电机学课件
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电机基础PPT课件
电机的轴承与转子
轴承
轴承是电机中用于支撑转子的部件，通常由润滑油润滑，以减少摩擦和磨损。 轴承的种类和规格根据电机的类型和应用而有所不同。
转子
转子是电机中的可旋转部分，通常由金属材料制成。转子装在轴承上，并由轴 承支撑和旋转。转子中包含了电机的绕组和铁芯，这些元件共同作用产生磁场 和驱动力。
04
在电机中，电能通过电流在磁 场中产生转矩，驱பைடு நூலகம்转子旋转， 将电能转换为机械能。
同时，在电机运行过程中，部 分电能会以热能的形式散失， 这是电机能量转换不可避免的 损失。
03
CHAPTER
电机的基本结构
电机的外壳与支撑结构
电机外壳
电机外壳是电机的外部结构，通常由 钢板制成，用于保护电机内部元件免 受外部环境的影响。外壳还起到支撑 和固定电机的作用。
支撑结构
电机的支撑结构包括底座、轴承座等 部件，用于支撑电机的重量并确保电 机在运行时的稳定性。
电机的绕组与铁芯
绕组
绕组是电机的一个重要组成部分，由绝缘导线绕制而成，通 常缠绕在电机的铁芯上。绕组的作用是产生磁场，从而驱动 电机的转子旋转。
铁芯
铁芯是电机中的另一个重要组成部分，通常由硅钢片叠压而 成。铁芯的作用是导磁，帮助绕组产生更强的磁场。
步提升。
02
CHAPTER
电机的基本原理
电机的工作原理
电机的工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律，通过磁场和电流相互作用产生 转矩，使电机旋转。
电机内部主要包括定子和转子两部分，定子产生固定磁场，转子在定子中旋转，产 生感应电流，感应电流与定子磁场相互作用产生转矩，驱动电机旋转。
电机的旋转方向取决于电流的相序和方向，通过改变电流的相序或方向可以改变电 机的旋转方向。
电机学课件-清华大学
置。
02
伺服电机
伺服电机是一种将输入的电信号转换成旋转角度或线性位移的执行机构，
其工作原理是通过控制电机的输入电流或电压来控制电机的输出转矩和
转速，从而实现精确的位置控制和速度控制。
03
步进电机与伺服电机的比较
步进电机和伺服电机在应用上有所不同，步进电机适合于低精度、低成
本的应用场合，而伺服电机则适合于高精度、高可靠性的应用场合。
直流电机的分类
包括定子、转子、换向器等部分，其 中定子产生磁场，转子在磁场中旋转。
根据励磁方式的不同，可以分为永磁 式、电磁式和串励式直流电机。
工作原理
直流电机通过电流在磁场中受到的力 来产生旋转力矩，从而实现能量的转 换。
交流电机
交流电机的基本结构
包括定子、转子、轴承等部分，其中定子产生旋转磁场，转子在 磁场中旋转。
夹具等。
实验内容与方法
01
02
03
04
直流电机实验
通过测量电机的转速、电流、 电压等参数，分析电机的机械
特性和电磁特性。
交流电机实验
通过观察电机的启动、运行和 制动过程，分析电机的稳态和
动态特性。
变压器实验
通过测量变压器的变比、空载 电流、负载损耗等参数，分析
变压器的性能。
创新实验
学生自主设计实验方案，进行 探索性实验，培养创新能力和
制动控制
通过施加制动转矩使电 机迅速停止转动，包括 能耗制动、反接制动和 回馈制动等。
电机的调速方法
直流电机调速
通过改变电枢电压或励磁电流 来实现调速，包括可控硅整流
调速和直流斩波调速。
交流电机调速
通过改变电源频率、电压幅值或 相位差来实现调速，包括变频调 速、变压调速和变相调速等。
2024年电机学完整版课件(经典)
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立 磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁耗分量，作 用是供变压器铁心损耗——有功分量。
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
电机学课件
第0章 绪论
电能是现代社会的最主要能源，电能主要由发电机产生， 电能是现代社会的最主要能源，电能主要由发电机产生， 它主要实现以下四种能量的转换： 它主要实现以下四种能量的转换： 化石能转化为电能－火力发电机； 化石能转化为电能－火力发电机； 水能转化为电能－水力发电机； 水能转化为电能－水力发电机； 核能转化为电能－核力发电机； 核能转化为电能－核力发电机； 转化为电能 风能转化为电能－风力发电机。 风能转化为电能－风力发电机。
第0章 绪论
§0.3 电力拖动控制系统的组成
电力拖动控制系统是用电动机来拖动生产机械运行的系统。 电力拖动控制系统是用电动机来拖动生产机械运行的系统。 包括：电动机、电源、控制设备、传动机构和生产机械四个部分。 包括：电动机、电源、控制设备、传动机构和生产机械四个部分。 它们之间的关系如下 电源
控制设备
第0章 绪论
第0章 绪论
电动机： 电动机：
第0章 绪论
手机震动电动机
第0章 绪论
电动自行车所用的无刷直流电动机
第0章 绪论
4 电机是控制系统和智能化装置的重要元件（控制电机） 电机是控制系统和智能化装置的重要元件（控制电机）
作为控制系统中的执行元件、检测元件和解算元件。 作为控制系统中的执行元件、检测元件和解算元件。 如：伺服电机、测速发动机、自整角机和旋转变压器等。 伺服电机、测速发动机、自整角机和旋转变压器等。
第0章 绪论
§0.2 电机的分类
1 按结构形式及电磁感应方式分 变压器 电机 旋转电机 交流电机 同步电机 直流电机 异步电机
第0章 绪论
2 按功能分
(1) 发电机：把机械能转换成电能。 发电机：把机械能转换成电能。 (2) 电动机：把电能转换成机械能。 电动机：把电能转换成机械能。 (3) 变压器：改变电源电压。 变压器：改变电源电压。 (4) 控制电机：作为控制系统的控制元件或执行元件。 控制电机：作为控制系统的控制元件或执行元件。
《电机学》课件 第一章
2. 本课程与电力行业的紧密联系
a 对于电力系统自动化专业的技术人员，必然要从事电力系统 稳定性的研究，则首先要了解各电气设备的特性； b 对于从事电气工程自动化专业的技术人员，要搞清楚所控 制的对象及其各类电动机的特性，才能搞好自动控制
1-1 概述
三、学习《电机学》的什么内容
• •
电机的原理、结构、特性和应用 直流电机、变压器、异步电机、 同步电机
3、电磁力定律
载流导体在磁场中要受到力的作用—电磁力
F Bli
左手定则
1-3 基本电磁定律
电机可逆性原理
如在电机轴上外施机械功率，通过电机导体在磁场中 作用产生感应电势可输出电功率；如在电机电路中从电 源输入电功率，则载流导体在磁场作用下可使电机旋转 而输出机械功率。
任何电机既可以作为发电机运行，又可以作 为电动机运行。 不论用作发电机或电动机，感应电势和电磁 力都同时作用于导体。
1-2 磁路及磁路定律
•
2、磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
B /A Ni F m F L /( A ) R m
H B/
1-2 磁路及磁路定律
3、磁路的基尔霍夫第一定律 定律内容: 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒 等于零(或者说，进入任一闭合面的磁通量恒等 于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续性 定律。
1-4 铁磁材料及特性
2、铁磁材料
•
软磁材料--磁滞回线窄，HC及Br小
•
•
硬磁材料--磁滞回线宽，HC及Br大
HC及Br大，难退磁---永磁材料
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
1-4 铁磁材料及特性
电机学课件
设计原则
根据使用需求和性能要求，制定电机的设计原则 和标准。
结构优化
通过对电机结构的优化设计，提高电机的性能和 稳定性。
控制优化
通过对电机控制策略的优化，提高电机的响应速 度和能源利用效率。
05
电机的控制与调速
电机的控制原理
电机控制的基本原理
说明电机的运行与哪些因素有关，以及如何通过输入电压、电流 等参数对电机进行控制。
得到广泛应用。
03
现代电机的进步
随着科技的不断进步，现代电机在设计和制造上更加精密和高效。新型
的永磁材料和电力电子控制技术的发展也推动了电机的进步。
电机的应用领域
01
02
03
04
工业领域
电机在工业领域中得到广泛应 用，如传动、生产线、包装、
泵类等。
交通运输领域
电机在交通运输领域中也有着 广泛的应用，如电动汽车、电
THANKS
感谢观看
直流电机
直流电机是指依靠直流电能驱动的电动机。
直流电机的特点是启动速度快，调速性能好，控制简单，但是维护困难，可靠性较 低。
直流电机主要应用于需要快速响应、调速性能好的场合，如电力机车、地铁、轻轨 等。
交流电机
交流电机是指依靠交流电能驱 动的电动机。
交流电机的特点是结构简单， 维护方便，可靠性高，但是启 动电流大，调速性能差。
伺服电机的特点是精度高，响应 速度快，可实现精确控制，但是
价格较高。
伺服电机主要应用于需要高精度 、高速度、高稳定性的场合，如
航空航天、精密加工等。
04
电机的性能分析
电机的性能参数
电机转速
01
电机的转速与电机的性能参数密切相关，是电机性能的重要指
根据使用需求和性能要求，制定电机的设计原则 和标准。
结构优化
通过对电机结构的优化设计，提高电机的性能和 稳定性。
控制优化
通过对电机控制策略的优化，提高电机的响应速 度和能源利用效率。
05
电机的控制与调速
电机的控制原理
电机控制的基本原理
说明电机的运行与哪些因素有关，以及如何通过输入电压、电流 等参数对电机进行控制。
得到广泛应用。
03
现代电机的进步
随着科技的不断进步，现代电机在设计和制造上更加精密和高效。新型
的永磁材料和电力电子控制技术的发展也推动了电机的进步。
电机的应用领域
01
02
03
04
工业领域
电机在工业领域中得到广泛应 用，如传动、生产线、包装、
泵类等。
交通运输领域
电机在交通运输领域中也有着 广泛的应用，如电动汽车、电
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直流电机
直流电机是指依靠直流电能驱动的电动机。
直流电机的特点是启动速度快，调速性能好，控制简单，但是维护困难，可靠性较 低。
直流电机主要应用于需要快速响应、调速性能好的场合，如电力机车、地铁、轻轨 等。
交流电机
交流电机是指依靠交流电能驱 动的电动机。
交流电机的特点是结构简单， 维护方便，可靠性高，但是启 动电流大，调速性能差。
伺服电机的特点是精度高，响应 速度快，可实现精确控制，但是
价格较高。
伺服电机主要应用于需要高精度 、高速度、高稳定性的场合，如
航空航天、精密加工等。
04
电机的性能分析
电机的性能参数
电机转速
01
电机的转速与电机的性能参数密切相关，是电机性能的重要指
电机学教程.ppt
• 2．按速度
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 * 直流电机 n不定
3．按电流性质
• 直流电机
* 直流发电机 * 直流电动机
• 交流电机
* 交流电动机 * 交流发电机 * 变压器
第二节 电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– e = BLv
– 方向: 参考右手定则
十一、电磁力、电磁转矩
• （1）电磁力
•
通电导体在B中受的力 F=BIL
• （2）电磁转矩
T F r BLir
十二、电机的可逆性
• 同一电机既可做发电机又可做电动机。 • 发电机与电动机即有感应电势又有电磁
力，只是形式不同，今后课程中注意体 会。
– 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中 多用之
– 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久 磁铁
• 3 基本磁化曲线
• 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例：
• 图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b) 所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当 铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
* 变压器 n=0 * 同步电机 n=同步速度n0 * 异步电机 n≠n0 , 但接近同步速n0 * 直流电机 n不定
3．按电流性质
• 直流电机
* 直流发电机 * 直流电动机
• 交流电机
* 交流电动机 * 交流发电机 * 变压器
第二节 电机的电磁基本理论
电机中的三大物理量: 电、磁、机械 （机电能量转换）
– e = BLv
– 方向: 参考右手定则
十一、电磁力、电磁转矩
• （1）电磁力
•
通电导体在B中受的力 F=BIL
• （2）电磁转矩
T F r BLir
十二、电机的可逆性
• 同一电机既可做发电机又可做电动机。 • 发电机与电动机即有感应电势又有电磁
力，只是形式不同，今后课程中注意体 会。
– 软磁材料：Hc小，易被磁化，也易消失――电机中 多用之
– 硬磁材料：Hc大，与上相反，做永磁材料，如永久 磁铁
• 3 基本磁化曲线
• 通不同电流形成不同的B-H曲线的各顶点的连线
例：
• 图(a)为硅钢片叠成的磁路（尺寸的单位：mm），图(b) 所示为硅钢片的磁化曲线，励磁线圈有1000匝。求当 铁芯中磁通为1×10－3Wb时，励磁线圈中的电流为多 少？
•
M 21
同理，
21
I1
N221 N2 F1 / Rm
I1
I1
M12
N1 N 2 Rm
N1 N 2
N2 I1
N1I1 Rm
N1 N 2 Rm
N1N2
• 其中：Rm称两线圈间的磁阻，Λ 为磁导。
• （三）漏磁通、漏磁链、漏电感
电机学课件
n
根据 n-T 公式 画出特性曲线
nnN0
n
TN
T
当 T时n ，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小， 所以在负载变化时， 转速 n 的变化不大，属硬机械
特性。
学习交流PPT
18
二、 串励电动机的机械特性
串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。
设磁通和电流成正比，即 =K Ia ,则
E KEΦn KE KΦIan T KTΦIa KT KΦIa2 n
11
电刷
FE
+
N IE
U
F
I
–
S
换向片
根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反， 其大小为：
EKEn
KE：与电机结构有关的常数
：磁通
n：电动机转速
单位： （韦伯），学习n交（流P转PT /每分），E（伏）
12
二、 电枢绕组中电压的平衡关系
因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。
UEIaRa
学习交流PPT
2
7.2.1 概述
与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使 用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电源。
直流电机的优点：
（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。
应用：
（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等 调速范围大的大型设备。
（2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。
（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具
学习交流PPT
3
7.2.2 工作原理
一、 工作原理
电刷
+ U
N I
电机ppt课件
靠性和可维护性。
电机材料的发展趋势
电机材料是影响电机性能的重要因素之一，随着科技的不断进步，新型材料在电机中的应用 越来越广泛。
未来电机材料的发展将更加注重轻量化和高强度化，采用新型材料如碳纤维、钛合金等，减 轻电机的重量并提高其机械强度。
同时，新型导磁材料和绝缘材料的应用也将不断扩大，以提高电机的磁场强度和绝缘性能。 此外，纳米材料等新型材料在电机中的应用也将逐渐增多，为电机的性能提升提供更多可能 性。
子内旋转。
02
定子通常由铁芯和绕组组成 ，绕组通电后产生磁场。转 子可以是绕组型或鼠笼型，
根据电机类型而定。
03
电机的结构需满足高效、稳 定、可靠、耐用等要求，以 确保电机的正常工作和长寿
命。
电机的材料电机Βιβλιοθήκη 材料选择对于电机的性能和寿命至关重要。
定子铁芯通常采用硅钢片或铁氧体材料制成，以提高磁性能和降低损耗。转子材料 可以是铸铁、铸钢、铝合金等，根据电机类型和性能要求而定。
02
电机的原理与结构
电机的原理
电机的工作原理基于电磁感应定律，通过磁场和电流相 互作用产生转矩，使电机旋转。
电机的种类繁多，根据工作原理和应用领域可分为直流 电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。
不同种类的电机具有不同的工作原理和特性，适用于不 同的应用场景。
电机的结构
01
电机主要由定子和转子组成 ，定子固定不动，转子在定
功率与效率
功率
电机在单位时间内所做的功，通 常以瓦特（W）为单位。功率决 定了电机的输出能力。
效率
电机运行时的能量转换效率，通 常以百分比表示。效率越高，电 机的能源利用率越好。
转矩与转速
转矩
电机产生旋转运动的力矩，通常以牛 顿米（Nm）为单位。转矩决定了电 机的负载能力和启动性能。
电机材料的发展趋势
电机材料是影响电机性能的重要因素之一，随着科技的不断进步，新型材料在电机中的应用 越来越广泛。
未来电机材料的发展将更加注重轻量化和高强度化，采用新型材料如碳纤维、钛合金等，减 轻电机的重量并提高其机械强度。
同时，新型导磁材料和绝缘材料的应用也将不断扩大，以提高电机的磁场强度和绝缘性能。 此外，纳米材料等新型材料在电机中的应用也将逐渐增多，为电机的性能提升提供更多可能 性。
子内旋转。
02
定子通常由铁芯和绕组组成 ，绕组通电后产生磁场。转 子可以是绕组型或鼠笼型，
根据电机类型而定。
03
电机的结构需满足高效、稳 定、可靠、耐用等要求，以 确保电机的正常工作和长寿
命。
电机的材料电机Βιβλιοθήκη 材料选择对于电机的性能和寿命至关重要。
定子铁芯通常采用硅钢片或铁氧体材料制成，以提高磁性能和降低损耗。转子材料 可以是铸铁、铸钢、铝合金等，根据电机类型和性能要求而定。
02
电机的原理与结构
电机的原理
电机的工作原理基于电磁感应定律，通过磁场和电流相 互作用产生转矩，使电机旋转。
电机的种类繁多，根据工作原理和应用领域可分为直流 电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。
不同种类的电机具有不同的工作原理和特性，适用于不 同的应用场景。
电机的结构
01
电机主要由定子和转子组成 ，定子固定不动，转子在定
功率与效率
功率
电机在单位时间内所做的功，通 常以瓦特（W）为单位。功率决 定了电机的输出能力。
效率
电机运行时的能量转换效率，通 常以百分比表示。效率越高，电 机的能源利用率越好。
转矩与转速
转矩
电机产生旋转运动的力矩，通常以牛 顿米（Nm）为单位。转矩决定了电 机的负载能力和启动性能。
电机学课件(超全讲解)
绪论
电机的发展 主要类别 基本作用原理——多个（电磁）定律 电机可逆性原理 电机的材料 作业
电机的发展
1．电机的发展初期
电磁感应定律的发现——1831年法拉第 直流电机的发展 单相交流电的应用——远距离传输 三相交流电的应用——解决电机启动问题
电机的发展
2．电机的近代发展及趋势
c y1 y 2 0
磁路的基尔霍夫第二定律
–
沿着任一闭合回路，其总磁压等于总磁势
U I
i
k
磁化曲线
饱和区
不同的磁性材料有 不同的磁导率 同一材料当其磁通 密度不同时，亦有 不同的磁导率
线性区，磁导 率大且不变
起始段，磁导率较小
磁滞现象与磁滞回线
磁场强度H缓 慢地循环变化， B一H曲线是一 封闭曲线 —— 磁 滞 回 线 矫顽磁力Hc 剩余磁感应强 度Br
电磁感应定律
设有一线圈位于磁场中 ，当该线圈中的磁链发生变化 时，线圈中将有感应电动势(简称电势)产生。感应电 势的数值与线圈所匝链的磁链的变化率成正比。感应 电势的方向将倾向于产生一电流，如电流能流通，该 电流的磁化作用将阻止线圈的磁链发生变化。 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化
磁场储能
磁场是一种特殊形式的物质，磁场中能够储存能量， 在磁场建立过程中，能量由外部能源转换而来。 电机——通过磁场储能来实现机、电能量转换 体积能量密度
Wm
1 2
1 2
BH
1 2
BHdv
V
B
2
磁场能量主要存储在气隙中
电机学(自学完整版)课件
18十月2023
《电机学》 第一章 导论
20
2. 电机的近代发展及趋势
单机容量不断增加
·如汽轮发电机：
1900 1920 1937空气冷却
氢气冷却
5MVA 25MVA 100MVA 150MVA
1956水 肉冷 1960 目前
208VA 320MVA >1000MVA
中小型电机技术与经济指标不断改进 ·新的设计方法 (CAD)、 工艺、材料、测试手段 应用范围扩大
18十月2023
14
《电机学》 第一章 导 论
发电
·我国老牌电机厂：
哈尔滨电机厂 上海电机厂
·四川：
德阳东方电机厂
上海电机厂的生产车间
18十月2023
《电机学》 第一章 导
15
论
发电
18十月2023
《电机学》 第一章 导论
16
动力
应用于洗衣机
用于有轨电车牵引的电动机 18十月2023
《电机学》 第一章 导论
39
※ 铁修材料具有的特点
它的磁化曲线具有饱和性，磁导率μpe不是常数，且随H 的变化而变化。
L. μ 变化 2. 总体非线性 3. 存在饱和特性
个= μ
18十月2023
《电机学》 第一章 导论
40
B=f(H)
B
C
b
μre =f(H)
a
B=₀H H
图1-6 铁磁材料的磁化曲线 (p16)
18十月2023
若线圈不动，穿过线圈的磁通随时间变化，则线圈中感应 的电动势——变压器电势
中=中m sin wt
感应电动势有效值：
18十月2023
28
《电机学》 第一章 导 论
《电动机》-课件(共35张PPT)
思考：磁场对电流产生的作用是否在任何情况下都可进行？
磁场对电流的作用有大小吗？和哪些因素有关？你能用实验证明吗？
（１）改变滑动变阻器的滑动P位置，使通过导体的电流增加，观察导体在磁场中运动速度．
（２）用更大的Ｕ型磁铁代替原来的磁铁，观察导体在磁场中运动速度．
通电导体在磁场中受到力的作用大小与磁场强弱、电流大小、导体长短有关。
1、电流方向不变，改变磁场方向
3、同时改变电流方向、磁场方向
观察上述三种情况下导体运动方向。
１.通电导体在磁场中受到力的作用. ２.磁场对通电导体作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关.
一、磁场对电流的作用
三者关系可用左手定则判断：
左手定则 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心（掌心对N极），使四个手指所指的方向为电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体受力的方向．
左手定则
①伸出左手，让拇指与四指垂直且在同一平面内； ②将左手放入磁场中，手心对着N极，磁感线垂直穿过手心； ③让四指指向导线中的电流方向； ④则大拇指指向导线的受力方向。
3、当导体中的电流方向与磁感线方向平行时，导体不受到磁场的作用。
4、通电导体在磁场中受力运动的过程，是电能转化为机械能的过程。
3、构造
定子
转子
换向器：
磁体
线圈
两个铜半环
电刷
衔接换向器
1、工作原理：
利用通电线圈在磁场里转动的原理。
改变电流方向
电能转化为机械能。
2、能量转化
转到什么位置时，电流方向发生改变？转一周电流改变几次？
依靠通电导体在磁场中所受的力来运转
使用交流电源
磁场对电流的作用有大小吗？和哪些因素有关？你能用实验证明吗？
（１）改变滑动变阻器的滑动P位置，使通过导体的电流增加，观察导体在磁场中运动速度．
（２）用更大的Ｕ型磁铁代替原来的磁铁，观察导体在磁场中运动速度．
通电导体在磁场中受到力的作用大小与磁场强弱、电流大小、导体长短有关。
1、电流方向不变，改变磁场方向
3、同时改变电流方向、磁场方向
观察上述三种情况下导体运动方向。
１.通电导体在磁场中受到力的作用. ２.磁场对通电导体作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关.
一、磁场对电流的作用
三者关系可用左手定则判断：
左手定则 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心（掌心对N极），使四个手指所指的方向为电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体受力的方向．
左手定则
①伸出左手，让拇指与四指垂直且在同一平面内； ②将左手放入磁场中，手心对着N极，磁感线垂直穿过手心； ③让四指指向导线中的电流方向； ④则大拇指指向导线的受力方向。
3、当导体中的电流方向与磁感线方向平行时，导体不受到磁场的作用。
4、通电导体在磁场中受力运动的过程，是电能转化为机械能的过程。
3、构造
定子
转子
换向器：
磁体
线圈
两个铜半环
电刷
衔接换向器
1、工作原理：
利用通电线圈在磁场里转动的原理。
改变电流方向
电能转化为机械能。
2、能量转化
转到什么位置时，电流方向发生改变？转一周电流改变几次？
依靠通电导体在磁场中所受的力来运转
使用交流电源
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2013-6-28
河海大学 电气学院
56
异步电机空载运行
2013-6-28
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57
绕组式转子
2013-6-28
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58
鼠笼绕组
2013-6-28
河海大学 电气学院
59
定子铁芯 气隙
2013-6-28
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60
单层绕组 同心式绕组
2013-6-28
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2013-6-28
河海大学 电气学院
6
主要图片动画检索
变压器图片动画 异步电机图片动画
2013-6-28
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7
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图 变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
2013-6-28
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34
三相变压器
2013-6-28
河海大学 电气学院
35
异步电机工作特性
2013-6-28
河海大学 电气学院
36
转子静止时等效电路
2013-6-28
河海大学 电气学院
37
T形等效电路(异步电机)
2013-6-28
河海大学 电气学院
38
T形等效电路2
2013-6-28
75
异步电机定子 端部3
2013-6-28
河海大学 电气学院
76
异步电机定子 端部4
2013-6-28
河海大学 电气学院
77
异步电机定子 内部
2013-6-28
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78
异步电机定子 外形
2013-6-28
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79
异步电机风扇
2013-6-28
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80
61
单层链式绕组
2013-6-28
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62
双层绕组 单层绕组
2013-6-28
河海大学 电气学院
63
双层绕组 分极分相
2013-6-28
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64
双层绕组 线圈组
2013-6-28
河海大学 电气学院
65
双层绕组 连相绕组
2013-6-28
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66
异步电机功率平衡关系
《电机学》（一）课程简介
• • • • 课程名称：中文名称：电机学（一） 英文名称：Electrical Machinery （Part 1） 教学对象：电气工程类专业（本科） 定位：《电机学》是电气工程及自动化专业的 一门主要技术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与工 程联系密切。
变压器的运行特性
cos2 (超前)
U2
U20
cos2 (滞后)
I2
2013-6-28
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cos2 1
15
变压器暂态运行:转差率试验
2013-6-28
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16
TR空载合闸接线图
2013-6-28
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17
TR空载合闸时磁通变化
2013-6-28
pcu1
r1
x1
pcu2
r2'
' x2
Pem
Pmec
P 1
U1
I1
I0
'
rm I 2
xm
p Fe
1 s ' r2 s
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67
异步电机能流图
2013-6-28
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异步电机铭牌
2013-6-28
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69
异步电机 端盖
2013-6-28
2013-6-28
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2
《电机学》（一）课程简介
重点：对电气工程及自动化专业各方向学生，本 课程（电机学（一））的内容的重点是变压器、 异步电动机。 • 从学习方法看，电磁关系、平衡方程、等效电 路、相量图是电机学的学习重点。 • 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。 • 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社 • 参考书：汪国梁主编《电机学》
50
定子绕组3
2013-6-28
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51
短距线圈
2013-6-28
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52
电动机工作原理
2013-6-28
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53
转子冲片（异步电机）
2013-6-28
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54
转子冲片2
2013-6-28
河海大学 电气学院
55
风扇 滑环（绕组转子）
异步电机外形
2013-6-28
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81
异步电机转子 轴承
2013-6-28
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82
异步电机转子 端盖
2013-6-28
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83
异步电机转子 放大
2013-6-28
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84
异步电机转子：端环
2013-6-28
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异步电机转子1
s n
n1
0
sm
r2
r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3
sm1
sm2
1 0
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Tst
Tst1
Tst2
Tm
94
Tem
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定子串接电抗器时的机械特性
s 0 n
n1
sm’ sm xst
1 0
Tm’
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Tm
95
Tem
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9
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变压器的空载运行: 变压器运行电磁现象
0
A
I0
E1
(I 2 )
a
U1
X
E 1
1
E 2 U 20
x
2013-6-28
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10
变压器空载电流波形
t
i0
3
2
1 1 2
磁路饱和时， 正弦，i0 尖顶，i0 正弦， 平顶。
2013-6-28
2013-6-28
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86
异步电机转子2
2013-6-28
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异步电机转子3
2013-6-28
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88
异步电机转子4
2013-6-28
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89
异步电机转子5
2013-6-28
河海大学 电气学院
90
绕线转子三相感应电机
2013-6-28
2013-6-28
河海大学 电气学院
45
轴承
2013-6-28
河海大学 电气学院
46
单匝线圈多匝线圈(定子绕组)
2013-6-28
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47
单相绕组
2013-6-28
河海大学 电气学院
48
定子绕组1
2013-6-28
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49
定子绕组2
2013-6-28
河海大学 电气学院
2013-6-28
河海大学 电气学院
1
《电机学》（一）课程简介
• 主要内容：为了培养学生成为电工技术领域中 的高级技术人才，电机学（一）主要讲述：
* 变压器 * 异步电动机 * 直流电机
• 等三类电机的结构，工作原理及其起动、调速、 运行等到方面的内容。 • 目标：通过本课程的学习，使学生获得电机的 基本理论知识,基本分析方法和基本实验技能, 为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实 的基础。
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TR空载合闸时电流变化
2013-6-28
河海大学 电气学院
19
TR最严重情况下突然短路
2013-6-28
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20
三绕组变压器等效电路
2013-6-28
河海大学 电气学院
21
三绕组变压器简图
2013-6-28
河海大学 电气学院
22
三绕组变压器绕组排列
2013-6-28
i0
11
3
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变压器的空载运行等效电路
r1
x1
I0
U1
rm
xm
E1
2013-6-28
河海大学 电气学院12变压器参数测定:空载实验
a
W
A
A
V
~ V x
X
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河海大学 电气学院
13
变压器参数测定:短路实验
W
A
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~ V
X
x
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河海大学 电气学院
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河海大学 电气学院
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异步电机图片、图形、动画
异步电机工作特性 T形等效电路 定子三相对称绕组模型 异步电机平衡方程推导 单匝线圈多匝线圈 电动机工作原理 异步电机空载运行 定子铁芯气隙 功率平衡、能流图 绕线转子三相感应电机 整距绕组连接