电机拖动

基本框架

简介

电机主要分为

• 变压器
• 电机
  • 发电机
  • 电动机
    • 伺服电机
    • 驱动电机
      • 直流电机
      • 交流电机
        • 异步电机
        • 同步电机

在电机拖动中，主要以直流电机为基础来学习相关知识。

最基础的，需要知道电动机将电能转化为机械能；发电机将机械能转化为动能，额外的可能由其他能（水能、热能、风能、地热能、核能等）转化为机械能。

电动机和发电机的能量转化图

可以明确概念

• 电机：进行能量变换或讯号变换的电磁装置
• 拖动：应用各种原动机使生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。用各种电动机作为原动机的拖动方式称为：电力拖动。

讯号变换，或称信号变换，例如将电脉冲信号变换为相应角位移或线位移的步进电动机。

在电机拖动里，显然是电动机电力拖动负载的模型。

电磁场基础知识

在电机拖动中，机械能和电能进行能量交换的媒介是磁场，磁场通过的路径称为磁路。

首先，我们定义穿过某一横截面积为 \(S\) 的横截面的总磁力线数为磁通 \(\Phi\)。(单位是 \(\symbf{Wb}\))

然后定义磁通密度 \(B\)，或称磁感应强度，为 \[ B=\frac{\Phi}{S} \] 单位为 \(\symbf{T}\) 或 \(\symbf{Wb/m^2}\)。

在均匀磁场中，磁通密度 \(B\) 即为穿过垂直磁场方向的单位面积的磁力线数。其表征了磁场强弱及方向的物理量。

定义磁场强度 \(H\) 衡量电流本身产生的磁场的强弱。

• \(H\propto I\)，与介质性质无关。
• \(B\) 与电流的大小和介质的性质均有关

单位为 \(\symbf{A/m}\)。

定义磁导率 \(\mu\) 为 \[ \mu=\frac{B}{H} \] 或 \[ H=\frac{B}{\mu} \] 即电流一定，那么磁场强度一定，那么 \(\mu\) 与 \(B\) 成反比。

单位为 \(\symbf{H/m}\)。

其中真空中的磁导率为 $$ \newcommand{}[1]{^