电机学入门教程
电机学基础知识专业知识讲座46页PPT
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电机学基础知识专业知识讲座
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是Байду номын сангаас过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
电机学-PPT精选
河海大学 电气学院
65
双层绕组 单层绕组
2019/12/14
河海大学 电气学院
66
双层绕组 分极分相
2019/12/14
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67
双层绕组 线圈组
2019/12/14
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68
双层绕组 连相绕组
2019/12/14
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69
异步电机功率平衡关系
p cu 1
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15
变压器参数测定:空载实验
a
A
WA
~V
V
x
X
2019/12/14
河海大学 电气学院
16
变压器参数测定:短路实验
A
a
WA
~V
X
x
2019/12/14
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17
变压器的运行特性
U2
U20
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cos2(超前 )
cos2 1
cos2(滞后 )
I2
2019/12/14
河海大学 电气学院
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三绕组变压器等效电路
2019/12/14
河海大学 电气学院
24
三绕组变压器简图
2019/12/14
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25
三绕组变压器绕组排列
2019/12/14
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26
自耦变压器电流分布
2019/12/14
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27
三绕组变压器向量图
2019/12/14
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98
河海大学 电气学院
33
相量图
电机学入门教程
磁滞损耗： ph
K h fBmV
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
K f d B V pw 12
2
2
2
2 m
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
f 2 pFe p1 / 50 Bm 50
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律 磁 路 基 本 定 律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
F1 Hl H 1l1 H 3 l 3 H
H 1 l1 F1 H 3 l 3 H
2 3 1 3.69 10 4 Wb
B2 2 / A2 0.615T H 2 185A / m
H 1 433.6A / m B1 1.052T
电机中的基本电磁定律
变 压 器 电 动 势
Em N m E 2 2 2fN m 4.44fN m
m sint
e N m cost Em sin (t 90 )
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运 动 电
x b
F H Fe l H 585.6A
I F/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’
重新假定φ’ N
| F F |
'
Y
'
磁路基本定律及计算方法
已知磁动势 确定磁通
电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点
磁路基本定律及计算方法
《电机学》学习指南
《电机学》学习指南第一章基础理论一、学习目标：掌握磁场分析基本量，磁路的基本定律；掌握常用铁磁材料及其磁化特性；掌握简单串联、并联磁路计算；了解交流磁路中的激磁电流和磁通；掌握能量转换基本定律。
二、模块导学：1、绪论讲述了电机的概念、电机的主要作用、电机的分类、电机的主要发展和本课程的主要任务。
2、磁路和磁性材料讲述了磁场中基本物理量和磁路的基本概念，磁路的基本定律，磁性材料的分类及其特性，简单磁路的计算以及交流铁心磁路中的激磁电流、磁通和感应电动势的波形关系。
2、能量转换基本定律讲述了法拉第电磁感应定律、毕—萨电磁力定律和能量守恒原理。
三、重点难点指导：重点：磁路的基本概念和基本定律，铁磁材料及其磁化特性，能量转换基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比，交流磁路中的激磁电流和磁通。
讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，说明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，使学生建立起磁路与电路的类比关系，画图说明交流磁路中的激磁电流和磁通的波形关系。
四、参考资料目录：[1] 汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M]. 第三版. 北京：机械工业出版社，2008[2] 李哲生，刘迪吉，戈宝军. 电机学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997[3] 潘再平，章玮、陈敏祥. 电机学[M]. 杭州：浙江大学出版社，2008[4] 李发海. 电机学[M]. 北京：科学出版社，2001[5] 胡虔生，胡敏强. 电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2005[6] 汪国梁. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2007[7] 朱东起，王岩，李发海. 电机学[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，1987[8] 冯欣南. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，1985[9] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2005[10] 刘锦波，张承惠. 电机与拖动[M]. 北京：清华大学出版社，2006[11] 马宏忠，方瑞明，王建辉. 电机学[M]. 北京：高等教育出版社，2009[12] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997[13] 王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007[14] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery (Sixth Edition). McGRAW-HILLCompanies, 2003[15] 范瑜. 电气工程概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006第二章变压器一、学习目标：了解变压器的用途、结构、分类，掌握变压器的额定值；掌握变压器空载运行与变压原理；掌握变压器负载运行与能量传递原理；掌握变压器电压方程，绕组归算，等效电路，向量图；掌握变压器等效电路参数测定；掌握三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断；掌握标幺值的定义并能熟练运用；掌握变压器的运行特性与性能指标并能熟练运用；掌握变压器并联运行原理并能熟练运用；了解自耦变压器，三绕组变压器，互感器的结构特点运行原理及使用注意事项。
2024年电机学完整版课件(经典)
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
第1章电机基础知识
火 电 站
二 滩 水 电 站
第1章电机基础知识
太阳能电站 全国装机容量第最1章大电机的基新础知疆识达板城风电厂
核电站
地热电站
第1章电机基础知识
潮汐电站
波浪能发电站
第1章电机基础知识
变频器
第1章电机基础知识
电力变压器
第1章电机基础知识
第1章电机基础知识
2、驱1动.1生.产2机械电机的功能（续2）
磁悬浮列车
第1章电机基础知识 大型车床
作电源用-直流发电机 将机械能转化为直流电能
信号传递-直流伺服电动机 将控制信号转换为机械信号
第1章电机基础知识
1.1.2 电机的功能（续3）
3、控制各种自动设备
盲人引路车
爬行机器人
第1章电机基础知识
４、1大电.1型机和.的2超发小展型电状方向况机发展的功能（续4）
铸钢：μ≈1 000μ0， 硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0
铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其
内部具有一种特殊通常铁磁材料内部磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，对外不显磁性。
有外磁场作用时
磁畴在外界磁场的作用下，均发生归 顺性转向，使得铁磁材料内部形成一 个很强的附加磁场。
矫顽
剩磁
B 膝点
磁力
Br
－Hm －HC
0
HC
－Br
H Hm
磁滞回线
第1章电机基础知识
(二) 物质的磁性能
▲ 非磁性物质（非铁磁物质） μ≈μ0
▲ 磁性物质 (1) 高导磁性
μ＞＞μ0 ※ 铸钢：μ≈1 000μ0 ※ 硅钢片：μ≈(6 000 ~ 7 000)μ0
L= ΨL /i = NΦ /i= N(N i/R m)/i= N2λm
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。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
电机学课程
电机学课程
电机学课程是电子、电气、机械等工科专业的主要学科之一，也是广大工程师不可缺少的一门基础课程。
学习电机学需要掌握一定的物理、数学和电气知识，对于工科学生而言，这门课程的重要性不言而喻。
下面我将分步骤阐述学习电机学的方法和技巧，希望能给大家带来一定的帮助。
第一步：了解电机的基本知识
学习电机课程的第一步，是要了解电机的基本知识，包括电机的种类、结构、工作原理、特性等方面。
在这一步中，我们需要研究电学、机械学等专业知识。
第二步：学习电机的控制原理
电机的控制原理相对复杂，涉及到控制理论、电气自动化等方面的知识。
在学习控制原理的过程中，要深入理解电机的控制方式和原理，并掌握控制系统的相关算法和方法。
第三步：学习电机的应用场景
电机的应用非常广泛，应用场景也各不相同。
在学习电机课程时，我们需要了解电机在各种应用领域中的应用场景，例如工业制造、交通运输、家用电器等方面。
通过了解不同的应用场景，我们可以更好地理解电机的使用方法和技巧。
第四步：理解电机的维护方法
学习电机课程不仅要掌握电机的基本知识和应用技巧，还需要理解电机的维护方法，例如如何保持电机的稳定运转、如何进行电机的检修和维护等等。
这一步需要我们熟悉相关的机械、自动化等知识，理解电机的构造和工作原理。
总而言之，学习电机学课程需要我们掌握一定的物理、数学和电气知识，并能够理解电机的基本结构和工作原理，掌握电机的控制原理和应用技巧，并能够进行电机的检修和维护。
通过不断的学习和实
践，我们可以更好地理解电机的应用场景，掌握电机的使用方法和技巧，提高我们的工程能力和技术水平。
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
《电机学课件》PPT课件
• 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》
05.12.2020
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12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 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
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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15
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
05.12.2020
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。
05.12.2020
.
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《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
《电机学课件》课件
电机的种类和工作原理
直流电机
直流电机通过直流电源提供电 流，可实现精确控制和调速。
交流电机
交流电机利用交流电源提供电 流，有许多种不同的类型和工 作原理。
步进电机
步进电机是一种特殊的电机， 可以实现精确的位置控制。
电机的控制方法
1
直接启动
最简单的电机控制方法，直接将电源连接到电机启动。电机，通过改变电路连接方式来减小起动电流。
3
变频调速
通过改变输入电压和频率来实现电机的调速控制。
电机的特性与参数
扭矩
效率
电机扭矩是电机输出力矩的大小， 决定了电机的动力性能。
电机效率是指电机的输出功率与 输入功率之比，衡量了电机的能 量利用效率。
转速
电机转速是指电机旋转的速度， 通常以转/分钟来表示。
电机学课件
本PPT课件将为您介绍电机学的基础知识，包括电机的种类和工作原理，控制 方法，特性与参数，应用领域，发展趋势。最后进行总结和回顾。
电机的基础知识
1 电机的定义
电机是将电能转化为机械 能的设备，广泛应用于各 个领域。
2 电机的组成
电机由定子、转子、电磁 铁、轴等部件组成。
3 电机的工作原理
电机的应用领域
工业
电机广泛应用于工业自动化设备、机械制造等领 域。
家电
电机在家庭电器中的应用，如洗衣机、冰箱等。
交通
电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自 行车等。
能源
电机在能源领域的应用，如风力发电机、太阳能 光伏系统等。
电机的发展与趋势
1
高效能
电机的效率不断提高，节能环保成为发展的重要方向。
电机学基础知识PPT课件
2021年5月27日星期四
11
第11页/共45页
电机与电力拖动的发展概况
2．电力拖动的发展概况 最初电动机拖动代替了蒸汽或水力的拖动； 当时电动机拖动生产机械的方式是通过天轴来实
现的，称为“成组拖动”。 即由一台电动机拖动一组生产机械，从电动机到
各种生产机械的能量传送以及在各生产机械之间的能 量分配完全用机械的方式，靠天轴及机械传动来实现。
2021年5月27日星期四
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电机与电力拖动的发展概况
随着自动控制系统和计算机装置的发展，在一般旋 转电机的理论基础上，又发展了许多种可靠性，高 精度、快速响应的控制电机，成为电机学科的一个 独立的分支。
我国的电机工业在建国以来发生了巨大的变化。现 在已建立了自己的工业体系，有统一的国家标准、 统一的电机、变压器系列，能生产成套的大、小型 火力和水力发电设备，基本上能生产满足国民经济 生产需要的各种电机。
2021年5月27日星期四
1
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电机与电力拖动的发展概况
二、按运动方式及电源性质分类
静止电机-----------------变压器
电机
直流发电机 直流电机
直流电动机
旋转电机
异步电机 异步电动机
交流电机
异步发电机
同步发电机 同步电机
同步电动机
控制电机
2021年5月27日星期四
2
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1.2.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度
磁感应强度B
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向
与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小
B
F Il
电机学 学习指南讲解
电机学-学习指南一、填空与选择1.电枢反应是指电枢绕组电流所产生的对的影响。
无限大电网对并联于其上的发电机的约束是2.和。
三相异步电动机定子铁损耗与铁心中的和 3.有关。
三相异步电动机的无级调速方法包括调速和 4.调速。
同步电机按结构形式可分为和。
5.在同步发电机与电网并联运行中，当电压大小不相等时，应调节发电机的。
6.在同步发电机与电网并联运行中，7.当发电机和电网的频率不等时，应调节的。
在同步电机中，只有存在电枢反应时才能实现机电能量转换。
8.??90时，产生去磁9.同步发电机的电枢反应中，当内功率因数角电枢反应，发电机端电压将。
S?20U/U?10000V/400V，采用kVA，Yd一台三相电力变压器，（星形/三10.N21NN角形）连接，则电压比为（）(A) 14.43 (B) 25 (C) 6.33 (D) 1011.如果变压器的电压和频率都增加5%，穿过铁心线圈的主磁通将（）(A) 增加 (B) 减小 (C) 基本不变12.一台50Hz的三相异步电动机，额定转速为975 r/min，同步转速为1000 r/min，则转差率为（A）(A) 0.025 (B) -0.025 (C) 0.01 (D) 0.0313.一台三相异步电动机，频率为50Hz，同步转速为750r/min，则极对数为（）。
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 414.异步电动机带恒转矩负载运行，电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩（）(A) 变小 (B) 变大 (C) 不变 (D) 不确定15.如果一台三相感应电动机运行时的转差率为0.25，则此时通过气隙传递的功率有（）(A) 25%是转子铜耗 (B) 75%是转子铜耗(C) 25%是定子铜耗 (D) 75%是输出功率16.异步电动机的起动转矩倍数是指起动转矩与（）的比(A) 额定转矩 (B) 电磁转矩 (C) 负载转矩 (D) 最大转矩17.三相变压器二次侧的额定电压是指一次侧加额定电压时二次侧的（）(A) 空载线电压 (B) 空载相电压(C) 额定负载是的线电压 (D)额定负载是的相电压18.一台并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速降（）(A) 升到某一值后稳定运行 (B) 减速后停转(C) 增加到不允许的值即“飞车” (D) 原速运行19.在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电刷两端的直流电动势（）(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定20.在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电磁转矩中的脉动（）不确定 (D) 不变 (C) 减小 (B) 增大(A)21.在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电磁转矩中的脉动（）(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定22.同步补偿机的作用是（）。
《电机学》学习指南
第一章基础理论一、学习目标：掌握磁场分析基本量，磁路的基本定律；掌握常用铁磁材料及其磁化特性；掌握简单串联、并联磁路计算；了解交流磁路中的激磁电流和磁通；掌握能量转换基本定律。
二、模块导学：1、绪论讲述了电机的概念、电机的主要作用、电机的分类、电机的主要发展和本课程的主要任务。
2、磁路和磁性材料讲述了磁场中基本物理量和磁路的基本概念，磁路的基本定律，磁性材料的分类及其特性，简单磁路的计算以及交流铁心磁路中的激磁电流、磁通和感应电动势的波形关系。
2、能量转换基本定律讲述了法拉第电磁感应定律、毕—萨电磁力定律和能量守恒原理。
三、重点难点指导：重点：磁路的基本概念和基本定律，铁磁材料及其磁化特性，能量转换基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比，交流磁路中的激磁电流和磁通。
讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，说明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，使学生建立起磁路与电路的类比关系，画图说明交流磁路中的激磁电流和磁通的波形关系。
四、参考资料目录：[1] 汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M]. 第三版. 北京：机械工业出版社，2008[2] 李哲生，刘迪吉，戈宝军. 电机学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997[3] 潘再平，章玮、陈敏祥. 电机学[M]. 杭州：浙江大学出版社，2008[4] 李发海. 电机学[M]. 北京：科学出版社，2001[5] 胡虔生，胡敏强. 电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2005[6] 汪国梁. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2007[7] 朱东起，王岩，李发海. 电机学[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，1987[8] 冯欣南. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，1985[9] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2005[10] 刘锦波，张承惠. 电机与拖动[M]. 北京：清华大学出版社，2006[11] 马宏忠，方瑞明，王建辉. 电机学[M]. 北京：高等教育出版社，2009[12] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997[13] 王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007[14] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery (Sixth Edition). McGRAW-HILLCompanies, 2003[15] 范瑜. 电气工程概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006第二章变压器一、学习目标：了解变压器的用途、结构、分类，掌握变压器的额定值；掌握变压器空载运行与变压原理；掌握变压器负载运行与能量传递原理；掌握变压器电压方程，绕组归算，等效电路，向量图；掌握变压器等效电路参数测定；掌握三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断；掌握标幺值的定义并能熟练运用；掌握变压器的运行特性与性能指标并能熟练运用；掌握变压器并联运行原理并能熟练运用；了解自耦变压器，三绕组变压器，互感器的结构特点运行原理及使用注意事项。
第一章 电机学基础知识PPT课件
4. 磁导率μ
μ=
B H
单位：H / m
真空中的磁导率: μ0 = 4π×10－7 H / m
大连理工大学电气工程系
物质按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。
◆ 非磁性物质
μ≈μ0 1） 顺磁物质(如空气) : μ 略大于μ0 。 2） 反磁物质(如铜) ：μ 略小于μ0 。
◆ 磁性物质—— 高导磁性
大连理工大学电气工程系
2）在高新技术领域的新应用
☆ 信息技术（雷达驱动） ☆ 航天航空航海 ☆ 生物医学工程（多种医疗设备）
大连理工大学电气工程系
绪2. 电论机的分类
常用分类方式： ◆按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机 四大类。 ◆按电机结构及电源性质分，有变压器和旋转电机。
两种方法归纳如下：
电机与拖动
机械工业出版社
大连理工大学电气工程系
☆本课程的性质、任务和内容
性质：电气自动化和自动化专业的专业基础课
任务： ◆ 掌握电机的基本结构、工作原理和主要特性； ◆ 掌握电力拖动系统的分析计算及电机的选择法； ◆ 培养分析和解决问题的能力，为今后学习和工作 打下坚实的基础。
内容：
◆电机学：直流电机、变压器、异步电机、同步电机、
☆ 各领域中有特殊要求的动力装置
大连理工大学电气工程系
◆ 发电环节——各种发电机
引进600MW汽轮发电机
大连理工大学电气工程系
国产300MW汽轮发电机
大连理工大学电气工程系
现场运行的水轮发电机
大连理工大学电气工程系
◆ 输配电环节——变压器
为把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要 将发电机输出的 20 kV 左右的电压升高。在我国， 一般升高到220kV或500kV。
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。
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
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《电机学》 第一章 导 论
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基尔霍夫第一定律
0
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 磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性
不存在饱和现象
有磁路饱和
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
1 B1 A1 6.312Wb
F2 H 2 l 2 H 3 l 3 H 225.7A
磁路基本定律及计算方法
3.交流磁路的特点
1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗 2.交流磁路中电压平衡关系中比直流 磁路多了感应电动势 3.交流磁路存在交流磁通，电流的波 形和相位问题
电机中的机电能量转换过程
10 10-4 m
3 10 104 Wb
F1 350A
求：励磁磁动势F2
磁路基本定律及计算方法
磁路分段
F2 Hl H 2 l 2 H 3 l 3 H
B3 B 3 / A3 1.0T
H 3 383A / m H B / 0 H 3 l 3 H 133.2A
电机的分类
发 电 机 电 电 动 机
机
直流电机 旋转电机 交流电机 同步电机 异步电机
电机的作用
发电机、变压器
电
电能的生产、传输和分配
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
电机中的基本电磁定律
1.全电流定律
H dl I
l
H dl ' H dl I I1 I 2 I 3 l
l
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
d d e N dt dt
d dt dx t x e N Nv t x
变 压 器 电 动 势 运 动 电 动 势
电
机
学
第一章
1.电机的定义
导论
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
电机的定义
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
什么是 电机？
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
(Wmec pmec ) (Wm pFe ) (We pcu )
电机中的机电能量转换过程
电磁转矩
电磁功率
电磁转矩和电磁功率在机电能量转换中起重要 用，而它们都是通过气隙磁场的作用而产生
电能的生产、传输和分配
返
回
驱动生产装置和机械
返
回
控制系统和智能化装置的重要元件
返
回
2.并联磁路计算
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
列出节点方程和电压方程求解
确定每段磁路磁密和磁场强度
计算磁动势
磁路基本定律及计算方法
计算实例
已知数据： A1 A2 6 104 m 2
A3 10 104 m2
l1 l 2 0.5m l 3 2 0.07m
动
势
B
l Bn ( )d
x
e
e NvlBn ( x) Bn ( x b) NvlBn
v
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
F dF i dl B
F Bli
B
i
f
Ts Fr Blir Ts Nlir(B1 B2 )
Tem Tcj MNBliD
电机中的基本电磁定律
变 压 器 电 动 势
Em N m E 2 2 2fN m 4.44fN m
m sint
e N m cost Em sin (t 90 )
变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断
电机中的基本电磁定律
运 动 电
x b
l 0.3m, A 9 10 4 m 2
-4 0. 3m 0.5 l 10 m , A 9 10 4 m 2
B /A 1.1T
铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：H Fe 493A / m
H B / 0 1.1 / 4 10 7 8.75 10 5 A / m
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。
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）
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
F H Fe l H 585.6A
I F/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’
重新假定φ’ N
| F F |
'
Y
'
磁路基本定律及计算方法
F1 Hl H 1l1 H 3 l 3 H
H 1 l1 F1 H 3 l 3 H
2 3 1 3.69 10 4 Wb
B2 2 / A2 0.615T H 2 185A / m
H 1 433.6A / m B1 1.052T
已知磁动势 确定磁通
电机和变压器设计属于前一类是我们学习的重点
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
磁路基本定律及计算方法
计算实例
1.理想模型
Pe ei NBnlvi F NBn li Pmec Fv NBn lvi
F
i
Pmec Pe
电机中的机电能量转换过程
2.实际机电能量转换系统
发电机
电动机
电机中的机电能量转换过程
Wmec Wm pT We
电机中的机电能量转换过程
pT pcu pFe pmec
磁滞损耗： ph
K h fBmV
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
K f d B V pw 12
2
2
2
2 m
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
f 2 pFe p1 / 50 Bm 50
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律 磁 路 基 本 定 律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
已知数据：
1.硅钢片的磁化曲线
2.铁心尺寸： l 0.3m, A 9 104 m 2
3.气隙尺寸： 0.5 10-4 m 4.线圈砸数：N＝500 5.给定磁通：
计算数据：
1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
9.9 10-4 Wb
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
j 1 M
铁磁材料的特性
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金 1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率 0 4 10 7 2.铁磁材料的磁导率远大于 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
1.铁磁材料的导磁率
B H
铁磁材料的特性