要使用變頻器，成本較高。3滑差極調速通過改變定子繞組的連接方式，改變電機極數，從而實現(xiàn)調速。這種方法適用于較大功率的異步電機，但調速范圍有限。直流調速電機的特點和應用控制精度高直流調速電機具有較高的控制精度，可以實現(xiàn)精確的轉速控制和轉矩控制。運行可靠直流調速電機具有較高的運行可靠性，可以長時間穩(wěn)定運行。應用范圍廣直流調速電機應用廣泛，適用于各種需要精確控制的場合，如機床、起重機、電梯等。電機驅動系統(tǒng)的控制技術1速度控制電機驅動系統(tǒng)控制技術中，速度控制至關重要，可實現(xiàn)精確控制，提升效率。2轉矩控制轉矩控制技術可以根據負載變化，自動調整轉矩，確保電機穩(wěn)定運行。3位置控制位置控制技術可實現(xiàn)電機精準定位，廣泛應用于機器人等領域。電機的能量轉換效率效率描述機械效率電機輸出機械功率與輸入電功率的比值電氣效率電機輸出電功率與輸入電功率的比值電機的熱特性電機運行時，電流通過線圈產生熱量，并通過散熱系統(tǒng)散發(fā)到環(huán)境中。電機的絕緣性能絕緣等級電機的絕緣等級決定其耐受高溫的能力。常用的等級包括F級、H級和C級，分別對應155°C、180°C和200°C。絕緣材料電機絕緣材料的選擇取決于工作溫度、電壓等級和環(huán)境因素