电机与拖动知识点及试题

由于考前整理，时间紧迫，难免会出现很多错误。

一、 基础知识和基础知识

知识点

1. 基尔霍夫电压电流定律 ∑ n i k = 0 \sum_{n} i_k =0 n∑ik=0 ∑ n V k = 0 \sum_{n} V_k =0 n∑Vk​=0
2. 磁通与磁场强度 Φ = ∮ S B ⋅ d S \boldsymbol{\Phi} = \oint_{S} \boldsymbol{B} \cdot d\boldsymbol{S} Φ=∮S​B⋅dS B = μ H \boldsymbol{B}=\mu\boldsymbol{H} B=μH μ = 4 π × 1 0 − 7 H / m \mu=4\pi\times10^{-7}\boldsymbol{H}/m μ=4π×10−7H/m
3. 安培环路定律 ∮ L H ⋅ d l = ∑ i k \oint_L \boldsymbol{H}\cdot d\boldsymbol{l}=\sum i_k ∮L​H⋅dl=∑ik​ 假定闭合磁力线是由N匝线圈电流产生的，且沿闭合磁力线L上的磁感应强度H处处相等，则上式变为 H L = N i HL=Ni HL=Ni
4. 毕萨拉定律 通电导体在磁场中会受到力的作用 d f = i d l × B d\boldsymbol{f}=\boldsymbol{i}dl\times\boldsymbol{B} df=idl×B
5. 法拉第电磁感应定律 交变磁场会产生电厂，并在导体中感应电势 e = − N d Φ d t = − d Ψ d t e=-N\frac{d\boldsymbol{\Phi}}{dt}=-\frac{d\Psi}{dt} e=−NdtdΦ​=−dtdΨ​ 运动电势或速度电势：指由导体和磁场之间的相对运动所感应的切割电势 e = l v × B \boldsymbol{e}=l\boldsymbol{v}\times\boldsymbol{B} e=lv×B
6. 磁路的欧姆定律 F = N i = H l = B l μ = Φ l μ S = Φ R m = Φ Λ m F=Ni=Hl=\frac{Bl}{\mu}=\Phi\frac{l}{\mu S}=\Phi R_m=\frac{\Phi}{\Lambda_m} F=Ni=Hl=μBl​=ΦμSl​=ΦRm​=Λm​Φ​ 定义磁链和电流的比值为电感 L = Ψ i = N 2 Λ m = N 2 μ S l L=\frac{\Psi}{i}=N^2\Lambda_m=N^2\frac{\mu S}{l} L=iΨ​=N2Λm​=N2lμS​
7. 磁滞回线和磁化曲线 磁滞：磁密B滞后于磁场强度H的现象
8. 磁路饱和现象 当外加磁场H（激励）增加至一定数值以后，所产生的磁场B（响应）将增加缓慢，这种现象又称为饱和现象
9. 铁耗 磁滞损耗：当铁磁材料受到交变磁场的作用被反复磁化后，其内部磁畴将因为相互间不断摩擦而引起铁芯发热。 涡流损耗：涡流在铁芯中的损耗
10. 磁性材料 软磁材料：容易被磁化，如果外加磁场，则会产生较高的磁通密度。 硬磁材料：永磁材料，如钕铁硼

思考题

1. 实际电机中采用矽钢片原因：硅钢片的磁滞回线面积很小，而且导磁能力很好，故磁滞损耗很小

二、直流电机

知识点

1. 基本运行原理 电动机原理建立在电磁力定律的基础上，当直流电动机通上励磁电流及电枢电流后，根据电磁力定律，转子将会受到电磁力的作用，电动机转动起来，靠着换向器和电刷的作用将外部输送给转子的直流电转化为内部的交流电，从而得到方向固定的电磁转矩，使得电枢朝一个方向连续旋转。电刷和换向器起到了机械式逆变器的作用。 发电机原理建立在电磁感应定律基础上的，当直流发电机通上励磁电流且原动机拖动电枢旋转时，根据电磁感应定律，转子将会有电流产生，靠着换向器和电刷的作用将内部交流电动势变成外部直流电动势，从事是的外部获得直流电流。电刷和换向器起到了机械式整流器的作用。
2. 支路数 单叠绕组的支路数2a等于主极数2p且等于电刷数：2a=2p 单波绕组中2a=2
3. 额定功率 对于直流电动机，额定功率指转子轴上输出的机械功率； 对于直流发电机，额定功率指电枢绕组输出的电功率。
4. 气隙磁场 主磁场指的是由定子的励磁磁势单独产生的磁场 空载时主磁场成礼帽形；负载后磁场成马鞍形分布。
5. 电枢反应 通常把电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应，相应的电枢磁势称为电枢反应磁势。 电枢反应表现出去磁作用。 后果：
   1. 气隙磁场发生畸变，物理中性线发生偏移；
   2. 主磁场削弱，每极磁通减小，电枢磁场呈现去磁效应；
   3. 对于电动机去磁作用将导致转子转速升高；
   4. 对于发电机去磁作用引起感应电势以及端部电压下降。
6. 正负电刷之间的感应电势 E a = C e n Φ E_a=C_en\Phi Ea​=Ce​nΦ C e = N p 60 a C_e=\frac{Np}{60a} Ce​=60aNp​为电势常数，与电机结构参数有关； Φ \Phi Φ为每极下的主磁通。
7. 电磁转矩 T e m = C T Φ I a T_{em}=C_T\Phi I_a Tem​=CT​ΦIa​ C T = N p 2 π a C_T=\frac{Np}{2\pi a} CT​=2πaNp​为转矩常数，与电机结构参数有关系。 C T = 9.55 C e C_T=9.55C_e CT​=9.55Ce​
8. 电磁功率 P e m = T e m Ω = C T Φ I a Ω = E a I a P_{em}=T_{em}\Omega=C_T\Phi I_a\Omega=E_aI_a Pem​=Tem​Ω=CT​ΦIa​Ω=Ea​Ia​
9. 电压平衡方程式 U a = E a + R a I a U_a=E_a+R_aI_a Ua​=Ea​+Ra​Ia​
10. 功率流程图 P 1 = p C u f + p C u a + p s + P e m P_1=p_{Cuf}+p_{Cua}+p_s+P_{em} P1​=pCuf​+pCua​+ps​+Pem​ P 1 : P_1: P1​:稳定运行状态下输入功率； p C u f : p_{Cuf}: pCuf​:励磁绕组的铜耗； p C u a : p_{Cua}: pCua​:电枢绕组的铜耗； p s : p_s: ps​:电刷和换向器之间的接触损耗； P e m : P_{em}: Pem​:电磁功率； P e m = P 2 + p F e + p m e c P_{em}=P_2+p_{Fe}+p_{mec} Pem​=P