电机学_part1

自己根据网络资源总结的有关《电机学》课程的知识点。本思维导图论述了电机学原理，分别对工作原理、运行性能和工作特性进行了详细的分析。逻辑清晰，内容详尽，赶快收藏学起来吧！

电机学_part1

• 电机：是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置
• 从能量转换角度看，电机分为
  • 发电机（把机械能转换为电能）
    • 水轮发电机
    • 汽轮发电机
    • 利用风能、原子能的各类发电机
  • 电动机（把电能转换为机械能）
    • 直流电动机
    • 交流同步电动机
    • 交流感应电动机
    • 特种电动机
• 从信号转换角度看，控制电机分为
  • 测速电机
  • 伺服电机
  • 旋转变压器
  • 自整角机
• 电机的分析步骤
  • 电机内部物理情况的分析（建立物理模型）
    • 弄清电机的基本结构和主要部件的功能，根据电机的磁路和电路，分析空载和负载时电机内部的磁场、绕组中的电动势和作用在转子上的电磁转矩，初步弄清这种电机的工作原理。
  • 导出电机的运动方程（建立数学模型）
    • 运动方程是磁动势方程（或磁链方程）、电压方程和转矩方程的总称。导出运动方程就是把电机内部所发生的电磁过程、机电过程，利用电磁学和动力学的基本定律，用数学方程的形式将其表达出来。
  • 求解运动方程
    • 根据求解问题的实质（是稳态还是瞬态，对称还是不对称运行等），确定运动方程的解法，求出解析解或数值解。
  • 结果分析
    • 通过对解答的分析，确定电机的各种运行性能（特性）和主要运行数据，如额定数据、过载能力、稳定性、效率、电压变化率或速度变化率等，以解决工程问题。
• 运动方程的导出方法
  • 主磁通-漏磁通法
    • 把电机内的磁通按其作用和分布，分成主磁通和漏磁通，然后用电磁感应定律和基尔霍夫定律列出各个绕组的电压方程，用电磁力定律和牛顿第二定律列出转子的转矩方程。（广泛应用于各种交、直流电机的稳态分析）
    • 优点：物理概念清楚、推导比较简单、直观
    • 缺点：不能直接用于瞬态和动态分析
  • 动态电路法
    • 把电机作为一组动态电路来对待，把定、转子之间的电磁关系用一组时变的自感和互感系数来表达，由此导出的电压方程是含有时变系数的微分方程，转矩方程则是非线性方程。
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    • 优点：适用范围较广，既可用于分析稳态问题，也可用以分析瞬态和动态的问题
    • 缺点：推导过程比较复杂，物理概念不易立即看清
  • 变分法
    • 此法的基础是汉密尔顿原理。设机电系统的总动能（包括机械系统的动能和电磁系统的磁场储能）为T，总势能（包括机械系统的势能和电磁系统的电场储能）为V，系统的拉格朗日状态函数L = T - V, I为L的积分, 然后求I的极值（即：使 I 的变分），得到拉格朗日方程，此方程即为不计损耗和外力时系统的运动方程。再计及损耗和外部的非保守力，即可得到实际的运动方程。
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    • 优点：可以自动导出运动方程中的机电耦合项（即感应电动势和电磁转矩），并且处理问题的步骤比较统一，适用于解决较为复杂的机电系统问题
    • 缺点：物理概念不直观，不易洞察系统的内在关系
• 导出和求解运动方程的常用理论和方法
  • 叠加原理
  • 归算法
  • 等效电路
  • 相量图
  • 双发应理论
  • 对称分量法
  • 双旋转磁场理论
  • 坐标变换
• 引入矩阵来表达坐标变换和运动方程的变换规律，并以三相（或多相）的合成磁动势或总功率，作为变换的不变量。