电工学(第七版)上册秦曾煌第七章[优质ppt]

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电工学(第七版上册)秦曾煌主编ppt课件

A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
.
16
4.关联参考方向 i
+
1. 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
.
11
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，如图所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
.
21
1.3 电功率和能量一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率，以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
.
23
由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导数，反过来能量是功率对时间的积分。

电工学(第七版上册)秦曾煌主编

电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J l 电阻 R S I + E R _
I E R E l S
l
S

F NI l Rm S
4. 磁路分析的特点 (1)在处理电路时不涉及电场问题，但在处理磁路时离不开磁场的概念； (2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，但在处理磁路时一般都要考虑漏磁通； (3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析； (4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0 时，不为零；
7
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感应强度。解：半径为x处各点的磁场强度为 NI Hx lx NI I 故相应点磁感应强度为 Bx Hx
lx
N匝
x
Hx S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性() 无关；而磁感应强度 B 与磁场媒质的磁性有关。
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 1. 引例环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部的磁通。
解：根据安培环路定律，有
N匝 xBiblioteka H dl I设磁路的平均长度为 l，则有 B NI Hl l l S

S I
Hx
即有： Φ NI F
在例1(1)，(2)两种情况下，如线圈中通有同样大小的电流0.39A，要得到相同的磁通，铸铁材料铁心的截面积和硅钢片材料铁心的截面积，哪一个比较小？【分析】如线圈中通有同样大小的电流0.39A，则铁心中的磁场强度是相等的，都是260 A/m。查磁化曲线可得， B铸铁 = 0.05T、 B硅钢 =0.9T, B硅钢是B铸铁的18倍。因 =BS，如要得到相同的磁通，则铸铁铁心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的18倍。结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低。

电工学(第七版上册)秦曾煌主编讲解

第7章磁路与铁心线圈电路
7.1 磁场的基本物理量 7.2 磁性材料的磁性能 7.3 磁路及其基本定律 7.4 交流铁心线圈电路 7.5 变压器 7.6 电磁铁
第7章磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；
N
300
结论：如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率
高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量。
在例1(1)，(2)两种情况下，如线圈中通有同样大
小的电流0.39A，要得到相同的磁通，铸铁材料
铁心的截面积和硅钢片材料铁心的截面积，哪一个比较小？【分析】如线圈中通有同样大小的电流0.39A，则铁心中的磁场强度是相等的，都是260 A/m。
磁性物质不同，其磁滞回线
• O •Hc H •
和磁化曲线也不同。
磁滞回线
按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型： (1)软磁材料
具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。 (2)永磁材料
具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)矩磁材料
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。
7.3 磁路及其基本定律
7.3.1 磁路的概念
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。

电工学电子技术( 第七版秦增煌)完整第7章ppt课件

第7章交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据 7.9 三相异步电动机的选择 7.10 同步电动机(略) 7.11 单相异步电动机

F
S
B
方向:顺时针
X
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
总目录章目录返回上一页下一页
电磁转矩的产生
▲ 用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向
▲ 用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向
电磁力→电磁转矩 T
T 与 n0 同方向。
C
B
iB
B
X
Z
C
A Y
总目录章目录返回上一页下一页
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C
C' Z
Y' B'
Y
B
iB
C
Y A
N
•Z
•
X
S
B
S
B
X
•
Z • N C
A Y
Im i iA iB iC
0
极对数 p 2
旋转磁场的磁极对数
t 与三相绕组的排列有关
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4.旋转磁场的转速(speed)
电动机的分类：交流电动机

电工学简明教程(秦曾煌)7

(2) 起动转矩 Tst 不大，虽然刚起动时转子电流较大，但转子的功率因数很低, 不能满载起动。
电磁转矩
T = KT I2 cos 2
7.5.2 起动方法
1．直接起动
直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。
特点：起动转矩小；起动电流大，比额定值大 4 ~ 7 倍；影响同一电网上其他负载的正常工作。优点：简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机。
i3
W2
W4 W3
W1
V3 V2
V1
i2
三相绕组
返回
按下图放入定子
槽内。
形成的磁场则是
两对磁极。
即 p=2
V4
U1 W4
W
V1
3
U4
U2
V3
W1
W2 U3
V2
四极旋转磁场
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下一节
上一页下一页
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上一节
下一节
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3．旋转磁场的磁极对数 p
旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的每相绕组组
R 2
负载转矩 T2 > Tst ，不能起动。
O
负载转矩 T2 < Tst ，可带负载起动。
Tmax T
不同转子电阻的转矩特性
[例 1] 已知 PN = 4.5 kW，nN = 950r/min，N = 84.5%，U = 380 V，f1 = 50 Hz， = 2，st = 1.7。求：(1)
磁极对数 p；(2)s；(3)TN；(4)输入功率 P1；(5)Tmax； (6)Tst。
(6) Tst = st TN = 1.7 45.24 N·m = 76.91 N·m

电工学秦曾煌第七 PPT课件

t
3-33
第33页/共57页
uC (t) E (U 0 E)e t RC U 0 e t RC (E Ee t RC )
暂态电路的叠加定理:
全响应=稳态分量+暂态分量全响应=零输入响应+零状态响应
前者：由电路因果关系来看后者：由电路的变化规律来看
3-34
第34页/共57页
R-L电路的全响应
一阶电路暂态过程的求解方法
1. 经典法: 用数学方法求解微分方程。
2. 三要素法: 求初始值、稳态值、时间常数。 ……………... 3-18 第18页/共57页
* 经典法
K
R
+
_E
C
例
i
一阶常系数线性微分方程
uC
RC
duC dt
uC
E
由数学分析知此种微分方程的解由两部分组成：
u' 方程的特解 C
R
t=0
+
E
C
_
uC
E
uC
RC
duC dt
uC
E
uC (0 ) U0 0
uC
(t
)
E
(U0
E
t
)e
RC
t uC (t) E Ee t RC
3-32
第32页/共57页
R-C电路的全响应
K
R
t=0
+
E
C
_
uC
RC
duC dt
uC
E
uC
E
U0
uC (0 ) U 0
uC (t) E (U 0 E)e t RC (E Ee t RC ) U 0 e t RC

电工学上册(第七版)PPT 高等教育出版社,秦曾煌主编

应用基尔霍夫电流定律列出 I2－I1－IB＝0
得 IB＝－0.255mA
例： I1
a I2
I6
d
R6
c
R4 I3 b I4 I
应用 U = 0列方程对网孔abda： I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0 对网孔acba： I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0 对网孔bcdb：
例1： I1
a I2
IG
dG
c
R4 I3 b I4 I
+E –
支路：ab、bc、ca、… （共6条）
结点：a、 b、c、d
(共4个）
回路：abda、abca、
adbca … （共7 个）
网孔：abd、 abc、bcd （共3 个）
1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律) （应用于节点）
1．定律
在任一瞬间，流入任一结点的电流等于流出该
结点的电流。
I1 a I2
+ R1
R2
E1
I3 R3
b
即: Ｉ入= Ｉ出或: Ｉ= 0
+ 对结点 a： I1+I2 = I3
E2
或 I1+I2–I3= 0
实质: 节点不能存储电荷。
注意：上面的流入和流出都是指电路的参考方向。
2．推广：从节点到闭合面
电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的
闭合面。在任何一个时刻，流过任何一个闭合面的电流的代数和为0。
例:
IA
A
广义结点
IB
IC B
C
IA + IB + IC = 0 （1）
左图式（1）可以用基尔霍夫节点电流定理来证明。

2024版电工学简明教程(秦曾煌)ppt课件

29
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位，实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机运行状态和电网要求，输出相应的控制信号；励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能的装置。在电路中，电源提供电能，驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件。在电路中，负载消耗电能，将电能转换为其他形式的能量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提高测量精度，需要使用精密电压互感器等。

电工学电子技术( 第七版秦增煌)课件共16页

干扰、噪声、漂移、非线性
模拟电子技术
数字电子技术
被测
传感器
模拟信号处理
模数数字转换接口
微
控
对象
伺服机构
功率放大
数模转换
数字接口
机
电机
计算机检测控制系统原理框图
绪课程的目的、任务和学习方法
论
••• ••
《试理按电课解要工）基求学本参概加》念实课、验程基是本必培理修养论课良和（好分学的析校实方规验法定素为质考大学注学用重工结实科合践各，技专举能业一的的反培技三养术，基融础会课贯通
• 1892年马可尼和波波夫分别进行了无线电通讯实验
• 1883年爱迪生发现电子的热效应及1904年佛莱明制成了电子二极管
• 1906年德福雷斯发明了电子三极管 • 1948年美国贝尔实验室发明了晶体三极管 • 1958子技术的发展概况
论 • 现状:
• 容量大型化
绪
论•••••
•
工械机加束测力交电地第…、业工加、械量通子促二采…—电长汽广••••金生矿、工流加与与技进次—镀度车播农医军国属产、超等量工控通术了工电、、与、业疗事防冷中冶动声、…工制讯的社业电速火电加电金机波照…艺发会革焊度车视工力、加度展生命机、、、、机轧…………工和和产对—械械电温飞电钢…………、色机—广力社的、炉度机影床动电度电泛的会锻冶、、及等力造子等加应提生金时轮电设和束…工用高产、间船话备铸和…技极力电、……造离术大的蚀压……机子
•
器件小型化
•
设计自动化
电子计算机的发展概况绪论
• 1943年英国制造了一台电子计算机

2024版电工学(第七版上册)秦曾煌主编PPT课件

根据磁化曲线的不同特点，铁磁性物质可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料等。
26
铁心线圈电路模型和分析方法
铁心线圈电路模型
将铁心线圈等效为一个电阻和一个电感的串联电路，其中电阻表示线圈的铜损，电感表示线圈的磁损。
铁心线圈电路的特点
由于铁心的存在，铁心线圈电路具有非线性、饱和性和磁滞性等特点，使得电路的分析和计算变得复杂。
2024/1/28
无功功率
比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
视在功率
在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
4
第七版上册内容结构
第七版上册主要包括电路的基本概念和基本定律、电阻电路的分析、动态电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的电路分析、三相电路、非正弦周期电流电路和信号的频谱分析等内容。
本册内容在编排上注重系统性、连贯性和实用性，通过大量的例题和习题帮助学生巩固所学知识，提高分析问题和解决问题的能力。
在并联电路中，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn，同时电压相等，电流分配与电阻成反比。
13
电源等效变换方法
电压源等效变换
将电压源转换为等效的电流源，使得二者在外部电路中具有相同的电压和电流表现。具体方法是通过计算电压源的内阻和开路电压，得到等效电流源的电流和内阻。

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V1
W2 N
U1
U1
n N
W2

0
V1

S U2
W1
V2
t 0 p = 2时 t60
Im i i1 i2 i3
o
600
若定子每相绕组由三个线圈串联 , 绕组的始端之 t 间互差40°, 将形成三对磁极的旋转磁场。
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4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
第7章交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机的铭牌数据 7.9 三相异步电动机的选择 7.10 同步电动机(略) 7.11 单相异步电动机
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第7章交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理;
2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法 , 了解调速和制动的方法;
3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
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第7章交流电动机
i Im
i1
i2
i3
o
()电流入 V2
t W1
U1 n0
W2
规定 i : “+” i : “–”
首端流入，尾端流出。尾端流入，首端流出。
V1 U2
(•)电流出
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三相电流合成磁场的分布情况
Im i i1 i2 i3
n0
U1
V2 N
W2
W1
S U2
V1
o
600
7. 2. 1 旋转磁场
1.旋转磁场的产生
i1 Im s int
定子三相绕组通入三 i2 Im s int 120
相交流电(星形联接)
i1
L1
U1
W2 U2
i3 Im s int 120
i Im
i1
i2
i3
i L3
3 W1
V2
o
V1
t
L2 i2
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p
1
2
34 5 6
n1/(r/min) 3000 1500 1000 750 600 500
可见: 旋转磁场转速 n0与频率 f1和极对数 p 有关。
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7.2.2 电动机的转动原理
1. 转动原理定子三相绕组通入三相交流电
旋转磁场
n0

60 f1 p
转子导体
方向:顺时针 F
工频：f1 50Hz
p = 1时
旋转磁场的转速 n 06 0 5 030(转 0/分 0 ）
p=2时
n0
60f1 2
1
50(转 0 /分
）
P对磁极
n0

60f1 p
(转/分）
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旋转磁场转速(同步转速)n0与极对数 p 的关系
பைடு நூலகம்
n0

60f1 p
(转/分)
不同磁极对数的旋转磁场转速
(2) 绕线型转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
绕线型异步电动机的构造
转子: 在旋转磁场作用下, 产生感应电动势或电流。
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转子铁心
定子铁心
后端盖
前端盖
定子绕组转子绕组
机座
三相异步电动机的构造
风扇风罩出线盒
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笼型电动机与绕线型电动机的的比较：笼型：
转子定子
U1 --- U2 三相绕组 V1 --- V2
W1--- W2 机座：铸钢或铸铁
壳体
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2.转子
笼型绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。
(1) 笼型转子
铁芯槽内放铜条,端部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
笼型转子
铸铝的笼型转子
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i1
L1
U1
W2 U2
L3 i3 W1
L2 i2
V2 V1
Im i o
当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：
p1
i1 i2 i3
t
U1
V2 N
W2
W1
S
U2
V1
t 0
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若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端
之间互差60°, 将形成两对磁极的旋转磁场。
i1
U1
U2 U'1
W'2 U'2
i3
W'1 V'2 W1 W2 V'1
V2
V1
i2
V2 W1
U2
U1 W2
V1
V1 W2 U1
U2
W1
V2
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W1
V2
U1
N
W2

U2 S
V1
S
V1
U2
W2
N
U1 V2
W1
30 V2
W1
U2 S
V2
W1 S
U2
60
U1
N W2
V1
t
U1 V2
S
W1
NW2
U2
V1
t 0
t 60
t 90
合成磁场方向向下合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°
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分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场
即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序
结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线型：
结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
Y系列三相异步电动机 YR系列绕线转子三相异步电动机
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7.2 三相异步电动机的转动原理
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电动机的分类：
交流电动机电动机
直流电动机
同步电动机笼型电动机
异步电动机线绕型电动机
他励、并励电动机串励、复励电动机
笼型异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、起动、反转和
调速的方法。
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7.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽
的硅钢片叠成。
任意调换两根电源进线
L1 i1
U1
Im i
o
i1
i2
i3
t
W2 U2
600
L2 i2 W1
V2 V1
L3 i3
V2
结论：任意调换两 W1
AU1
S
V2
W2
S
W1
AU1
W2
N
根电源进线，则旋转磁场反转。
N
U2
V1
U2
V1
t 0
t 60
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3.旋转磁场的极数旋转磁场的极数与三相绕组的排列有关
切割转子导体 Blv 右手定则
E20
N n0
•••
v
F
n
e(i )
S
感应电流 I2 旋转磁场
Bli 左手定则
电磁力F
电磁转矩T
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7.2.3 转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋