第一章电机的基本原理
第1章 直流电机的结构与工作原理
（3）额定电流ＩＮ 指在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是： 第一步：计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
电机学知识点讲义汇总
电机学知识点讲义汇总第一章 基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。
▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。
在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=-dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。
②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。
电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dtdiL e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dtdi1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Alμ——磁阻，单位为H -1； Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。
② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。
③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==mRHl F φ上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。
磁路和电路的比较第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。
穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。
直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。
空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。
从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。
▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。
电机基本原理
电机基本原理
电机基本原理包括电磁感应、电磁力和电磁场等概念。
电机通过电路中的电流产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生电磁力，从而驱动电机运转。
具体而言，电机的基本工作原理可以分为直流电动机和交流电动机两种类型。
直流电动机的基本原理是在电枢上产生磁场，通过该磁场与永磁体或电磁铁之间的相互作用，实现转动。
当通电时，电流经过电枢绕组形成磁场，该磁场与永磁体的磁场产生相互作用，产生转动力矩，使电机转动。
交流电动机的基本原理是利用电流产生的旋转磁场与固定磁场之间的相互作用，使电机转动。
交流电动机主要包括异步电动机和同步电动机两种类型。
异步电动机的转子上有绕组，并通过感应电磁力来产生转动力矩。
而同步电动机则需要外部提供一个旋转磁场以使其同步运转。
无论是直流电动机还是交流电动机，其基本原理都建立在电磁感应和电磁力的基础上。
电流在电机中通过绕组形成磁场，磁场与永磁体或电磁铁之间相互作用产生力矩，从而驱动电机运转。
在实际应用中，电机的性能和效率会受到多种因素的影响，例如电源电压、电流大小、磁场强度等，因此需要合理选择电机类型和设计参数，以便实现预期的功能和效果。
纪真 电机学 讲义
纪真电机学讲义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纪真电机学讲义第一章电机原理概述电机是将电能转换为机械能的设备，是现代工业中不可或缺的重要组成部分。
电机的基本原理是根据安培法则和洛伦兹力定律，利用导体在磁场中受到力的作用，从而实现电能向机械能的转换。
电机的工作原理十分复杂，涉及电磁理论、力学、热力学等多个领域的知识。
本章将介绍电机的分类、工作原理以及电机在现代社会中的应用。
第二章直流电机直流电机是最早被发明和广泛应用的电机类型之一。
它由定子、转子、电刷和换相器等部分组成，利用直流电流在磁场中的作用力来实现机械转动。
直流电机具有结构简单、运行可靠、速度调节范围广等优点，在工业生产、家用电器等领域都有着广泛的应用。
本章将详细介绍直流电机的结构、工作原理及控制方法。
除了直流电机和交流电机，还有一些特种电机用于特定的工作场景。
例如步进电机用于精确位置控制，无刷电机用于高速运动，线性电机用于直线运动等。
这些特种电机在航天航空、精密仪器、医疗器械等领域都有着重要的应用。
本章将介绍几种特殊电机的结构、工作原理以及应用领域。
第五章电机控制与调速电机控制是电机应用中的一个重要环节，可以通过改变电机的电流、电压、频率等参数来实现对电机的控制。
电机调速是电机控制的一种重要方式，可以根据需要调整电机的转速和功率输出。
现代电机控制技术包括直流调速、变频调速、矢量控制等多种方法，能够实现电机的高效、精准控制。
本章将介绍电机控制技术的发展历程以及各种调速方法的原理和应用。
第六章电机故障诊断与维护电机在长期运行过程中可能会出现各种故障，如温升过高、轴承损坏、绝缘老化等。
及时发现并排除电机故障对于延长电机寿命、保证生产运行具有重要意义。
电机故障诊断是电机维护的重要内容，可以通过振动分析、红外热像仪、超声波检测等工具和方法来对电机进行检测。
本章将介绍电机故障的常见原因、诊断方法以及维护保养的技巧。
能源消耗是现代社会面临的一个严重问题，提高电机的能源利用效率对于节约能源、减少环境污染具有重要意义。
《电机与拖动基础》教学大纲
山西大同大学工学院《电机与拖动基础》教学大纲大纲适用：自动化专业、电气工程及自动化等相关专业总学时：80学时，4学分编写：机电工程系执笔：王官升一、大纲说明（一）课程的性质和任务本课程是自动化专业、电气工程及自动化等相关专业的一门专业技术基础课，其任务是使学生掌握电机的基本结构、工作原理和性能参数，电力拖动系统的各种运行方式、动静态性能分析以及电机选择和实验方法，电力拖动系统的基本理论，计算方法；同时要求掌握基本的实验方法和操作技能以及常用电气仪表（器）的使用。
为进一步学习“电力电子拖动自动控制系统”、“PLC控制系统”等课程准备必要的基础知识。
（二）本课程与其它课程的关系学习本课程必须具备“电路原理”或“电工基础”课程的基本知识。
三、教学内容及基本要求绪论第一章电机的基本原理第一节电磁感应掌握电磁感应定律及物理意义第二节机电能量转换基本原理了解磁路的基本概念和分析方法第三节电机的基本结构与工作原理掌握电机的基本原理和结构第四节电机的能量损耗与发热理解电机的能量损耗与发热过程第二章电力拖动系统的动力学基础第一节电力拖动系统的运动方程掌握电力拖动的系统的运动方程，并能熟练运用于电力拖动系统的分析和研究第二节生产机械的负载转矩特性了解生产机械的负载特性，掌握各种负载特性的特点第三节电力拖动系统的稳态分析——稳定运行的条件掌握电力拖动系统的稳态分析方法，并能用于分析电力拖动系统的稳定问题第四节电力拖动系统的动态分析——过渡过程分析第五节多轴系统电力拖动系统的简化第三章直流电机原理第一节直流电机工作原理及结构掌握直流电机的基本原理和结构第二节直流电机电枢绕组磁场掌握直流电机的电枢绕组和磁场的磁通分布第三节电枢绕组感应电动势和电磁转矩掌握感应电动势和电磁转矩的计算方法第四节直流电机的基本方程和工作特性了解直流电机的基本方程和工作特性第四章直流电动机拖动基础第一节直流电动机机械特性分类第二节他励直流电动机的机械特性了解他励直流电动机的机械特性第三节他励直流电动机的起动了解他励直流电动机的起动第四节他励直流电动机的调速掌握他励直流电动机的调速指标、方法、方式与负载类型第五节他励直流电动机的制动了解他励直流电动机的制动第六节他励直流电动机的四象限运行第五章变压器第一节变压器的用途、结构及铭牌掌握变压器的基本原理与结构第二节变压器的空载运行和负载运行了解变压器的空载运行和负载运行第三节变压器的等效电路和参数测定掌握变压器的等效电路和参数测定第四节变压器的运行特性了解变压器的运行特性第五节三相变压器掌握三相变压器的结构特点第六节其它用途的变压器第六章交流电机的旋转磁场理论第一节电枢绕组的磁动势了解电枢绕组的磁动势第二节旋转磁场的形成和特点理解旋转磁场的形成和特点第三节交流电机的主磁通和漏磁通理解交流电机的主磁通和漏磁通第七章异步电机原理第一节概述第二节三相异步电动机的结构及工作原理掌握异步电机的结构和运行方式第三节异步电动机转子静止时的电磁关系掌握异步电动机的电磁关系第四节异步电动机转子旋转时的电磁关系理解异步电动机的功率关系，转矩的关系第五节对称运行的等值电路及相量图第六节负载运行的功率和转矩第七节异步电动机负载运行的功率和转矩第八节三相异步电动机的工作特性了解异步电机的工作特性第八章同步电动机的原理第一节同步电动机的结构和工作原理掌握同步电动机的结构和基本工作原理第二节同步电动机电压方程式和相量图第三节同步电动机电压平衡方程式和相量图能掌握同步电动机的电压方程和相量图第四节同步电动机功率方程功角特性理解同步电机的功率方程和功角特性第五节同步电动机的功率因数及U形曲线理解同步电动机的功率因数调节和U形曲线第八章交流电机拖动基础第一节异步电动机的机械特性理解异步电动机的机械特性第二节异步电动机的起动掌握异步电动机的起动方式第三节异步电动机的调速了解异步电动机的调速方法第四节异步电动机的制动了解异步电动机主要的三种制动方法第十章电力拖动系统电动机的选择第一节电动机的型号和铭牌参数理解电动机的型号和铭牌参数第二节电动机的绝缘等级与工作制分类了解电动机的绝缘材料及工作制分类第三节不同工作制下电动机的功率选择了解电动机不同工作制下的功率选择第四节电动机额定数据的选择理解电动机的额定数据第十一章特种电机第一节单相异步电动机掌握单相异步电动机的工作原理及分类第二节磁阻式同步电动机了解磁阻式同步电动机的工作原理、基本结构与起动问题第三节磁滞式同步电动机了解磁滞同步电动机的基本结构及工作原理第四节步进电动机了解步进电动机的基本结构及工作原理第六节直线电动机了解直线电动机的基本结构及工作原理。
电机与拖动基础课程设计
电机与拖动基础课程设计课程概述该课程是针对电机及拖动基础的学生所设计的。
本课程将介绍电机的基本原理、类型及其工作原理，并介绍与电机相关的拖动技术及相关软件和工具。
本课程的目的是培养学生对电机的理解及掌握拖动技术，以应用到实际生产中。
课程教学目标1.掌握电机的基本原理及种类。
2.了解电机的工作原理及其在实际应用中的作用。
3.掌握各种拖动技术及其应用。
4.了解相关软件和工具。
课程内容第一章：电机基础1.1 电机介绍1.2 电机的基本原理1.3 电机的种类1.4 电机的工作原理第二章：电机的应用2.1 电机在实际应用中的作用2.2 电机控制系统2.3 电机相关的软件和工具第三章：拖动技术3.1 拖动系统的基本原理3.2 拖动技术的种类3.3 软件和工具的应用第四章：课程设计4.1 实验要求及目的4.2 实验内容及步骤4.3 实验结果分析课程教学方法该课程采取理论教学与实验相结合的方式。
理论教学主要通过教师讲解、课件演示、教材阅读等方式进行；实验教学主要通过实际操作、实验报告等方式进行。
教师将在课程结束前定期进行课程复习与知识点测试。
实验器材和材料1.电机控制器2.电机及驱动器3.拖动器材评分标准1.实验报告 40%2.期末考试 40%3.平时表现 20%总结该课程旨在使学生掌握电机及拖动技术的基本概念，以应用于实际的生产过程中。
在本课程中，我们将介绍电机的基本原理、种类及其应用。
拖动技术将在第三章中进行介绍，并在第四章中设置实验来进行实践操作。
我们期望学生在本课程中获得丰富的知识，掌握实践技巧，为未来的学习和工作奠定坚实的基础。
第1章直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机电枢绕组简介 1.3 直流电机的电枢反应 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.5 直流电机的换向 1.6 直流发电机 1.7 直流电动机
思考题与习题
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
测速
电源
励磁机 伺服
第1章 直流电机
合成磁势曲线
饱和时磁阻 不为常数不 能简单叠加
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bx
主磁场的 磁通密度 分布曲线
B0 x
Bax
不饱和两条曲线逐点叠 加后得到负载时气隙磁 场的磁通密度分布曲线
物理中性线偏离几何中性线
第1章 直流电机
二、当电刷不在几何中性线上时
电刷从几何中性线偏 移 角，电枢磁动势 轴线也随之移动 角，如图(a)(b)所示。
第1章 直流电机
1.1.1 直流电机的主要结构
第1章 直流电机
直流电机截面图
第1章 直流电机
直流电机主磁极
第1章 直流电机
换向极
换向极是安装 在两相邻主磁 极之间的一个 小磁极，它的 作用是改善直 流电机的换向 情况，使电机 运行时不产生 有害的火花。
第1章 直流电机
电刷装置
电刷装置—— 电刷装置是电 枢电路的引出 （或引入）装 置
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运 行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载 运行；运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载 运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使 用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此 时电机的运行效率、工作性能等比较好。
第1章 直流电机
第1章 直流电机
永磁同步电机的基本知识和结构
WORD 文档可编辑技术资料 专业分享第一章永磁同步电机的原理及结构1.1永磁同步电机的基本工作原理永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。
在异步启动的研究阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主要原因是其在异步转矩、永磁发电制动转矩、矩起的磁阻转矩和单轴转由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。
在起动过程中，质的转矩，只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的，其他的转矩大部分以制动性质为主。
在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速的超调现象。
但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。
1.2永磁同步电机的结构永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。
一般来说，永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。
和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。
由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式、面贴式以及插入式，如图1.1所示。
永磁同步电机的运行性能是最受关注的，影响其性能的因素有很多，但是最主要的则是永磁同步电机的结构。
就面贴式、插入式和嵌入式而言，各种结构都各有其各自的优点。
图1-1面贴式的永磁同步电机在工业上是应用最广泛的，其最主要的原因是其拥有很多其他形式电机无法比拟的优点，例如其制造方便，转动惯性比较小以及结构很简单等。
第1章 电机的基本原理 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
第一章电机的基本原理习题解答：1、何为相对磁导率？答：材料的磁导率定义为该位置处的磁通密度与磁场强度之比，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。
根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料。
非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率μ0相同，为4π⨯10-7H/m。
铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。
由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率μr来表征材料的导磁性能，μr为材料的磁导率与真空磁导率的比值。
2、磁路的磁阻如何计算？答：磁路的磁阻可用公式R m=L/(μA)计算，其中L为磁路的长度，单位为m，μ为材料的磁导率，单位为H/m，A为磁路的截面积，单位为m2。
从公式可以看出，磁路的磁阻主要取决于磁路的几何尺寸和材料的磁导率，大小上与磁路长度成正比，与磁路的截面积和磁导率成反比。
3、叙述磁路与电路的类比关系。
答：从电路和磁场的方程上看，两者形式上非常相似。
电路和磁路的类比关系可用下表表示：4、为什么希望磁路中的空气隙部分尽可能小？答：与磁路中铁磁材料相比，空气的磁导率小得多，如果磁路中的气隙部分长度增加，使得磁路的总磁阻大大增大，要想产生同样大小的磁通，需要的磁动势大大增加。
5、何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：铁磁材料包括铁、镍、钴及它们的合金、某些稀土元素的合金和化合物、铬和锰的一些合金等。
根据铁磁材料的磁化过程可知，当铁磁材料放置到磁场中之后，磁场会显著增强，表现为铁磁材料的导磁能力更强，因此磁导率大。
6、何为铁磁材料的饱和现象和磁滞现象？答：将未磁化的铁磁材料置于外磁场中，当磁场强度很小时，外磁场只能使少量磁畴转向，磁通密度增加不快，此时磁导率 较小；随着外磁场的增强，大量磁畴开始转向，磁通密度增加很快，磁导率很大；当外磁场增大到一定程度时，大部分磁畴已经转向，未转向的磁畴较少，继续增大外磁场时，磁通密度增加缓慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为饱和。
1.1直流电机的工作原理和结构
2
§1-1 直流电机的工作原理和结构
一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。
14
§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。
电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
12
（3）换向极
§1-1 直流电机的工作原理和结构
换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲
换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置
电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流和结构
（3）换向器 换向器的作用是
在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
16
§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
第一章双馈电机的工作原理
第⼀章双馈电机的⼯作原理第⼀章双馈电机的基本⼯作原理设双馈电机的定转⼦绕组均为对称绕组，电机的极对数为p ，根据旋转磁场理论，当定⼦对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的⽓隙中形成⼀个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速1n 称为同步转速，它与电⽹频率1f 及电机的极对数p 的关系如下：pf n 1160=（1-1）同样在转⼦三相对称绕组上通⼊频率为2f 的三相对称电流，所产⽣旋转磁场相对于转⼦本⾝的旋转速度为：pf n 2260=（1-2）由式1-2可知，改变频率2f ，即可改变2n ，⽽且若改变通⼊转⼦三相电流的相序，还可以改变此转⼦旋转磁场的转向。
因此，若设1n 为对应于电⽹频率为50Hz 时双馈发电机的同步转速，⽽n 为电机转⼦本⾝的旋转速度，则只要维持常数==±12n n n ，见式1-3，则双馈电机定⼦绕组的感应电势，如同在同步发电机时⼀样，其频率将始终维持为1f 不变。
常数==±12n n n（1-3）双馈电机的转差率11n n n S -=，则双馈电机转⼦三相绕组内通⼊的电流频率应为：Sf pn f 12260==（1-4）公式1-4表明，在异步电机转⼦以变化的转速转动时，只要在转⼦的三相对称绕组中通⼊转差频率（即S f 1）的电流，则在双馈电机的定⼦绕组中就能产⽣50Hz 的恒频电势。
所以根据上述原理，只要控制好转⼦电流的频率就可以实现变速恒频发电了。
根据双馈电机转⼦转速的变化，双馈发电机可有以下三种运⾏状态：1. 亚同步运⾏状态：在此种状态下1n n <，由转差频率为2f 的电流产⽣的旋转磁场转速2n 与转⼦的转速⽅向相同，因此有12n n n =+。
2. 超同步运⾏状态：在此种状态下1n n >，改变通⼊转⼦绕组的频率为2f 的电流相序，则其所产⽣的旋转磁场的转速2n 与转⼦的转速⽅向相反，因此有12n n n =-。
3. 同步运⾏状态：在此种状态下1n n =，转差频率02=f ，这表明此时通⼊转⼦绕组的电流频率为0，也即直流电流，与普通的同步电机⼀样。
第一章.直流电机
直流电机的基本结构总结
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
1－3 直流电机分类－励磁方式
他励
串励
I Ia I Ia I f
并励
I Ia I f
注： I ：电源输入电流； I a ：电枢电流； I f ：励磁电流
复励
4
5
6 S7
8
9
10 N11
12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。
• 并联支路数等于磁极数， 2a=2p;
• 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为 零， 绕组内部无环流；
电刷位置对电枢反应的影响
1. 交轴磁势
与主极轴线正交的轴线通常称为交轴 与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 交轴电枢反应
N
S
主极产生磁场的磁密波形
电枢绕组产生磁场的磁密波形
Fax
1 2
( Nia
Da
2x)
Bax
0
Fax
合成磁场的磁密波形
3 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
n
N：总导体数 Ce：电势常数
电枢电势的认识
Ea
pN 60aLeabharlann nCe n
对电枢电势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢电势(V)正比于每极 磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分布无关。
(完整版)永磁同步电机的原理和结构
WORD文档可编辑第一章永磁同步电机的原理及结构1.1永磁同步电机的基本工作原理永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。
在异步启动的研究阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主要原因是其在异步转矩、永磁发电制动转矩、由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用起的磁阻转矩和单轴转矩下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。
在起动过程中，质的转矩，只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的，其他的转矩大部分以制动性质为主。
在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速的超调现象。
但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。
1.2永磁同步电机的结构永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。
一般来说，永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。
和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。
由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式、面贴式以及插入式，如图1.1所示。
永磁同步电机的运行性能是最受关注的，影响其性能的因素有很多，但是最主要的则是永磁同步电机的结构。
就面贴式、插入式和嵌入式而言，各种结构都各有其各自的优点。
图1-1面贴式的永磁同步电机在工业上是应用最广泛的，其最主要的原因是其拥有很多其他形式电机无法比拟的优点，例如其制造方便，转动惯性比较小以及结构很简单等。
第1章 直流电机的结构与工作原理
讲稿No 1讲稿No 2讲稿No 3讲稿No 4技术课将起到很大的帮助。
本课程的主要内容是结合电机的基本结构，介绍电机的基本工作原理，分析电机内部的电磁关系和规律，在定性分析的基础上，根据电磁定律导出电机各电、磁量的关系，对电机进行定量分析。
最后，应用基本理论，分析一些运行中遇到的问题，从而找出处理方法。
5. 学习本课程应注意的几点根据本课程的性质和特点，学习时应注意以下几点：(1) 要注意理论联系实际。
在理论学习时，要联系电机的结构和所发生的电磁或机械运动现象进行分析，把理论知识应用于实际问题的分析中，不能只满足于表面的理解。
(2) 应抓住重点，深刻理解基本概念和基本理论，注意区别各类电机的同、异点。
善于掌握规律，学会综合分析，解决各种问题。
(3)教案用纸No 5讲 稿No 61、定子定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组成。
（1）主磁极白银矿冶职业技术学院讲稿No 7）电刷装置白银矿冶职业技术学院讲稿No 8电刷的作用是：与换向器配合引入、引出电流。
（4）机座和端盖机座的作用是固定主磁极等部件，同时也是磁路的一部分。
白银矿冶职业技术学院讲稿No 9量电机中，气隙为0.5～3mm。
其大小对电机性能有很讲稿No10当原动机驱动电机转子逆时针旋转180°后，导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。
白银矿冶职业技术学院讲稿No 11左向右。
该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。
当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到下图所示位置时，原N极性下导体ab极下，受力方向极下导极下，受力方向从右向左。
该电白银矿冶职业技术学院教案用纸No12讲稿No 13白银矿冶职业技术学院讲稿No 14电枢实际槽数。
叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元件端接部分的上面，整个绕组1.2.2 电枢绕组的节距．极距极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离πZD白银矿冶职业技术学院讲稿No 15白银矿冶职业技术学院讲稿No 16讲稿No 17、单叠绕组的并联支路图画出元件的连接及有关的换向片和电刷，就成了绕组的并联支路图。
电机及电力拖动课程《教案》
电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念1.1 电机的定义与分类1.2 电机的工作原理1.3 电机的性能参数1.4 电机的优缺点分析第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用实例第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用实例第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本原理4.2 电力拖动系统的分类4.3 电力拖动系统的性能分析4.4 电力拖动系统的应用实例第五章：电机与电力拖动的控制技术5.1 电机控制技术的基本概念5.2 电机控制技术的分类5.3 电机控制技术的应用实例5.4 电机控制技术的发展趋势第六章：电机的设计与制造6.1 电机设计的基本原则6.2 电机参数的计算与选择6.3 电机制造工艺及流程6.4 电机性能的测试与检测第七章：电机故障诊断与维修7.1 电机故障的类型及原因7.2 电机故障诊断的方法7.3 电机维修的基本工艺7.4 电机故障案例分析与维修实例第八章：电力电子技术在电机控制中的应用8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子变换器及其控制8.3 电力电子技术在电机调速中的应用8.4 电力电子技术在电机节能中的应用第九章：电机及电力拖动的保护与节能9.1 电机保护的原理与方法9.2 电机保护装置及其应用9.3 电力拖动的节能技术9.4 电机节能案例分析与应用第十章：电机及电力拖动在现代工业中的应用10.1 电机及电力拖动在制造业中的应用10.2 电机及电力拖动在交通运输中的应用10.3 电机及电力拖动在电力系统中的应用10.4 电机及电力拖动在新能源领域的应用重点解析本教案涵盖了电机及电力拖动课程的十个章节，全面介绍了电机的基本概念、结构、工作原理、性能参数、优缺点、控制技术、设计制造、故障诊断与维修、保护与节能以及在现代工业中的应用等方面的知识。
《电机与拖动》第1章 直流电机的结构和工作原理
直 流 电 机 的 组 成
作
用：产生感应电动势和电磁转 矩，实现能量的转换
12
1.2
直流电机的结构和工作原理
图1-3 直流电机的结构图 a）直流电机的结构 b）轴端剖面图 1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-刷架 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向极 10-端盖
13
1.2
1、定子
30
1.2
3．励磁方式
直流电机的结构和工作原理
励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。
图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励
31
1.2
直流电机的结构和工作原理
三、直流电机的工作原理
1．直流发电机的基本工作原理
当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据 电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势， 其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下， 产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势 从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之， 当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势
图1-8 线圈在槽内的放置示意图 1-上层有效边 2、5-端接部分 3-下层有 效边 4-线圈尾端 6-线圈首端
20
1.2
直流电机的结构和工作原理
绕组联接如图1-9所示。
y1
--极距，就是一个磁极在电枢表面的空间距离，其计算是： --第一节距
yk
--换向器节距
y2
Z 2p
--第二节距
y
--合成节距
冒烟（是否冒烟）
34056《电机与拖动基础(第2版)》汤天浩(习题解答)2
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
答：电与磁存在三个基本关系，分别是（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。
这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。
（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l以及通电电流i 成正比，即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电动机的工作原理
电动机的工作原理标题：电动机的工作原理引言概述：电动机是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各种领域，如工业生产、交通运输和家用电器等。
了解电动机的工作原理对于提高其效率和性能至关重要。
一、电动机的基本构成1.1 电动机的主要组成部份包括定子、转子和电刷等。
1.2 定子是由绕组和铁芯组成，绕组上通有电流，产生磁场。
1.3 转子是通过机电轴转动，与定子的磁场相互作用产生力。
二、电动机的工作原理2.1 当电流通过定子绕组时，产生磁场，称为主磁场。
2.2 转子受到主磁场的作用，产生感应电动势，导致转子转动。
2.3 转子的运动引起定子磁场的变化，产生感应电流，使转子受到电磁力的作用，继续转动。
三、电动机的工作过程3.1 电动机启动时，电流通过定子绕组，产生主磁场。
3.2 主磁场与转子相互作用，使转子开始转动。
3.3 转子转动后，感应电动势产生，继续推动转子旋转。
四、电动机的运行特点4.1 电动机具有高效率、低噪音和可靠性等优点。
4.2 电动机的速度和扭矩可以通过调节电流大小来控制。
4.3 电动机的运行过程中，需要保持良好的散热条件，避免过热损坏。
五、电动机的应用领域5.1 电动机广泛应用于工业生产中的机械设备和生产线。
5.2 电动机在家用电器中扮演着重要角色，如洗衣机、冰箱和空调等。
5.3 电动机也被广泛应用于交通运输工具，如汽车、火车和飞机等。
结论：电动机作为一种将电能转化为机械能的装置，在各个领域都有着重要的应用。
了解电动机的工作原理有助于我们更好地掌握其运行规律，提高其效率和性能，推动电动机技术的不断发展和创新。
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2）用安培环路定律
磁场强度 磁动势 励磁电流
U Hdl
磁场强度H沿任一闭合路径L的l 线积分等于该回路所包围的总电流即：
k
l Hdl Ii i 1
电流的方向与闭和路径方向符合右手螺旋关系取正号，反之为负.
如右图所示，i2为正，i1、i3为负。
l H dL i2 i1 i3
若沿回路L，磁场强度H处处相等， 且闭合回路所包围的总电流是由通有电流I 的N匝线圈提供，则上式可写成：
T Bilr
二、磁路及其基本定理
1、磁路
磁路：磁通流过的路径。 在工程上为了得到较强的磁场，广泛的利用了铁磁物质，在电机，变压器 等设备中应用铁磁物质制成一定的形状,人为的构成磁通的路径，使磁场主 要在这部分空间内分布，下图分别为变压器和直流电机的磁路。
这样就把分布在整个空间的磁场问题，简化为局限在一定 范围内的磁路问题，即转化为磁路问题。
e d
dt
若磁场由交流电流产生，则磁通随时间变化，所产生的电 动势称为变压器电动势。
若通过线圈的磁通不随时间变化，但线圈与磁场之间有相 对运动，也会引起线圈磁链的变化，所产生的电动势称为运动 电动势。
e Blv
方向由右手定则判定
5、电磁力与电磁转矩
F Bli
方向由左手定则判定
在旋转电机中，若载流导体位于转子上，则其所受的电磁力 乘以导体与旋转轴中心线之间的距离r（通常为转子半径）， 就是电磁转矩，即
BA HB
F Ni HL B L L来自 ANi FL A
Rm
(a) 电感
(b)其等效磁路
电抗器及其等效磁路
F Rm
Rm
l
A
磁阻
F Rm
上式称为 磁路的欧姆定律，与电路欧姆定律形式上相似。
注：Rm与电阻R对应，两者的计算公式相似，但铁磁材料的 磁导率不是常数，所以Rm不是常数。
•
0 =410-7H/m
• 铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是
非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。由于材料的磁导率
变化范围很大，常采用相对磁导率r来表征材料的导磁性能，
r为材料的磁导率与真空磁导率的比值
r
0
2、磁通与磁通连续性定理
磁通：通过磁场中某一面积A的磁力线数，用表示
BdA
A
在图1-1所示的均匀磁场中， 穿过面积A的磁通为
BAcos
图1-1 磁通
磁通连续性定理：由于磁力线是闭合的，对于任何一个闭 合曲面，进入该闭合曲面的磁力线数应等于穿出该闭合曲面的 磁力线数。若规定磁力线从曲面穿出为正、进入为负，则通过 闭合曲面的磁通恒为零。
3、磁动势及安培环路定理 磁场强度H沿任一路径L的线积分定义为该路径上的磁压降即：
解 ：本题可用磁路的欧姆定律或安培环路定律求解。 1）用磁路的欧姆定律
磁通量
BA 1 9 104 9 104Wb
磁阻
Rm
l
Fe A
5000
4
0.3 10 7
9 10 4
A Wb
5.310 4
A Wb
磁动势 F Rm 9 10 4 5.3 10 4 A 47.7 A
励磁电流 i F 47.7 9.54 102 A N 500
第一章 电机的基本原理
主要内容：磁路基本定律，铁磁材料及电感和磁场储能 。
第一节 磁场与磁路 第二节 铁磁材料的特性 第三节 电感和磁场储能
1-1 磁场与磁路
一、与磁场有关的基本概念
1、磁感应强度、磁场强度和磁导率
磁场是由电流（运动电荷）或永磁体在其周围空间产生的一 种特殊形态的物质，可用磁感应强度和磁场强度来表征其大小和 方向。
在电机和变压器中常把线圈绕在铁心上，当线圈中有电流通过时， 在其周围就会产生磁场。两者的关系用右手螺旋法则联系起来。
用直流励磁 磁路中磁通恒定 直流磁路 直流电机 用交流励磁 磁路中磁通交变 交流磁路 变压器、感应电机
若铁心上绕有通有电流I的N匝线圈，铁心的截面积为A， 磁路的平均长度为L，材料的导磁率为μ，不计漏磁通，且各 截面上的磁通密度为均匀并垂直于各截面则：
磁感应强度B: 通以单位电流的单位长度导体在磁场中所受 的力，是矢量，单位为特斯拉（T），也称为磁通密度
磁场强度H：是矢量，单位为：安每米（A/m），与磁感应强 度之间满足
B＝H
：磁导率 决定于磁场所在点的材料特性，单位为：亨每米
（H/m）。
• 根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料
• 非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率0相同
I
Rm R F E
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn串联，则等效磁阻为
Req Rm1 Rm2 ... Rmn
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn并联，则等效磁阻为
Req
1 Rm1
1 1 ... Rm2
1 Rmn
磁阻的倒数称为磁导，用表示
A
L
物理量
名称
符号
Φ：磁通 韦伯 （Wb）
如同电流流过的路径称为电路一样。这种磁通所通过的 路径称为磁路。
磁路的基本组成部分是磁动势源和磁通流过的物体，磁 动势源为永磁体或通电线圈。
产生磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈，其电流称 为励磁电流（或激磁电流）
由于铁磁材料的导磁性能比空气好的多，所以绝大部分 磁通在铁心中通过，这部分磁通称为主磁通。经过空气隙闭 合的磁通为漏磁通。
HL=Ni
上式中闭合路径所包围的电流数称为磁动势，用F表示， 单位为A。通常称磁路的磁压为该磁路所需的磁动势。
4、磁链与电磁感应定律
处于磁场中的一个N匝线圈，若其各匝通过的磁通都相同， 则经过该线圈的磁链为
N
当线圈中的磁链发生变化时，线圈中将产生电动势，称 为感应电动势。感应电动势的大小与磁链的变化率成正比
F：磁势
安
（A）
H：磁场强度 安/米 （A/m）
B：磁通密度 韦伯/米2（Wb/m2）
特拉斯 （T）
Rm：磁阻 安/韦伯（ A/Wb）
换算关系 1韦伯=108麦克斯韦
1安/米=4 ×10-3奥斯特 1T（特拉斯）=1 Wb/m2
1韦伯/米2=104高斯
例：有一闭合的铁心磁路，铁心的截面积 A 9104 m2 ，磁路的平 均长度L=0.3m ，铁心的磁导率 Fe 5000 0 ,套装在铁心上的励磁 绕组为 500 匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度时所需的励磁磁 动势和励磁电流。（ 0 4 10 ） 7