由于一些工作些变化，需要开始学习电机电磁相关方面的内容，收集一些相关数据的链接，以便以后查阅数据。

目录

一、电子基础知识

1.1 电机

1.2 电磁

1.3 转矩

1.4 电机转矩

1.5 力矩电机

1.6 转矩密度

1.7 高转矩密度电机与高功率密度电机的区别

1.8电磁接触器

1.9 伺服

1.10 伺服电机

编码器-toc" style="margin-left:40px;">1.11 编码器

1.12同步电动机

1.13 异步电动机

二、变频器基础知识

2.1 变频

2.2 变频器

2.3 变频器原理

2.4 变频技术

2.5 微电子技术

2.6 滤波

滤波器-toc" style="margin-left:40px;">2.7 滤波器

2.8 经典滤波

2.9 现代滤波

2.10 整流

2.11 逆变

2.12 制动单元

2.13 制动电阻

2.14驱动单元

2.15 微处理单元

2.16 IGBT

三、技术名词

3.1 调谐

3.2 谐振

四、变频器的应用

4.1 变频器在中央空调中的应用

4.2 变频器在电梯中的应用

五、扩展扩展

5.1 PLC编程

5.2 工业自动化

5.3 电机拓展

5.4三相交流电知识

5.5 SPWM变频器

5.6 电力基础知识

---

一、电子基础知识

1.1 电机

        电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。

1.2 电磁

        电磁(Electromagnetism)，物理概念之一，是物质所表现的电性和磁性的统称。如电磁感应、电磁波等等。电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动，形成磁场，因此所有的电磁现象都离不开电场。

1.3 转矩

        机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩 （Torsional moment）。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。

1.4 电机转矩

        电机转矩，简单的说，就是指转动的力量的大小。但电动机的转矩与旋转磁场的强弱和转子笼条中的电流成正比，和电源电压的平方成正比所以转矩是由电流和电压的因素所决定的。

1.5 力矩电机

        力矩= 力 ×力臂，力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。

1.6 转矩密度

        转矩密度是指单位体积上电机轴上输出的额定转矩。

1.7 高转矩密度电机和高功率密度电机的区别

        高转矩密度电机和高功率密度电机有很大程度的重叠，但是也有很多例外。例如，有些高转矩密度电机设计的工作转速比较低，结果功率密度不高，典型代表就是各类轮毂电机。或者还有一些高功率密度的电机是依靠高转速实现的，转矩密度也不高，典型代表就是高速吸尘器或者航模的电机。

1.8 电磁接触器

        电磁接触器，magnetic contactor，接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（衔铁、静铁心、电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。

1.9 伺服

        人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名——伺服系统。

        伺服与变频的一个重要区别是： 变频可以无编码器，伺服则必须有编码器，作电子换向用。更多差异可见链接：伺服_百度百科 (baidu.com)。伺服与变频器的异同，详细解释！-maxsine-技术文章-中国工控网 (gongkong.com)

1.10 伺服电机

        伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

        伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降

1.11 编码器

        编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 

编码器的算法：旋转编码器控制的另一种算法_armcsdn的博客-CSDN博客_编码器算法

1.12同步电动机

        同步电动机（synchronous motor）是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。

1.13 异步电动机

        异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

        三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。 结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。

 同步和异步电动机的区别_百度知道 (baidu.com)

二、变频器基础知识

2.1 变频

        变频就是改变供电频率，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗，延长设备使用寿命等作用。

        变频技术的核心是变频器，通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频改为30—130 Hz的变化频率。同时，还使电源电压适应范围达到142—270V，解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。 通过改变交流电频的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

2.2 变频器

        变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。  

        变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 

2.3 变频器原理

        变频器原理（英文Variable-frequency Drive，简称VFD）是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。

变频器工作原理和接线图秘诀 (baidu.com)

2.4 变频技术

        变频技术是一种把直流电逆变成不同频率的交流电的转换技术。它可把交流电变成直流电后再逆变成不同频率的交流电，或是把直流电变成交流电后再把交流电变成直流电。总之这一切都只有频率的变化，而没有电能的变化。

2.5 微电子技术

        微电子技术主要研究半导体材料、器件、工艺、集成电路设计等方面基本知识和技能，进行集成电路版图设计以及集成电路封装、测试等。例如：运用在电视机上的高清视频芯片的加工与制造，印刷电路板上的封装，汽车防盗系统中集成电路运用与检测，集成电路研发等。

2.6 滤波

        滤波（Wave filtering）是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施，是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法，滤波分为经典滤波和现代滤波。

2.7 滤波器

1、滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

2、凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器。

3.只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。

什么是滤波器？ (baidu.com)什么是滤波器？ (baidu.com)

2.8 经典滤波

        经典滤波的概念，是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

2.9 现代滤波

        用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。

2.10 整流

        将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这种变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。

        整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。

2.11 逆变

        直流电变成交流电。若交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。直流侧是电压源：电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路Voltage Source Type Inverter-VSTI；直流侧是电流源：电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路Current Source Type Inverter-CSTI。

2.12 制动单元

        制动单元，全称为“变频器专用型能耗制动单元”，或者是“变频器专用型能量回馈单元”，主要用于控制机械负载比较重的、制动速度要求非常快的场合，将电机所产生的再生电能通过制动电阻消耗掉，或者是将再生电能反馈回电源。

        制动单元原理：制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗掉而使直流部分“过压”时，需要加外接制动组件，以加快消耗再生电能的速度。

        在变频调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。当拖动系统的惯性较大，电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高，此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反，所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩，此时的电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态，将拖动系统的动能回馈到变频器直流母线上，使直流母线电压不断上升，甚至达到危险的地步（变频器损坏等）。

即消耗因降速产生的能量。

2.13 制动电阻

        制动电阻，是波纹电阻的一种，主要用于变频器控制电机快速停车的机械系统中，帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。
        制动电阻原理：电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

        制动时，电机的再生能量几乎全部消耗在制动电阻上。可根据公式计算制动电阻的阻值： U×U/R=Pb

2.14 驱动单元

        驱动单元包括驱动装置和电机两部分。

2.15 微处理单元

        微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

拓展延伸：微处理器功能单元介绍 - 知乎 (zhihu.com)

2.16 IGBT

        IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由（Bipolar Junction Transistor，BJT）双极型三极管和绝缘栅型场效应管（Metal Oxide Semiconductor，MOS）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管（Giant Transistor，GTR）的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

        IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。 

        IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。

        IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。

三、技术名词

3.1 调谐

        调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生谐振。由于振荡电路的频率  ，所以调谐有两种方法。一种是改变线圈的电感L，另一种是改变电容器的电容C。

3.2 谐振

        谐振又称“共振”。振荡系统在周期性外力作用下，当外力作用频率与系统固有振荡频率相同或很接近时，振幅急剧增大的现象。产生谐振时的频率称“谐振频率”。电工技术中，振荡电路的共振现象。电感与电容串联电路发生谐振称“串联谐振”，或“电压谐振”；两者并联电路发生谐振称“并联谐振”，或“电流谐振”。

四、变频器的应用

4.1 变频器在中央空调中的应用

     顾名思义变频系统的核心部件就是变频器，所谓的变频器是将将电网所提供的工频交流电转变为交流电机变频调速用的电压可变、频率可变的交流电的交流装置，在变频调速系统中经常使用的“交-直-交”变频器。

        “交-直-交”变频器结构原理图主要包括以下四个部分：1）整流器：这个器件的组要作用就是将直流电转换为交流电。通常整流器主要分为两类，一类为采用硅整流元件组成的不可控整流器，另外一类就是使用晶闸管元件构成的可以控制的整流器。2）中间直流环节：这个部分的主要目的就是为了保证逆变电路和控制电路能够获得更好的交流电源。3）逆变器：逆变器的主要作用就是把直流电转换为频率以及电压可以调节的交流装置。逆变器是变频调速器的核心部件，目前使用的功率元件主要有普通的晶闸管、大功率晶体管以及功率场效应管。4）控制电路：根据空调的变频调速的不同控制方式产生相应的控制指令，控制功率逆变器中各种功率元件的工作状态，目的是为了使逆变器能够输出预定的功率和电压。

变频调速技术及其在空调系统中的应用 (aimike.net)

4.2 变频器在电梯中的应用

        电梯交流电机的调速就是通过改变频率,电梯其实说到根本就是控制电机的运转。变频器的根本作用就是调频调压。通过改变频率来改变电机的转速,从而满足电梯的各种运行指令要求。电梯什么时候停,什么时候快,什么时候慢。电梯的这些功能都是由变频器通过外部通讯获得指令以后来改变频率来达到控制的目的。

变频器在电梯中的应用 (aimike.net)

五、延伸拓展

5.1 PLC编程

        PLC编程是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

        随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，PLC编程正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

5.2 工业自动化

        工业自动化是在工业生产中广泛采用自动控制、自动调整装置，用以代替人工操纵机器和机器体系进行加工生产的趋势。在工业生产自动化条件下，人只是间接地照管和监督机器进行生产。工业自动化，按其发展阶段可分为：(1) 半自动化。即部分采用自动控制和自动装置，而另一部分则由人工操作机器进行生产。(2) 全自动化。指生产过程中全部工序，包括上料、下料、装卸等，都不需要人直接进行生产操作 (人只是间接地看管和监督机器运转)，而由机器连续地、重复地自动生产出一个或一批产品。

5.3 电机拓展

交流电机绕组－发电机系列课件－鹏芃科艺 (pengky.cn)

车用电机高转矩密度解决方案-盘式电机_转子 (sohu.com)

三相交流电机绕组－发电机系列课件－鹏芃科艺 (pengky.cn)

5.4 三相交流电的知识

三相和单相的区别_百度知道 (baidu.com)

三相交流电产生的旋转磁场－电动机系列课件－鹏芃科艺 (pengky.cn)

线电流和相电流的关系与区别、线电压与相电压的区别与关系、相电压和线电压公式与口诀 - 电气技术 - 电子发烧友网 (elecfans.com)

5.5 SPWM变频器

SPWM变压变频器 (qq.com)

5.6 电力相关基础知识

电力、电气、电工知识汇总_liht_1634的博客-CSDN博客

线电流和相电流的关系与区别、线电压与相电压的区别与关系、相电压和线电压公式与口诀 - 电气技术 - 电子发烧友网 (elecfans.com)

硬件基础——模拟电路_咸鱼箘的博客-CSDN博客

同步和异步电动机的区别_百度知道 (baidu.com)