电机学课件
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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。
《电机学完整》课件
直流电机控制精度高，响应速度快，适用于需要精确控制速度的场合。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
Electrical Machinery
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；
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
THANKS
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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
电机学第2章直流电机课件
2.直流电机的基本结构
图2-5 电枢上装有6个线圈 (11′到66′)的情况
2.直流电机的基本结构
图2-7 直流电机剖面图
2.直流电机的基本结构
图2-8 主磁极
2.直流电机的基本结构
图2-9 电枢铁心
2.直流电机的基本结构
图2-10 电枢线圈
2.直流电机的基本结构
图2-12 换向器
3.励磁方式
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
图2-42 并励电动机的机械特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-43 串励电动机的接线图
3.串励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-44 串励电动机的工作特性
图2-14 直流电机的励磁方式 a)他励式 b)并励式 c)串励式 d)复励式
4.直流电机的额定值
(1)额定功率PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机 的输出功率，用千瓦(kW)表示。 (2)额定电压UN 指额定状态下电枢出线端的电压，以伏(V)表 示。 (3)额定电流IN 指电机在额定电压下运行、输出功率为额定功 率时，电机的线电流，以安(A)表示。 (4)额定转速nN 指额定状态下运行时转子的转速，以转/分(r/mi n)表示。
2.单叠绕组
2.单叠绕组
图2-19 单叠绕组展开图(2p=4,S=K= =16)
2.单叠绕组
图2-20 图2-19所示瞬间电枢绕组的电路图
3.单波绕组
3.单波绕组
图2-21 单波绕组的展开图(2p=4, =S=K=15) a)部分展开图 b)全部展开图
3.单波绕组
《电机学课件》PPT课件
• 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》
05.12.2020
.
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
.
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
.
13
《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。
• 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
.
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
.
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
.
13
《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
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
电机学-PPT精选
2019/11/3
河海大学 电气学院
87
异步电机转子：端环
2019/11/3
河海大学 电气学院
88
异步电机转子1
2019/11/3
河海大学 电气学院
89
异步电机转子2
2019/11/3
河海大学 电气学院
90
异步电机转子3
2019/11/3
河海大学 电气学院
91
异步电机转子4
2019/11/3
62
定子铁芯 气隙
2019/11/3
河海大学 电气学院
63
单层绕组 同心式绕组
2019/11/3
河海大学 电气学院
64
单层链式绕组
2019/11/3
河海大学 电气学院
65
双层绕组 单层绕组
2019/11/3
河海大学 电气学院
66
双层绕组 分极分相
2019/11/3
河海大学 电气学院
67
双层绕组 线圈组
转子静止时等效电路
旋转磁场
脉振磁场
定子冲片
轴
T-S曲线
轴承
单相绕组
定子绕组
转子冲片
风扇滑环
绕组式转子 鼠笼绕组
单层绕组
双层绕组
短距线圈 电机图形
三相异步机机械特性
短距绕组连接
2019/11/3
河海大学 电气学院
12
变压器的空载运行: 变压器运行电磁现象
A I0
E1
U1
E 1
X
0
1
异步电机平衡方程推导图
2019/11/3
河海大学 电气学院
《电机学完整》课件
近年来，随着电力电子技术、控制理 论和信息技术的发展，电机学不断涌 现出新的理论和技术，如永磁同步电 机、开关磁阻电机和智能电机等。
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
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
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《电机学》
电气工程学科的基石
电力系统专业的核心
2015/8/9
河海大学 电气学院
河海大学
1
《电机学》
课程简介 课件(中文版) 备课（教案） 自学
2015/8/9
教学大纲 习题解答 图片动画检索 考核
河海大学 电气学院
2
电机学课件（中文版）
绪 第一篇 变 论 压 器
第二篇 交流电机的共同理论
第三篇 异 步 电 机
河海大学 电气学院
81
异步电机定子 外形
2015/8/9
河海大学 电气学院
82
异步电机风扇
2015/8/9
河海大学 电气学院
83
异步电机外形
2015/8/9
河海大学 电气学院
84
异步电机转子 轴承
2015/8/9
河海大学 电气学院
85
异步电机转子 端盖
2015/8/9
河海大学 电气学院
86
2015/8/9
河海大学 电气学院
9
《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》
2015/8/9
河海大学 电气学院
56
转子冲片（异步电机）
2015/8/9
河海大学 电气学院
57
转子冲片2
2015/8/9
河海大学 电气学院
58
风扇 滑环（绕组转子）
2015/8/9
河海大学 电气学院
59
异步电机空载运行
2015/8/9
河海大学 电气学院
60
绕组式转子
2015/8/9
河海大学 电气学院
2015/8/9
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3
习题解答
第一部分 变压器
第二部分 共同理论 第三部分 异步同步电机
2015/8/9
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4
备课（教案）
绪 论 第一部分 变压器 第二部分 交流电机的共同理论 第三部分 异步电机
2015/8/9
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5
主要图片动画检索
变压器图片动画 异步电机图片动画
2015/8/9
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44
轴
2015/8/9
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45
异步电机平衡方程推导图
2015/8/9
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46
T-S曲线1
2015/8/9
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47
T-S曲线2
2015/8/9
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48
轴承
2015/8/9
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49
单匝线圈多匝线圈(定子绕组)
2015/8/9
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33
相量图
2015/8/9
河海大学 电气学院
34
YYN变压器组中性点浮动
2015/8/9
河海大学 电气学院
35
T形电路
2015/8/9
河海大学 电气学院
36
三相变压器组铁芯磁通波形
2015/8/9
河海大学 电气学院
37
三相变压器
2015/8/9
河海大学 电气学院
2015/8/9
河海大学 电气学院
22
TR最严重情况下突然短路
2015/8/9
河2015/8/9
河海大学 电气学院
24
三绕组变压器简图
2015/8/9
河海大学 电气学院
25
三绕组变压器绕组排列
2015/8/9
河海大学 电气学院
26
自耦变压器电流分布
2015/8/9
河海大学 电气学院
27
三绕组变压器向量图
2015/8/9
河海大学 电气学院
28
CT PT
2015/8/9
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29
变压器外特性
2015/8/9
河海大学 电气学院
30
对称分量合成
2015/8/9
河海大学 电气学院
31
TR三次谐波磁通路径
2015/8/9
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32
变压器并联运行
sm’ sm xst
1 0
Tm’
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Tm
98
Tem
2015/8/9
异步电机转子 放大
2015/8/9
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87
异步电机转子：端环
2015/8/9
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88
异步电机转子1
2015/8/9
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89
异步电机转子2
2015/8/9
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90
异步电机转子3
2015/8/9
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91
异步电机转子4
2015/8/9
2015/8/9
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76
异步电机定子 端部1
2015/8/9
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77
异步电机定子 端部2
2015/8/9
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78
异步电机定子 端部3
2015/8/9
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79
异步电机定子 端部4
2015/8/9
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80
异步电机定子 内部
2015/8/9
2015/8/9
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6
END 谢谢
2015/8/9
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7
《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：
s n n1
0
A TL
sm
0.8UN
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2015/8/9
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96
转子回路串电阻时的机械特性
s
0
sm
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r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3
sm1
sm2
1 0
2015/8/9
Tst
Tst1
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Tem
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定子串接电抗器时的机械特性
s 0 n
n1
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92
异步电机转子5
2015/8/9
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93
绕线转子三相感应电机
2015/8/9
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94
三相异步电动机的机械特性
s
0
n D C
sN n N sm nm
B
1 0
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A
TN Tst
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Tem
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95
异步电动机降压时的人为机械特性
61
鼠笼绕组
2015/8/9
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62
定子铁芯 气隙
2015/8/9
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63
单层绕组 同心式绕组
2015/8/9
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64
单层链式绕组
2015/8/9
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65
双层绕组 单层绕组
2015/8/9
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66
双层绕组 分极分相
2015/8/9
12
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变压器的空载运行: 变压器运行电磁现象
I0
E1
0
A
(I 2 )
a
U1
X
E 1
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E 2 U 20
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13
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。
2015/8/9
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50
单相绕组
2015/8/9
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定子绕组1
2015/8/9
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定子绕组2
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定子绕组3
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短距线圈
2015/8/9
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55
电动机工作原理
cos2 (超前)
U2
U20
cos2 (滞后)
I2
2015/8/9
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cos2 1
18
变压器暂态运行:转差率试验
2015/8/9
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19
TR空载合闸接线图
2015/8/9
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20
TR空载合闸时磁通变化
2015/8/9
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21
TR空载合闸时电流变化
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70
异步电机能流图
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电气工程学科的基石
电力系统专业的核心
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《电机学》
课程简介 课件(中文版) 备课（教案） 自学
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教学大纲 习题解答 图片动画检索 考核
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电机学课件（中文版）
绪 第一篇 变 论 压 器
第二篇 交流电机的共同理论
第三篇 异 步 电 机
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异步电机定子 外形
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异步电机风扇
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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》
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转子冲片（异步电机）
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转子冲片2
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风扇 滑环（绕组转子）
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异步电机空载运行
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T-S曲线1
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T-S曲线2
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轴承
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单匝线圈多匝线圈(定子绕组)
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YYN变压器组中性点浮动
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T形电路
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三相变压器组铁芯磁通波形
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三相变压器
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TR最严重情况下突然短路
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三绕组变压器绕组排列
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自耦变压器电流分布
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三绕组变压器向量图
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变压器外特性
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变压器并联运行
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异步电机转子 放大
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异步电机转子：端环
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异步电机转子1
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异步电机定子 端部3
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• • • • 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：
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转子回路串电阻时的机械特性
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鼠笼绕组
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双层绕组 分极分相
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t
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磁路饱和时， 正弦，i0 尖顶，i0 正弦， 平顶。
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单相绕组
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定子绕组1
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短距线圈
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电动机工作原理
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cos2 (滞后)
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变压器暂态运行:转差率试验
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河海大学 电气学院
19
TR空载合闸接线图
2015/8/9
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20
TR空载合闸时磁通变化
2015/8/9
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TR空载合闸时电流变化
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70
异步电机能流图
2015/8/9
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