电机学1
电机学：第一章 磁路2
将铁磁材料放入磁场后，磁场会显著增强，铁磁材料在磁场中 呈现很强的磁性这一现象，称为铁磁物质的磁化。
原因：铁磁物质中有许多称为磁畴的天然磁化区，当未投入磁场时， 磁畴杂乱无章的排列，磁效应相互抵消对外不显磁性。当放入磁场 后，磁畴按外磁场方向排列起来，形成一附加磁场叠加在外磁场上。
如图1-6所示。
二．磁化曲线
1-3直流磁路
本节介绍直流磁路的分析和计算 一、直流磁路的计算
磁路计算分为：1、给定磁通，计算所需的励磁磁动势（正问题）
2、给定励磁磁动势，计算磁路内的磁通量（逆问题）
1、正问题计算步骤：
1）将磁路按材料性质和不同截面分成数段
2）计算各段的有效面积和平均长度Ai、Li
3）根据各段中的 i 计算各段
磁路中的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比。
例1-1 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 ，0 4 10 7 。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。
n
n
Ni H k lk k Rmk
k 1
k 1
该定律称为磁路的基尔霍夫第二定律。
电机和变压器的磁路是由数段 不同截面，不同材料的铁心组成， 而且还可能含有气隙，在进行磁路 计算时总是将磁路分成若干段，每 段为同一材料，且截面积相等，则 磁场强度相等。由左图可见，磁路 由三段组成，两段为截面积不同的 铁磁材料，一段为空气隙，励磁磁
范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。
一、铁磁物质的磁化
1 、铁磁物质
铁磁物质的磁导率都很大，一般是
第01讲电机学概述
M
低 电 压 动 配 机 电 线
电机是各个行业不可缺少的设备或元件。 工业动力。 交通运输动力。 农业动力。
文教医疗动力。
国防动力及测控元件 。
家用电器动力。
各种自动化系统中的测控及执行元件。
3. 电机的分类
电机按功能分类。
发电机 ： 将机械能转换为电能
电动机 ： 将电能转换为机械能
4. 电机学课程特点
专业基础课
电机专业：从事电机设计制造，必须学电机学。
发电专业：从事电能的生产，必须学电机学。
自动化专业：从事电能的控制，必须学电机学。 高压专业：从事高电压输电线路的设计等。 绝缘专业：从事绝缘材料的研究。 电器专业：电力系统的各种开关电器等。
电测专业：从事电力系统的测控等。
发展壮大
单机容量不断提高； 重量不断减轻，尺寸不断缩小； 应用范围不断扩大 ； 现代设计,制造及控制技术的应用。
单机容量的不断提高
进入20世纪，大型工业企业不断集中，使得发电机的容量随 着工业发展的要求而不断提高。 以汽轮发电机为例，在1900年，汽轮发电机的单机容量不超 过5000kVA，到1920年，汽轮发电机容量已经达到 50000~60000kVA。 在1937年，应用空气冷却的汽轮发电机的容量已经达到10万 kVA。应用氢气冷却后，汽轮发电机的容量便上升到15万kVA。 随后电机的冷却技术不断发展，表现为在导体内部用气体冷 却或液体冷却。1956年制成 20.8万kVA的汽轮发电机，采用了 定子导体水内冷，转子导体氢内冷。在1960年汽轮发电机的容 量又上升为32万kVA。不久，汽轮发电机的容量久突破了100万 kVA。 目前汽轮发电机的容量已达到600~1000万kVA。
电机学 第1章 磁路基础知识
1.1
1.2
磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1磁路和磁路基本定律 1.1.1描述磁场的基本物理量
1、磁感应强度B（磁密） 2、磁通 3、磁导率：表示物质导磁能力强弱的物理量 真空磁导率0=4×10-7H/m 铁磁材料磁导率 >>0 4、磁场强度H=B/
南通大学《电机学》
dΨ dt
为负，而e为正，将企图增加磁链。
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
线圈磁链的变化，可以有以下两种不同的方式： 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。
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
若电动势、电流和磁通的正方向如图所示，则感应电 动势可表示为
e dΨ dt
或
e N
dΦ dt
必须指出：在建立上式时，各电、磁 量的正方向十分重要，其物理概念是： 线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈 中磁链的变化。
dΨ
1、磁链正向增加， d t 为正，而e为负值，将企图减少磁链； 2、磁链正向减少，
南通大学《电机学》 磁路基础知识
1.1.5磁路的基尔霍夫定律
1、磁路的基尔霍夫第一定律 闭合面A显然有：
－ Φ1＋ Φ 2＋ Φ 3＝ 0
A
i
N
即：
Φ＝ 0
2
1
3
图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律
穿出(或进入)任一闭合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)
《电机学(Ⅰ)》第一次作业答案
我的作业列表 - 《电机学(Ⅰ)》第一次作业答案欢迎你，窦建华(FH112258006)你的得分：97.5完成日期：2013年12月11日19点57分说明：每道小题括号里的答案是您最高分那次所选的答案，标准答案将在本次作业结束(即2014年03月13日)后显示在题目旁边。
一、单项选择题。
本大题共23个小题，每小题2.5 分，共57.5分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.将50Hz 的变压器接到60Hz电源上时，如外加电压不变，则变压器的铁耗（）。
( B )A.变大B.变小2.当一台变压器的原边匝数比设计少10%（副边匝数正常）则下列各值的变化为：磁通（）。
( A )A.变大B.变小C.不变3.一台Y/ -12和一台Y/ -8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行（）。
( A )A.能B.不能C.不一定D.不改接也能4.一台 50Hz的变压器接到60Hz的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将（）( B )A.增加B.减小C.不变.5.变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压（）。
( C )A.呈上升趋势B.不变C.可能上升或下降6.单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流（）。
( A )A.增大B.减小C.不变7.一台单相变压器额定电压为220/110V。
Y/y-12接法，在高压侧作短路实验，测得的短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（）( A )A.0.06B.0.03C.0.12D.0.248.( A )A.0B.C.9.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小（）。
( C )A.变大B.减小C.不变10.单相绕组的基波磁势是（）。
( B )A.恒定磁势B.脉振磁势C.旋转磁势11.交流电机定、转子的极对数要求（）。
( B )A.不等B.相等C.不可确定12.( A )A.B.C.D.13.三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（）。
电机学基础知识
对于某一电路，在任意时刻，沿任一回路，各支路电压的
代数和恒等于零。
ut 0
12
第1章 电机学基础知识
1.1.5 安培环路定律（全电流定律）
在磁场中，磁场强度H沿任意闭合回路 l 的线积分，等于
该闭合回路所包围的所有电流的代数和。 l Hdl i
i1
i2
i3 1. 对于通电螺线管，磁场是均匀
的，磁场强度H处处相等，总电
1.2.1 电机的磁路
磁路
主磁通
i1 ＋
u1 －
1 2
i2 ＋
u2 －
N
S
S
励磁绕组
漏磁通 变压器磁路
N
直流电机磁路
15
第1章 电机学基础知识
1.2.2 磁路定律
∮ 1. 安培环路定律 H dl = ∑i l 如图： ∑i = i1＋i2－i3
2. 磁路的欧姆定律
∮H dl = Hl = N i
l
② 软磁材料 B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。 用于制造变压器、电机等电器的铁心。
③ 矩磁材料 B－H 曲线形状接近矩形， Br 大、Hc 小。 用于计算机中，作记忆单元。
29
第1章 电机学基础知识
Φ
4. 铁心损耗
(1) 磁滞损耗 Ph (2) 涡流损耗 Pe
铜损耗使线圈发热，
铁损耗使铁心发热。 0.35mm
流由通有电流的匝线圈提供：
l
H lN i
H dl
13
第1章 电机学基础知识
2.工程中用到几何形状复杂的磁路，可以将磁路分成几 段，分别应用安培环路定律，再求电流的总和。
n
Hklk i
1
3.对于带气隙的铁心磁路，磁 场是不均匀的
电机学 第一章磁路
起始磁化曲线
oa段
ab段
bc段
cd段
膝点
饱和
铁磁材料 图1-7.
µ Fe = f ( H ) 磁化曲线见示意
� 应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得 到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的 磁通密度 B r 。 矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc称为矫顽力。 磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度B的变化滞 后于磁场强度H变化的现象。 磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
2．硬磁(永磁)材料 定义:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材 料称为硬磁材料，又称为永磁材料。 附图1-11b 磁性能指标 剩磁 矫顽力 最大磁能积
铸造型 铝镍钴
种类示意图
粉末型 铝镍钴
永磁材料 种类
铁氧体
稀土钴
钕铁硼
四、铁心损耗 1．磁滞损耗 定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 n 公式: p = C fB V
Hδ lδ = 385A
F = H FelFe + H δ lδ = 432.6 A
返回
2．简单并联磁路 定义:指考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分 支的磁路。 点击书本进入例题1-３
例 题
� [例1—3] 图1—14a所示并联磁路，铁心所 用材料为DR530硅钢片，铁心柱和铁轭的截面 积均为 A = 2 × 2 × 10 −4 m 2 ，磁路段的平均长 −3 度l = 5 ×10−2 m ，气隙长度 δ1 =δ2 = 2.5×10 m 励磁线圈匝数 N 1 = N 2 = 1000 匝。不计漏磁通，试求在气隙内产生 B δ =1．211T的磁通密度时，所需的励磁电流i。
电机学第1章磁路
涡流损耗
铁芯是有阻值的，当磁通交变时，铁芯中就会感应交变的电 势，进而在铁心内引起环流。这些环流通作涡流状流动，称 为涡流涡流引起的损耗，称为涡流损耗。
pw k w f B
2
2 m
思考：如何尽量减小涡流损耗？
• 为减小涡流损耗， 电机和变压器的铁 心都用含硅量较高 的薄硅钢片叠成。
后于磁场强度变化，通常在电机内也可理解为磁通落后于 激磁电流的现象，称为磁滞现象）。
磁滞回线：磁场强度H缓慢地循环变化，B－H曲线封 闭曲线 • 磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
B
Bm
b
a
Br
Hc
c f e
Hc
H
Hm
Hm
d
Bm
图1-7 铁磁材料的磁滞回线
基本磁化曲线：
对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复 磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各 磁滞回线的顶点联接起来，所得的曲线。
2.磁化曲线和磁滞回线
磁化曲线：将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁 场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大， 得到曲线B=f(H)。 特性：①具有高的导磁性能；②磁化曲线呈非线性（饱 和特性）它的磁化曲线具有饱和性，磁导率μFe不 是常数，且随H的变化而变化。 磁滞回线在oa段：当H增大→B增大，但B增大速度较慢 在ab段：当H增大→B增大，B增大速度快； 在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线段）。其中拐弯点b称 为膝点；c点为饱和点。 • 过了饱和点c，铁磁材料的磁导率趋近μ0。
R
k
mk
Fm
• 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。
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
电机学讲义 (1)
DR510 D:电工钢板; R:热轧; 510:表示铁耗大小的数据,
5.1W/kG. DW310 D:电工钢板; W:无取向冷轧; 310:表示铁耗大小
的数据,3.1W/kG . DQ280 D:电工钢板; Q:有取向冷轧; 280:表示铁耗大小的
数据,2.8W/kW.
三、铁磁材料
1、软磁材料
2、硬磁材料
HL Ni
2、磁路的欧姆定律
作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘以 磁阻 Rm
磁通量Φ等于磁通密度乘以面积
BdA BA
磁场强度等于磁通密度除以磁导率 H B /
于是
Ni lB / l /(A)
F Rm
[例1-1] 有一闭合铁心磁路，铁心的截面积A=9×10-4m2,
BFe
AFe
0.0009 0.0009
T
1T
从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9×102A/m
铁心段的磁位降： H FelFe 9 10 2 0.3A 270 A
空气隙中： B
A
0.0009 3.052 10 4
T
0.967T
H
B
0
0.967
总磁动势和励磁电流为：
Ni 2H H3l3 H1l1
(4818 87.75 32.25)A 4938A
第四节 交流磁路的特点
交流磁路除了会在铁心中产生铁心损耗外，还有以 下两个效应： 1）磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电 动势。 2）磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸 变。
[补]电机的铁心为什么常常用硅钢板叠成？
电机学
第四节 三相异步电动机的型号 及额定值
1.三相异步电动机的型号
电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语 拼音字母和阿拉伯数字组成，它是表示电机主要 技术条件、名称和规格的一种产品代号。如中小 型三相异步电动机表示如下：
大型异步电动机表示为：
我国生产的异步电动机种类很多，Y系列是 小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机，还有如 JQ2、JS、子铁心、定子绕组和机座 构成。 定子铁心是电机磁路的一部分，为了减小交变 磁场在铁心中引起的铁耗，定子铁心采用导磁性能 好、铁耗小、厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成，叠 片间需经绝缘处理。为了嵌放定子绕组，每个硅钢 片上都冲制出一些沿圆周均匀分布、尺寸相同的槽。
图8-3
图8-4
定子绕组接线端子
2.转子
异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组 成。转轴用于固定和支撑转子铁心，并输出机械功率。 转轴一般用中碳钢做材料，起支撑和固定转子铁 心及传递转矩的作用。
转子绕组是转子的电路部分，在交变的磁场中 感应电动势，流过电流并产生电磁转矩，转子绕组 分为笼型绕组和绕线型绕组两种，所以按转子结构 分类，异步电机可分为笼型电机和绕线式电机。
第三节 笼型转子的极数和相数
任何电机的定子和转子极数都应该相同， 否则，电磁转矩等于零，电机无法工作。绕线型 转子的极数，在设计时通过转子绕组的适当联结， 使其与定子极数一致。笼型转子的绕组由导条加 端环构成，与绕线型转子结构不同，其极数和相 数也有自己的特点，本节就笼型转子的极数和相 数进行讨论。
根据转差率s为正（或负）的大小，三相异步 电动机可分为电动机、发电机和电磁制动三种运 行状态。
（1）电动机运行状态 0＜ s ＜1
电磁转矩T是驱动转矩，电机作为电动机运行，将 从电源吸收(输入)的电能转变为轴上的机械能(输出)。
电机学第1章
if 1T Bm 1.8T then
pFe CFe f 1.3Bm2G
2020年1月23日星期四
20
1.3 磁路的计算
1.直流磁路的计算 2.直流电机的空载磁路和磁化曲线 3.永磁磁路的计算特点 4.交流磁路的特点
2020年1月23日星期四
15
3.铁磁材料
材料名称 磁性能
表1-1 永磁材料的磁性能
铝镍钴(AL 铁氧体(Y35) 稀土钴(YX 钕铁硼(N42
NICO 56/6)
G-26）
H)
剩磁T
1.35
0.39
1.03
1.33
矫顽力(kA/m)
60
200
765
907
最大磁能积
56
31．8
198
326
BH(kJ/)
2020年1月23日星期四
2
1.磁路的概念
图1-1 两种常见的磁路 a)变压器的磁路 b)四极直流电机的磁路
2020年1月23日星期四
3
2.磁路的基本定律
分析和计算磁场时，常常要用到两条基本定律： ➢ 安培环路定律， ➢ 磁通连续性定律
把这两条定律应用到磁路，可得磁路的 ➢ 欧姆定律 ➢ 磁路的基尔霍夫第一和第二定律
2020年1月23日星期四
图1-5 磁路的基尔霍夫第二定律
9
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.铁磁材料的磁化 2.磁化曲线和磁滞回线 3.铁磁材料 4.铁心损耗
2020年1月23日星期四
10
1.铁磁材料的磁化
磁化：铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性
图1-6 磁畴示意图 a)未磁化时 b)磁化后
电机学入门知识课件
电机学入门相关知识简介
内容简介
什么是电机？ 电机的作用及应用 电机的发展 电机的分类 变压器 直流电机 交流电机
什么是电机？
电机：与电能有关的能量转换机械，是实现电能的 生产、变换、传输、分配、使用和控制的电磁 机械装置。
广义：
实施电能生产、传输、使用和电能特性 变换的机械和装置。
额定频率：我国的标准工频规定为50赫(Hz)。
直流电机
将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转 换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
直流电机的用途:作电源用:发电机；作动力用:电动机； 信号的传递:测速发电机,伺服电机 作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能
作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能
狭义：
电机是基于电磁感应定律、电磁力定律 （能进行电磁感应），由电路和磁路所 构成，能进行机电能量转换或信号变换 的电磁机械装置。
电机的作用及应用
电能的生产、传输和分配
电机的作用及应用
驱动生产机械和装备
➢ 拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通
运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、 电动工具、家用电器等；
应用范围扩大
电机的分类
变压器
电
动力类
直线电机
机
旋转电机
控制类
直流电机 交流电机
自动控制系统中的执 行元件、检测元件
电动机 发电机 异步电机 同步电机
电动机 发电机 电动机 发电机
变压器
变压器(Transformer)是一种静止电机，根据电磁感应原 理将一种电压形式的电能转换为另一种电压形式的电能。
优点
电机的效率高，运转比较经济 电能的传输和分配比较方便 电能容易控制
电机学名词解释(1)
磁导率:磁介质中某点的磁通密度与磁场强度量值之比即为磁介质的磁导率。
磁动势:磁动势的标准定义是电流流过导体所产生磁通量的势力，是用来度量磁场或电磁场的一种量，类似于电场中的电动势或电压。
它被描述为线圈所能产生磁通量的势力（书上：作用在铁芯磁路上的安匝数成为磁路的磁动势。
）磁滞效应:磁场可以把铁块变成磁铁，此后即使磁场减弱或消失，铁块的磁力并不会回到原来的起点或零点，部分磁力将永久性地滞留在铁块之中，这就是“磁滞效应”。
涡流损耗:导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗，叫做涡流损耗。
漏磁通:当变压器中流过负载电流时，就会在绕组周围产生磁通，在绕组中由负载电流产生的磁通叫漏磁通，漏磁通大小决定于负载电流。
空间电角度:将一对极表面所占的空间角度定义为360°或者2π弧度。
标幺值:一个物理量的实际值与选定的一个同单位的固定数值的比值，称为该物理量的标幺值分布式绕组: 表示每对极下每相绕组由放置在不同槽中的多个线圈相互联接而成。
励磁电流(同步电机):励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。
每极每相槽数:每个主磁极下一相所占的槽数。
槽距角:一个定子槽在定子内圆表面所占的空间电角度。
交轴同步电抗:对应凸极同步电机交轴磁阻的电枢反应电抗与定子漏抗之和功角:y为内功率因数角，d=y-j定义为功角。
它表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。
直轴同步电抗:直轴同步电抗包含漏抗和直轴电枢反应电抗。
表示了漏抗和直轴电枢反应对气隙磁场的影响作用大小。
额定功率因数:额定工况下发电机的功率因数电磁转矩:当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
电枢反应（直流电机）:电枢磁动势要对励磁磁动势产生的气隙磁场产生影响。
《电机学完整》课件
电机学的基本概念
1 磁场原理
探索磁场与电机运行之间 的基本原理和相互作用。
2 电磁感应
讲解电磁感应的理论，以 及在电机中的应用和重要 性。
3 电机构造
介绍电机的基本构造和要 素，以及它们对电机性能 的影响。
电机学的主要原理
1
法拉第定律
解释法拉第定律对电机运行和电流感应的重要作用。
2
楞次定律
阐述楞次定律对电机的运行和电流方向的影响。
3
电机磁场理论
讲解电机磁场的形成原理和对电机转动的作用。
电机类型及分类
交流电机
介绍交流电机的原理、方法和应用场景。
步进电机
解析步进电机的特点、驱动方式和应用范围。
异步电机
讲述异步电机的原理、构造和广泛应用领域。
电机的工作原理
电动机 发电机 变压器
将电能转化为机械能的装置。 将机械能转化为电能的装置。 通过电磁感应原理转换电压大小的装置。
电机的应用领域
工业自动化
电机在生产线上的运用，提高 生产效率和质量。
交通运输
电机在交通工具中的应用，驱 动车辆和运输设备。
可再生能源
电机在风力发电、太阳能发电 等领域的应用。
总结与展望
回顾电机学的主要内容，并展望电机学在未来的发展和应用前景。
《电机学完整》PPT课件
电机学完整的PPT课件，旨在分享电机学的基本概念、主要原理、类型及分类、 工作原理、应用领域、总结与展望等内容。
课程介绍
深入浅出
以易于理解的方式介绍电机 学的基本概念和原理。
实例演示
通过具体案例和实验演示， 展示电机在实际应用中的重 要性。
互动学习
通过互动问答和小组讨论， 增强学生对电机学的理解和 应用能力。
第1章电机学基础知识
对各向同性介质 µ 为标量；线性介质 µ 为常数。 为标量； 为常数。 真空的磁导率： 真空的磁导率： µ0 = 4π×10－7 H/m π
第1章 电机学基础知识 章
4. 磁场储能 磁场能够储存能量。 磁场能够储存能量。 电机通过磁场储能实现机电能量的转换。 电机通过磁场储能实现机电能量的转换。 磁场中的能量密度为 1 wm= BH 2 对于线性介质： 对于线性介质： 1 B2 wm= BH = 2 2µ 磁场中的总储能为 Wm = ∫V wm dV 磁场能量主要集中储存在气隙中。 磁场能量主要集中储存在气隙中。
O'
i
f 电动势 反电动势， 反电动势， 由外施电源所克服 电源性质， 电源性质， 为外接负载供电
24
大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识 章
1.3 电机的制造材料
一、概述
制造材料主要包括： 制造材料主要包括： 导磁材料、导电材料、绝缘材料、结构材料、 导磁材料、导电材料、绝缘材料、结构材料、 散热材料、冷却材料、润滑材料等。 散热材料、冷却材料、润滑材料等。 导电材料： 导电材料：铜、铝。 导磁材料：各种成分的铸钢（电工钢片）。 导磁材料：各种成分的铸钢（电工钢片）。 绝缘材料：各种绝缘纸、油性玻璃漆布、 绝缘材料：各种绝缘纸、油性玻璃漆布、 有机硅玻璃粘带、酚醛玻璃纤维压塑料······ 有机硅玻璃粘带、酚醛玻璃纤维压塑料
15
大连理工大学电气工程系
第1章 电机学基础知识 章
【例1-1】 图示的磁路由电工钢片叠压而成，铁心的 例 图示的磁路由电工钢片叠压而成， 叠压系数为 kFe= 0.94，各段铁心的截面积均为 A = 0.8× ， × 10-3 m2，长度分别为 l1 = 0.08 m，l2= 0.1 m，l3= 0.037 m， ， ， ， l4 = 0.037 m，l5 = 0.1 m，气隙长度δ = 0.006 m，已知铁心 ， ， ， 的磁导率为空气磁导率的 1900 倍，励磁绕组的匝数 N = 2000，如要在铁心中产生 10-3 Wb 的磁通，求需要多大的 的磁通， ， 励磁电流。 励磁电流。 解：铁心的净面积为 Ak = kFeA = 0.94×0.8×10-3 m2 × × = 0.752×10-3 m2 × 铁心中的平均磁通密度为 Φ 1 × 10−3 B= = T = 1.33T −3 Ak 0.752 × 10
《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
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第一章直流电机的原理与结构一、名词解释1、电枢：在电机结构中能量转换的主要部件或枢纽部分。
2、换向：直流电机元件的换向是元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，进入另一条支路，电流方向的改变过程。
3、额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。
4、电机：机电能量（或机电信号）相互转换的机械电磁装置。
5、交流电机：交流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。
6、交流电动机：把交流电能转换为机械能量的机械电磁装置。
7、交流发电机：把机械能量转换为交流电能的机械电磁装置。
8、直流电机：直流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。
9、直流发电机：把机械能量转换为直流电能的机械电磁装置。
10、直流电动机：把直流电能转换为机械能量的机械电磁装置。
11、第一节距：同一元件的两有效件边在电枢圆周上所跨的距离。
12、第二节距：相邻两元件前一个元件的末边与后一个元件首边，在电枢圆周上所跨的距离。
13、第三节距：相邻两元件同名边（同为首边或末边）在电枢圆周上所跨的距离。
14、极距：相邻两个磁极轴线之间的距离。
15、电角度：磁场在空间变化一周的角度表示。
二、填空1、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
2、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
3、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
4、直流电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。
5、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
6、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
7、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
8、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
9、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
10、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
11、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
12、直流发电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
13、直流发电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。
14、直流电动机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
15、直流电动机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。
16、电流有交、直流之分，所以旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。
17、电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。
18、电动机的电流有交、直流之分，所以，旋转电动机也有直流动电机与交流电动机两大类。
19、旋转电机是一种机电能量相互转换的机械电磁装置。
20、旋转电机是一种机电能量相互转换机械电磁装置。
21、一般能把电能转换为机械能的电机称为电动机。
22、一般能把机械能转换为电能的电机称为发电机。
23、一般能把电能转换机械能的电机称为电动机。
24、一般能把机械能转换电能的电机称为发电机。
三、单项选择题1、在直流电机中，发电机的额定功率是指（ C ）A．输入的功率B．输出的机械功率C．I a U a D．电磁功率2、在直流电机中，电动机的额定功率是指（ C ）A．输入的功率B．I e U eC．输出的机械功率D．电磁功率3、在直流电机中，电动机电枢的输入功率等于（ C ）A．电磁功率B．输出的机械功率C．I a U a D．机械源动装置输入的机械功率4、在直流电机中，发电机的输入功率等于（ C ）A．电磁功率B．输出的机械功率C．机械源动装置输入的机械功率D．I a U a5、在直流电动机中，电枢经过电阻损耗后由电磁转换的功率等于（ A ）A．电磁功率B．输出的机械功率C．机械源动装置输入的机械功率D．I a U a6、在直流发电机中，由电磁转换的功率等于（ A ）A．电磁功率B．输出的机械功率C．机械源动装置输入的机械功率D．I a U a7、有2对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（ D ）A．8 B．6 C．4 D．28、有4对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（ D ）A．8 B．6 C．4 D．29、有6对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（ D ）A．8 B．6 C．4 D．210、有8对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（ D ）A．8 B．6 C．4 D．211、有1对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路对数应为（ D ）A．4 B．3 C．2 D．112、有2对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路对数应为（ D ）A．4 B．3 C．2 D．113、有3对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路对数应为（ D ）A．4 B．3 C．2 D．114、有4对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路对数应为（ D ）A．4 B．3 C．2 D．115、有2对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路数应为（ B ）A．8 B．4 C．6 D．216、有4对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路数应为（ B ）A．6 B．8 C．4 D．217、有6对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路数应为（ B ）A．8 B 12 C．16 D．618、有8对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路数应为（ B ）A．8 B．16 C．6 D．1219、有1对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路对数应为（ B ）A．2 B．1 C． 4 D．320、有2对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路对数应为（ B ）A．1 B．2 C．3 D．421、有3对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路对数应为（ B ）A．4 B．3 C．2 D．122、有4对磁极的直流电机、单叠绕组、则此电机的支路对数应为（ B ）A．2 B．4 C．3 D．123、大容量的直流电机中补偿绕组必须和（ C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联24、大容量的直流电动机中补偿绕组必须和（ C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联25、大容量的直流发电机中补偿绕组必须和（ C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联26、直流电机中的换向极绕组必须和（ C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联27、直流电动机中的换向极绕组必须和（ C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联28、直流发电机中的换向极绕组必须和（C ）A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联29、在直流电动机中，理想的换向应是（A ）A．直线换向B．延迟换向C．超前换向D．前面三个答案都正确30、直流发电机中，理想的换向应是（ A ）A．直线换向B．延迟换向C．超前换向D．前面三个答案都正确四、多项选择题（错误用×、正确用√）1、下列结构部件中属于直流电动机旋转部件的为（ B C ）A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷2、下列结构部件中属于直流发电机固定部件的为（AD ）A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷3、下列结构部件中属于直流电机旋转部件的为（B C ）A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷4、下列结构部件中属于直流电动机固定部件的为（AD ）A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷5、下列结构部件中属于直流发电机旋转部件的为（B C ）A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷6、直流电动机中电枢反应的结果为（A BC ）A．磁场饱和时，总的励磁磁势呈去磁。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移。
D．电枢磁势增加。
7、直流发电机电枢反应的结果为（ABC）A．磁场饱和时，气隙磁场被削弱。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移。
D．电枢磁势减弱。
8、直流电机电枢反应的结果为（ABC）A．磁场不饱和时，总的气隙磁场基本不变。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移。
D．电枢磁势增加。
9、在直流电机电枢反应中，合成的结果一般为（AB C ）A．磁场不饱和时，总的气隙磁场基本不变。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．电动机时，物理中性线顺旋转方向偏移。
D．电枢磁势增加。
10、直流电动机电枢反应的结果为（ABD）A．磁场不饱和时，总的气隙磁场基本不变。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．电枢磁势增加。
D．物理中性线逆着转子旋转方向偏移。
11、直流发电机电枢反应的结果为（ABD）A．磁场不饱和时，总的气隙磁场基本不变。
B．磁场分布的波形发生畸变。
C．电枢磁势增加。
D．物理中性线顺着电枢旋转方向偏移。
12、直流电动机中影响换向的因素应该是（A B C D）A．电抗与电枢反应B．电抗与物理化学C．电枢反应与机械D．前面三个答案都正确13、他励直流电动机中影响换向的因素应该是（ABCD ）A．电抗与电枢反应B．电抗与物理化学C．电枢反应与机械D．前面三个答案都正确14、并励直流电动机中影响换向的主要因素应该是（AC ）A．自感与互感电抗B．机械与物理化学C．电枢反应D．前面三个答案都正确15、影响直流电机换向的电磁因素有（ABC ）A．电抗电动势B．电抗电势以及电枢反应电势C．电枢反应电势D．电源电压波动以及电枢绕组的电势16、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）A．洗衣机电机B．空调电机C．交直流通用电机D．交流电机17、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）A．电动车电机B．空调电机C．直流发电机D．交流电机18、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）A．电动车电机B．电动工具电机C．玩具电机D．手电钻电机19、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）A．洗衣机电机B．计算机光驱电机C．玩具电机D．电冰箱电机20、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）A．电风扇电机B．空调电机C．玩具航模飞机电机D．计算机光驱电机五、判断题（错误用×、正确用√）1、直流电机中一个磁极下所有导体电流方向必须相反。
（×）2、直流电机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须一致。
（×）3、直流电机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须相反。
（√）4、直流发电机中一个磁极下所有导体电流方向必须一致。
（√）5、直流发电机中一个磁极下所有导体电流方向必须相反。
（×）6、直流发电机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须一致。
（×）7、直流发电机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须相反。
（√）8、直流电动机中一个磁极下所有导体电流方向必须一致。
（√）9、直流电动机中一个磁极下所有导体电流方向必须相反。
（×）10、直流电动机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须一致。
（×）11、直流电动机中相邻两个磁极下所有导体电流方向必须相反。