电机学(华中科技大学出版社)
电机学课程教学大纲-求索学堂
《电机学（二）》课程教学大纲课程中文名称：电机学课程英文名称：Electric Machines课程编号：C1216应开课学期：5学时数：28+4学分数：2先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路原理》等适用专业：电气工程及其自动化等课程类型：专业核心课、学位课使用教材：辜承林、陈乔夫、熊永前主编；电机学(第三版)，华中科技大学出版社。
开课单位：电气与新能源学院一、课程性质本课程是电气工程及其自动化等专业的一门重要专业技术基础课程,是专业核心课和必修学位课。
本课程的特点是理论性、关联性、分析性强，概念、公式多，与工程实际联系密切。
通过本课程学习，让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，为进一步学习电力系统专业课和从事电力系统行业打下坚实的基础。
二、教学目标1、掌握电机学（二）的研究内容、基本理论知识和分析方法及电机学与相关学科的关系，用以解决复杂工程问题。
支撑指标点1.3 。
2、熟悉直流和异步电机的基本结构，掌握其基本理论知识和基本电磁关系的分析；使学生熟悉和理解这两种电机的运行原理，掌握其运行性能的评判。
支撑指标点2.1 。
3、通过电磁关系的分析，获得这两种电机的电压电流方程，把物理模型转换成电路模型，进而获得其数学模型，这样提升学生识别、表达电气工程问题的能力。
支撑指标点2.1，2.5 。
4、能够分析出异步电机、直流电机运行的要求和应满足的条件，也能分析启动、调速和制动这样一些实际工程问题，进而分析其在电力系统中的应用性能。
支撑指标点2.1，2.5 。
5、通过这两种电机实验，培养学生掌握其基本实验技能，提高学生的动手能力，加强学生团队合作能力；提升学生实验数据采集、分析处理和获得有效结论的能力；培养学生写好实验报告的能力。
支撑指标点4.2，4.3,4.4 。
三、教学内容、学时安排和基本要求第一章绪论（6学时）1、教学内容（1）了解本课程的性质和任务；了解本课程的主要内容、学习方法；了解本课程的教学和考试大纲。
电机学华中科大课件-Ch
电动车
电动车的驱动系统主要由电机 、电池和控制单元组成，电机 是其中的核心部件。
风能发电
风力发电机中的发电机部分就 是一种特殊的电机，将风能转 化为电能。
家用电器
家用电器如洗衣机、电冰箱等 都使用电机作为驱动元件，实
现各种功能。
电机学的发展历程
早期发展
现代发展
电机学的发展可以追溯到19世纪初， 当时人们开始研究利用磁场和电流相 互作用产生力的原理，发明了各种类 型的电机。
03
如电机无法启动、转速异常、过热等，需要根据具体故障现象
排查原因并采取相应的处理措施。
04
CATALOGUE
交流电机
交流电机的基本原理
交流电机的基本工作原理
基于电磁感应原理，当电流在导线中变化时 ，会产生磁场，进而产生转矩使电机旋转。
交流电机的种类
分为异步电机和同步电机两大类，其中异步电机又 可以分为鼠笼式和绕线式两种。
风力发电机组中的发电机 是核心部件，随着技术的 进步，大型永磁风力发电 机组成为主流。
太阳能发电
太阳能光伏发电系统中， 电机通常用于驱动直流或 交流发电机，将太阳能转 化为电能。
新能源汽车
新能源汽车中的电机驱动 系统是关键技术之一，高 性能永磁同步电机成为主 流选择。
电机技术的未来展望
智能化控制
随着物联网、云计算等技术的发 展，电机将实现更加智能化的控 制和管理，提高能源利用效率和 系统稳定性。
随着科技的不断进步，电机学在20世 纪得到了快速发展。电力电子技术、 控制理论和计算机技术的进步为电机 的设计和控制提供了新的方法和手段 。
未来展望
随着环保和能源问题的日益突出，电 机学的发展将更加注重高效节能和可 再生能源的应用。新型电机的研发和 应用将更加广泛，如永磁同步电机、 开关磁阻电机等。同时，随着智能化 和互联网技术的发展，电机的智能化 和远程控制也将成为未来的发展趋势 。
华中科技大学版【电机学】(第三版)电子讲稿【第二章】
第二章：变压器主要内容：变压器的工作原理，运行特性，基本方程式等效电路相量土，变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。
2-1变压器的工作原理本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理，基本结构和额定值。
一、 基本结构变压器的主要部件是铁心和绕组，它们构成了变压器的器身。
除此之外，还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。
主要介绍铁心和绕组的结构。
1、铁心变压器的铁心既是磁路，也是套装绕组的骨架。
铁心分：心柱：心柱上套装有绕组。
铁轭：形成闭合磁路为了减少铁心损耗，通常采用含硅量较高，厚度为0.33mm 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
铁心结构的基本形式分心式和壳式两种心式：铁轭靠着绕组的顶面和底面。
而不包围绕组侧面，见图2-2特结构较为简单，绕组的装配及绝缘也较为容易，所以国产变压器大多采用心式结构。
（电力变压器常采用的结构）壳式：铁轭不仅包围顶面和底面，也包围绕组的侧面。
见图2-3，这种结构机械强度较好，但制造工艺复杂，用材料较多。
铁心的叠装分为对接和叠接两种对接：将心柱和铁轭分别叠装和夹紧，然后再把它们拼在一起。
工艺简单。
迭接：把心柱和铁轭一层一层的交错重叠，工艺复杂。
由于叠接式铁心使叠片接缝错开，减小接缝处的气隙，从而减小了励磁电流，同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高，多采用叠接式。
缺点：工艺上费时2、绕组绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
接入电能的一端称为原绕组（或一次绕组）输出电能的一端称为付绕组（或二次绕组）一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组，低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。
因为不计铁心的损耗，根据能量的守恒原理S I U I U ==2211 （s 原付绕组的视在功率）电压高的一端电流小所以导线细从高低压绕组的相对位置来看，变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类同心式：高低压绕组同心的套在铁心柱上。
电机学华中科大课件Ch42课件
y1
π) 2
2( NcEc1)k y1
Y.Q.Xiong 2006-5 《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——电动势
4
3. 线圈组电动势与分布系数
sin q1
Eq1
qE y1
q sin
2
1
qEy1kq1
2
分布系
数
sin q1
kq1
q sin
2
1
2
★ kq1≤1 ★ 对于集中绕组（q=1）
kq1=1
(星形联接)
(三角形联接)
③ 采用短距绕组
采用节距
y1
可以消除次谐波
④ 采用分布绕组
例如：当q＝6时，kq1=0.9561， kq3=0.6440，kq5=0.1927。
Y.Q.Xiong 2006-5 《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——电动势
12
Y.Q.Xiong 2006-5 《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——电动势
5
4. 相电动势与绕组系数
✓ 相电动势等于并联支路的支路电动势。
✓ 每条支路所串联的各线圈组的电动势都是同大小、同相 位，可以直接相加。
✓ 对于单层绕组，每相有p个线圈组，每条支路有p/a个线 圈组；对于双层绕组，每相有2p个线圈组，每条支路有 2p/a个线圈组。
✓ 基波相电动势有效值Eφ1为
E1
p a
Eq1
4.44
f
2p a
Eq1
4.44
f
pqNc a
k y1kq1Φ1
2
pqNc a
k y1kq1Φ1
(单层绕组) (双层绕组)
Y.Q.Xiong 2006-5 《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——电动势
《电机学》华中科技大学出版社课后答案
第三章变压器3． 1变压器有哪几个主要部件？各部件的功能是什么？变压器的主要部件:铁心 : 磁路 , 包括芯柱和铁轭两部分绕组:电路油箱 : 加强散热，提高绝缘强度套管 : 使高压引线和接地的油箱绝缘3．2变压器铁心的作用是什么？为什么要用厚0.35mm 、表面涂绝缘漆的硅钢片制造铁心？变压器铁心的作用是磁路. 铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁耗, 用涂绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心, 可以大大减小铁耗.3． 3为什么变压器的铁心和绕组通常浸在变压器油中？因变压器油绝缘性质比空气好，所以将铁心和绕组浸在变压器油中可加强散热和提高绝缘强度 .3． 4变压器有哪些主要额定值？一次、二次侧额定电压的含义是什么？额定值I1N, I 2N,U1N, U2N, S N, f NU U 1N :一次绕组端子间电压保证值2 N :空载时 ,一次侧加额定电压,二次侧测量得到的电压3． 5 变压器中主磁通与漏磁通的作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们的作用的？主磁通:同时交链一次，二次绕组,但是能量从一次侧传递到二侧的媒介,使E1N1k ,实现变压功能E2N2漏磁通 :只交链自身绕组 , 作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通 ,E1和二次电压 U2的变化,以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用Z m反应磁通的作用,用x1, x2反应漏磁通的作用3． 6电抗X1、X k、X m的物理概念如何？它们的数据在空载试验、短路试验及正常负载运行时是否相等？为什么定量计算可认为Z k和 Z m是不变的？Z k的大小对变压器的运行性能有什么影响？在类变压器Z k的范围如何？x1:对应一次绕组的漏磁通,磁路的磁组很大，因此x1很小,因为空气的磁导率为常数,∴ x1为常数x k x1x2叫短路电抗x m:对应于主磁通,主磁通所走的磁路是闭合铁心,其磁阻很小 ,而电抗与磁阻成反比,因此x m很大.另外,铁心的磁导率不是常数,它随磁通密度的增加而变小，磁阻与磁导率成反比,所以励磁电抗和铁心磁导率成正比由于短路时电压低,主磁通小，而负载试验时加额定电压，主磁通大，所以短路试验时x m比空载试验时的 x m大.正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同,即负载运行时的励磁电抗与空载试验时基本相等，x1, x k在空载试验 ,断路试验和负载运行时 ,数值相等 ,ZK U K叫短路阻抗Z K R K j X K( 1R2R)( j1 x是常数∴不变 (R1,R2随温I K2x)度变化 )Z m E1 4.44 fN1 m 2 fN21(见背面 ) I02I 0N1R m3．7为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？铁心不饱和时,空载电流与成正比,如感应电势成正弦,则也为正弦变化，∴i0也为正弦铁心饱和时 : i为尖顶波,见P图 3.801233． 8试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？一次电流 I产生的磁动势 F和二次电流 I2产生的磁动势F共同作用在磁路上，等于磁通112乘磁组 ,即F1F2m R m其中是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的R m很小，而 R m0,则F1F20,即F1F2这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小相等，方向相反，二次电流增大时,一次电流随之增大 .当仅考虑数量关系时 ,有N1I1N2I 2即kI1I2或I1I2∴利用磁动势平衡的概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一 ,二次电流之比和他们的匝数成反比 .3．9为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？P02P Fe空载时I0很小，∴解：P Fe∵空载损耗 P0 mI 0 R1 mI02R1可忽略∴P0P FeP k P c u∵ P k Pcu P Fe∵短路试验时外施电压U k很小,∴很小 ,I 0很小∴铁耗很小 ,可忽略铁耗 ,P k Pcu负载时 P Fe：与空载时无差别，这是因为当f不变时， P Fe B22E2U 2负载与空载时一次绕组侧施加的电压基本不变，∴P Fe基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密略低，铁耗略少些P cu：如果是同一电流，则无差别。
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案Word版
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案第一章1.1 电机和变压器的磁路主要采用硅钢片制成。
硅钢片具有良好的导磁性能，其磁导率极高（可达到真空磁导率的数百乃至数千倍），能减小电机和变压器的体积。
同时由于硅钢片加入了半导体硅，增加了材料的电阻率，从而能有效降低材料在交变磁场作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗。
1.2 铁磁材料在交变磁场的作用下，磁畴之间相互摩擦产生的能量损耗称为磁滞损耗。
当交变磁通穿过铁磁材料时，将在其中感应电动势和产生涡流,涡流产生的焦耳损耗称为涡流损耗。
磁滞损耗和涡流损耗合在一起称为铁耗。
在铁磁材料重量一定的情况下,铁耗P Fe的大小与磁场交变的频率f和最大磁通密度B m之间的关系为P Fe C ∝fβB2m式中, β为频率指数，与材料性质有关,其值在1.2~1.6之间。
因此，铁耗与最大磁通密度的平方、磁通交变频率f的β次方成正比。
1.3 变压器电动势是线圈与磁场相对静止，单由磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势，与变压器工作时的情况一样，并由此而得名。
运动电动势是磁场恒定时，单由线圈(或导体)与磁场之间的相对运动所产生。
变压器电动势的大小与线圈匝数及与线圈交链的做通随时间的变化率成正比;运动电动势的大小与导体长度、导体与磁场间相对运动的速度以及磁通密度成正比。
1.4 当铁磁材料中的磁通密度B达到定的程度后.B的增加随着外加场H的增加而逐渐变慢，磁导率减小，这种现象称为磁饱和现象。
1.5 磁通、磁动势、磁阻分别和电路中的电流、电动势和电阻对应,磁路的基本定律分别和电路中的基本定律对应。
磁路的基本定律有磁路欧姆定律中Φ=F/R m=Λm F,磁路基尔霍夫第一定律中ΣΦ=0,磁路基尔霍夫第二定律ΣF= ΣHl= ΣΦR m。
当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算一般不能用叠加原理。
因为铁芯磁路存在饱和现象。
饱和时，磁阻不是一个常数,因此不能用叠加原理。
若铁芯中的磁通密度很小，没有饱和，则可以用叠加原理。
《电机学》(华中科大出版社,辜承林,第二版)课后答案
第二章 直流电机 2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。
2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。
2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。
2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。
漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。
2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。
推荐的电机学习教材motorbooks
推荐的电机学习教材motorbooks电机的学习过程我可以详细的讲讲但又讲的不太清楚给你推荐几本书吧按顺序认真看1 《电机学》汤蕴璆/ 《电机学》华中科技大学出版社/《电机学》许实章这三本选一本看就可以，就是入门级别的教材，前两本都可以在市面上买到当当网上书店也有后一本我在这个论坛就发了一本2 《电机设计》陈世坤+《现代电机设计》这两本都是电机设计方面的经典一定要用心去读前一本你在当当上能买到，后一本只能下载了，在E科论坛的FTP上有的！3 《交流电机的动态分析》汤蕴璆要是你搞的是电机控制相关的，这本书就一定要读，要是电机本体的，可以不读，这本书偏难，要有耐心，读明白了，就用MATLAB 编写相应的程序，看看能出来书里的图不4 这时你要接触几个电机设计常用的软件了首先是有限元ANSYS / ansoft（maxwell2d/2D）这两软件都是用来算电磁场来整电磁设计的，因为你做论文往往做的是特种电机，没有什么经验公式，这两个软件是必须的！ansoft/ RMXxprt 这个是用磁路法来设计电机的，可以和ansoft （maxwell2d/2D）结合着来用，但个人是使用经历是误差不小起码在5% 甚至更大，所以这个软件主要是用来做（maxwell2d/2D）的前处理的！matlab要是你主要做电控的话，这个软件必须学好，要是你主要搞电机控制算法，就得搞好其中的S函数的编写，很难啊。
但它确实强大里面的电气工具箱非常好用，做论文必不可少的工具5 看一本专著，要是你搞的电机，有幸有一本权威的专著在市面上，你就偷着乐吧，买来好好看，能出专著的人，一般都是这个方面的权威，很有看头，当然也非常难！本人是搞永磁的唐任远老师的《现代永磁电机理论与设计》还是很好的，这个市面上也有的买的，很经典！你要是搞电机电磁场的汤蕴璆《电机内的电磁场》也很有看头，还是老话，很难啊。
6 有机会自己上电机厂看看，不用多，两天，电机工艺的感性认识就有了，以后工作再学就说这些了，其实还有很多话要说，有空在说吧！。
华中科技大学版【电机学】(第三版)电子讲稿【第三章】
第三章直流电机的稳态分析主要内容：研究直流电机的稳态运行，对直流电机的工作原理、结构、电路、磁路及运行原理和换向问题加以分析，并对直流电机的启动、调速和制动进行了分析。
3-1直流电机的工作原理和基本结构电机是由两大部分组成1、静止部分——定子2、旋转部分——转子一、直流电机的静止部分（定子）1、主磁极主磁通的作用是建立主磁场。
主磁极由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成它的，铁心是由1～1.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。
极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固定励磁绕组。
2、机座其作用一是作为磁路的一部分，二是固定主极，换向极和端盖。
通常是用铸钢或厚钢板焊成，机座中有磁通通过的部分称为磁轭。
3、换向极换向极装在两极之间。
其作用是用来改善换向，也是由铁心和绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。
4、电刷装置电刷装置是电枢电路的引入（或引出）装置，通过它可以把电机旋转部分的电流引出到静止的电路里，它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。
二、直流电机的转动部分1、电枢铁心电枢铁心即是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅钢片叠压而成.2、电枢绕组.电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈组成.它是直流电机的电路部分.上、下层之间及线圈与铁心之间都要有绝缘,槽口处用槽楔压紧.3、换向器换向器也是直流电机的重要部件，在发电机中可将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流，起整流作用，而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。
换向器由许多换向片组成，片间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向片上.三、电流电机的工作原理1、直流电动机的工作原理我们首先分析一个简单的物理模型，图中N.S是一对磁铁,它可以是永久磁铁,也可以为电磁铁，所谓电磁铁就是在磁极铁心上绕上励磁线圈且通入直流，便产生固定的极性。
《电机学》（华中科技大学出版社）课后答案
第1章 导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。
特点：导磁率高。
电路：紫铜线。
特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。
1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。
与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。
涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。
与磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。
1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m EfN φ=。
运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。
1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。
d Le dt Lψ=- 对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2L L N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=所以，L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。
闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。
因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。
1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？（2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式；（4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。
电机学习菜鸟到大神推荐书目
对于电机学习从菜鸟到大神的过程必须要给大家推荐几本书，按简易顺序认真看一定可以大受裨益1·《电机学》汤蕴璆、《电机学》华中科技大学出版社这两本都是入门级别的教材，在网上都可以买到，都是基础和认知知识大家可以选一本或者两本都可以看看，主要就是面对没有基础的朋友。
2 ·《电机设计》陈世坤、《现代电机设计》有知识打低的同学就选这两本吧，都是电机设计方面的经典之作。
大家可以详细学习，学会里面的十之八九就可以从事这方面的工作了，所以有这方面想法的一定要用心去读，陈世坤这一本在网上能买到，后一本只能下载了，在E科论坛的FTP上好像有。
3 ·《交流电机的动态分析》汤蕴璆这本是关于电机控制的，如果从事这方面工作的这本书就一定要读，但是这本书偏难，可以慢慢学习，带在身边当工具书都行，学会了就用MATLAB编写相应的程序，看看和书里的一不一样。
4·这时你要接触几个电机设计常用的软件了，第一个是有限元ANSYS 、 ansoft （maxwell2d/2D）这两软件都是用来算电磁场来整电磁设计的，因为你做论文往往做的是特种电机，没有什么经验公式，这两个软件是必须的。
第二个ansoft、RMXxprt这个是用磁路法来设计电机的，可以和ansoft （maxwell2d/2D）结合着来用，但个人是使用经历是误差不小起码在5% 甚至更大，所以这个软件主要是用来做（maxwell2d/2D）的前处理的。
第三个matlab要是你主要做电控的话，这个软件必须学好，要是你主要搞电机控制算法，就得搞好其中的S函数的编写，很难啊，，。
但它确实强大里面的电气工具箱非常好用，做论文必不可少的工具5·看一本专著，要是你搞的电机，有幸有一本权威的专著在市面上，你就偷着乐吧，买来好好看，能出专著的人，一般都是这个方面的权威，很有看头，当然也非常难。
搞永磁的唐任远老师的《现代永磁电机理论与设计》还是很好的，这个市面上也有的买的，很经典！你要是搞电机电磁场的汤蕴璆《电机内的电磁场》也很有看头，还是老话，很难啊。
推荐的电机学习教材motor books
电机的学习过程我可以详细的讲讲但又讲的不太清楚给你推荐几本书吧按顺序认真看1 《电机学》汤蕴璆/ 《电机学》华中科技大学出版社/《电机学》许实章这三本选一本看就可以，就是入门级别的教材，前两本都可以在市面上买到当当网上书店也有后一本我在这个论坛就发了一本2 《电机设计》陈世坤+《现代电机设计》这两本都是电机设计方面的经典一定要用心去读前一本你在当当上能买到，后一本只能下载了，在E科论坛的FTP上有的！3 《交流电机的动态分析》汤蕴璆要是你搞的是电机控制相关的，这本书就一定要读，要是电机本体的，可以不读，这本书偏难，要有耐心，读明白了，就用MATLAB编写相应的程序，看看能出来书里的图不4 这时你要接触几个电机设计常用的软件了首先是有限元ANSYS / ansoft（maxwell2d/2D）这两软件都是用来算电磁场来整电磁设计的，因为你做论文往往做的是特种电机，没有什么经验公式，这两个软件是必须的！ansoft/ RMXxprt 这个是用磁路法来设计电机的，可以和ansoft（maxwell2d/2D）结合着来用，但个人是使用经历是误差不小起码在5% 甚至更大，所以这个软件主要是用来做（maxwell2d/2D）的前处理的！matlab要是你主要做电控的话，这个软件必须学好，要是你主要搞电机控制算法，就得搞好其中的S函数的编写，很难啊。
但它确实强大里面的电气工具箱非常好用，做论文必不可少的工具5 看一本专著，要是你搞的电机，有幸有一本权威的专著在市面上，你就偷着乐吧，买来好好看，能出专著的人，一般都是这个方面的权威，很有看头，当然也非常难！本人是搞永磁的唐任远老师的《现代永磁电机理论与设计》还是很好的，这个市面上也有的买的，很经典！你要是搞电机电磁场的汤蕴璆《电机内的电磁场》也很有看头，还是老话，很难啊。
6 有机会自己上电机厂看看，不用多，两天，电机工艺的感性认识就有了，以后工作再学就说这些了，其实还有很多话要说，有空在说吧！。
《电机学》(华中科技大学出版社) 第三章 变压器ppt
长沙理工大学电气工程学院
3.1 分类、基本结构、额定值 分类、基本结构、
1. 变压器的分类 • • • • • • 变压器可以按用途、绕组数目、相数、 变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式 分别进行分类。 分别进行分类。 按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器 电力变压器、互感器、 按绕组数目分类：双绕组变压器、三绕组变压器、自 双绕组变压器、三绕组变压器、 耦变压器； 耦变压器； 按相数分类：单相变压器、三相变压器； 单相变压器、三相变压器； 按铁心结构形式分：窗式和壳式； 按铁心结构形式分：窗式和壳式； 按冷却方式分类：以空气为冷却介质的干式变压器、 以空气为冷却介质的干式变压器、 以油为冷却介质的油浸变压器。 以油为冷却介质的油浸变压器。
长沙理工大学电气工程学院
空载电流
(1) 空载电流的波形 电网电压为正弦波， 电网电压为正弦波， 铁心中主磁通亦为正弦波。 铁心中主磁通亦为正弦波。 若铁心不饱和 ），空载电流 （Bm<1.3T），空载电流 ）， i0也是正弦波。而对于电 也是正弦波。 力变压器， 力变压器，Bm=1.4T～ ～ 1.73T，铁心都是饱和的。 ，铁心都是饱和的。 由图可知，励磁电流呈尖 由图可知， 顶波，除基波外，还有较 顶波，除基波外， 强的三次谐波和其它高次 谐波。 谐波。
长沙理工大学电气工程学院
变压器的额定值
3. 变压器的额定值
额定值是选用变压器的依据，主要有： 额定值是选用变压器的依据，主要有： (1)额定容量 N：是变压器的视在功率。由于变压器 额定容量S 是变压器的视在功率。 额定容量 效率高，设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 效率高，设计规定一次侧、二次侧额定容量相等。 (2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次侧额定电 一次侧、二次侧额定电压 一次侧 是当变压器一次侧外加额定电压U 压U2N是当变压器一次侧外加额定电压 1N时二次侧的空 载电压。对于三相变压器，额定电压指线电压。 载电压。对于三相变压器，额定电压指线电压。 (3)一次侧、二次侧额定额定电流I1N、I2N。对于三相 一次侧、二次侧额定额定电流 一次侧 变压器，额定电流指线电流。 变压器，额定电流指线电流。
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案第一章1.1 电机和变压器的磁路主要采用硅钢片制成。
硅钢片具有良好的导磁性能，其磁导率极高（可达到真空磁导率的数百乃至数千倍），能减小电机和变压器的体积。
同时由于硅钢片加入了半导体硅，增加了材料的电阻率，从而能有效降低材料在交变磁场作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗。
1.2 铁磁材料在交变磁场的作用下，磁畴之间相互摩擦产生的能量损耗称为磁滞损耗。
当交变磁通穿过铁磁材料时，将在其中感应电动势和产生涡流,涡流产生的焦耳损耗称为涡流损耗。
磁滞损耗和涡流损耗合在一起称为铁耗。
在铁磁材料重量一定的情况下,铁耗P Fe的大小与磁场交变的频率f和最大磁通密度B m之间的关系为P Fe C ∝fβB2m 式中, β为频率指数，与材料性质有关,其值在1.2~1.6之间。
因此，铁耗与最大磁通密度的平方、磁通交变频率f的β次方成正比。
1.3 变压器电动势是线圈与磁场相对静止，单由磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势，与变压器工作时的情况一样，并由此而得名。
运动电动势是磁场恒定时，单由线圈(或导体)与磁场之间的相对运动所产生。
变压器电动势的大小与线圈匝数及与线圈交链的做通随时间的变化率成正比;运动电动势的大小与导体长度、导体与磁场间相对运动的速度以及磁通密度成正比。
1.4 当铁磁材料中的磁通密度B达到定的程度后.B的增加随着外加场H的增加而逐渐变慢，磁导率减小，这种现象称为磁饱和现象。
1.5 磁通、磁动势、磁阻分别和电路中的电流、电动势和电阻对应,磁路的基本定律分别和电路中的基本定律对应。
磁路的基本定律有磁路欧姆定律中Φ=F/R m=Λm F,磁路基尔霍夫第一定律中ΣΦ=0,磁路基尔霍夫第二定律ΣF= ΣHl= ΣΦR m。
当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算一般不能用叠加原理。
因为铁芯磁路存在饱和现象。
饱和时，磁阻不是一个常数,因此不能用叠加原理。
若铁芯中的磁通密度很小，没有饱和，则可以用叠加原理。
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
《电机学》(1)
采用左 手关系 如何？
。e =
−
dψ dt
则e产生电流建立的磁场应抵制原磁 场的变化，由此确定e的实际方向。 22
北
华0.5.3 电磁感应定律
（2）电磁感应定律的特定表达式
变压器电动势
磁通链变化是由空间固定 且时变的磁场，穿过静止
w1 w2
0.5.3 电磁感应定律
（2）电磁感应定律的特定表达式
运动（位移、切割）电动势 磁通链的变化，是由幅值恒定的 磁场与匝数恒定的线圈之间存在
（A/m2） 磁通密度 B
（Wb/m2）
电动势 E
（V） 磁动势 F
（AT）
电阻 R=ρL∕S
（Ω）
电导 G=1∕R
（S）
电压降 U=I R
（V）
节点电流定律 Σ i=0
磁阻 Rm=Lm∕(μSm) （1/H）
磁导 Λm=1∕Rm （H）
磁压降 Φ Rm
（A）
磁通连续性原理 ΣΦ =0
回路电压定律 Σ e=Σ u 电路欧姆定律 I=U∕R
提供电流的通路，要求导电性能好，即电阻小。
0.3.2 导磁材料
将专门重点讨论
提供磁通的路径，要求导磁性能好且损耗低。
0.3.3 绝缘材料
起到隔电的作用，要求介电强度高且耐热性能好。
0.3.4 冷却材料
将电机热量引出，要求热容量大且导热能力强。
学 0.3.5 结构材料 起到支撑、紧固等作用，要求具有一定机械强度。 8
（1）电磁力定律的一般表达式
表达式 f = bli
此时电磁力的方向、导体电流的方 向以及磁力线的方向三者之间符合 “左手定则”。
（2）旋转电机中的电磁转矩
力0.6.1 电机中的主要能量形式 0.6.2 电机中能量转换的效率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
dt
dt
ddtdx t x
eNNv
t
x
变
压
器
电
实用文档
动 势
运 动 电 动 势
电机中的基本电磁定律
势 变 压 器 电 动
msi nt
e N m co t E s m s( it n 9 )0
E E mN m2f 22
N m4 .4
4 m fN
变压器电动势的方实向用文可档 根据楞次定律来判断
实用文档
电机的分类
电机
静止的电气设备——变压器
直流电机
直流发电机 直流电动机
旋转电机电机 同步电动机
异步发电机 异步电动机
实用文档
电机类型
使用中的变压器
电动机
汽轮发电机组实用文档
水轮发电机
电能的生产、传输和分配
实用文档
返回
驱动生产装置和机械
实用文档
返回
控制系统和智能化装置的重要元件
0
实用文档
磁路的基尔霍夫第二定律
定律内容:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
H d lN 1i1F 1H 1l1H 3l3
H1
B1/1
1
1A1
H3
B3/3
3
3A3
F 1 11 A l1 1 33 A l3 3 1R m 1 3R m 3
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A 3
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金
1.铁磁材料的导磁率
B
H
1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率
2.铁磁0材4料的1磁07导H率/m 远大于
非导磁材料的磁导率
3.铁磁材料的磁导率在较大 范围内变化，铁磁材料是非 线性的
实用文档
铁磁材料的特性
在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重 新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在 宏观上对外显示磁性。
实用文档
铁磁材料的特性
铁磁材料磁化过程
oa段：H较弱，B缓慢增加
ab段：H较强，B迅速增加
bc段：H继续加强，B增加 变慢（饱和段）
c－段：H继续加强，B增 加缓慢（深度饱和段）
实用文档
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗：实p用h文档KhfBmV P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
F H Fle H 58 .65 实A 用文档 IF/N 1.17A
磁路基本定律及计算方法
第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密
假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成 假定一个磁通φ’
计算出磁动势F’
| FF' |
Y
实 用文' 档
HdlHlNi
HB/ B/A
Ni F
l/(A) Rm
mF
i
磁阻
Rm
l
A
N
A
磁导
m
1 Rm
A
l
实用文档
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。
A
2
i
N
1
1 2 3
3 1 2 3 0
实用文档
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段 l0.3,m A 91 4 0 m 2
0.l5 10-.03 4m,m A 91 4 0 m 2
B /A 1.1T 铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：HFe493/m A
H B /0 1 . 1 / 4 1 7 0 8 . 7 1 5 5 A / 0 m
pw
K2
f 2d2Bm2V
12
实用文档
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe p1/505f0 Bm 2
公式中各量纲见P20
实用文档
律磁 路 基 本 定
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
l/N (Ai)R FmmF
基尔霍夫第一定律
0
基尔霍夫第二定律
F N iH l R m
实用文档
磁路的欧姆定律
实用文档
磁路和电路的比拟仅是一种数学形式上的 类似、而不是物理本质的相似。
电路 电流I 电动势E 电压降IE 电阻R 电导g＝1/R 基尔霍夫第一定律Σi＝0
基尔霍夫第二定律ΣU＝Σe
欧姆定律I＝U/R
磁路 磁通Φ 磁动势F 磁压降ΦRm 磁阻Rm 磁导Λm=1/Rm 基尔霍夫第一定律ΣΦ＝0
基尔霍夫第二定律ΣHl＝ΣNI
电机中的基本电磁定律
运动电动势
xb
l Bn()d
x
B
e
eNvBnl(x)Bn(xb)
v
N vBn l
实用文档
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
B
i
f
F d F i d lB
FBli
Ts FrBlir
实用文档
Ts Nli1 r(B B 2)
M
Tem Tcj MNBliD j1
铁磁材料的特性
欧姆定律Φ＝Um/Rm
实用文档
磁路基本定律及计算方法
铁心磁路计算
是电机分析和设计过程中的一项重要工作
已知磁通确 定磁动势
已知磁动势 确定磁通
实用文档
磁路基本定律及计算方法
1.串联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
计算每段磁路的截面积和等效长度 根据给定磁通，确定每段磁路磁密
计算每段磁路的磁压降
由磁密确定每段磁路的磁场强度
由基尔霍夫第二定律计算磁动势
实用文档
磁路基本定律及计算方法
计算实例
已知数据：
1.硅钢片的磁化曲线
2.铁心尺寸： l0.3,m A 91 4 0 m 2
3.气隙尺寸：
0.51-04m
4.线圈砸数：N＝500 5.给定磁通：
9.910-4Wb
计算数据： 1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
电机 学
实用文档
第一章 导论
1.电机的定义
2.电机的分类及作用
3.电机中的基本电磁关系
4.电机中的铁磁材料特性
5.磁路基本定律及计算方法
6.电机的机电能量转换过程
7. 总结
实用文档
电机的定义
什么是 电机？
泛指所有实施电能 生产、传输、使用 和电能特性变换的 机械或装置
电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现 机电能量转换和信号传递与转换的装置
实用文档
返回
电机的作用
发电机、变压器
电能的生产、传输和分配 电
电动机
驱动生产机械和装置 机
控制系统和智能化装置的重要元件
控制电机
实用文档
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
lHdlI
lH d l l'H d lI I 1 I2 I3 实用文档
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
edNd
F 1 F 2 N 1 i 1 N 2 i 2 H 1 l 1 H 2 l 2 1 R m 1 2 R m 2
实用文F 档N iH lR m
磁路基本定律及计算方法
磁路与电路的主要区别
电路 电阻率恒定 电压、电流线性 不存在饱和现象
磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性 有磁路饱和