电机学概述
电机学课件-清华大学
置。
02
伺服电机
伺服电机是一种将输入的电信号转换成旋转角度或线性位移的执行机构，
其工作原理是通过控制电机的输入电流或电压来控制电机的输出转矩和
转速，从而实现精确的位置控制和速度控制。
03
步进电机与伺服电机的比较
步进电机和伺服电机在应用上有所不同，步进电机适合于低精度、低成
本的应用场合，而伺服电机则适合于高精度、高可靠性的应用场合。
直流电机的分类
包括定子、转子、换向器等部分，其 中定子产生磁场，转子在磁场中旋转。
根据励磁方式的不同，可以分为永磁 式、电磁式和串励式直流电机。
工作原理
直流电机通过电流在磁场中受到的力 来产生旋转力矩，从而实现能量的转 换。
交流电机
交流电机的基本结构
包括定子、转子、轴承等部分，其中定子产生旋转磁场，转子在 磁场中旋转。
夹具等。
实验内容与方法
01
02
03
04
直流电机实验
通过测量电机的转速、电流、 电压等参数，分析电机的机械
特性和电磁特性。
交流电机实验
通过观察电机的启动、运行和 制动过程，分析电机的稳态和
动态特性。
变压器实验
通过测量变压器的变比、空载 电流、负载损耗等参数，分析
变压器的性能。
创新实验
学生自主设计实验方案，进行 探索性实验，培养创新能力和
制动控制
通过施加制动转矩使电 机迅速停止转动，包括 能耗制动、反接制动和 回馈制动等。
电机的调速方法
直流电机调速
通过改变电枢电压或励磁电流 来实现调速，包括可控硅整流
调速和直流斩波调速。
交流电机调速
通过改变电源频率、电压幅值或 相位差来实现调速，包括变频调 速、变压调速和变相调速等。
电机学的知识点
电机学的知识点电机学是研究电动机原理、结构、性能及其控制的学科，是电工学、电子学等学科中重要的一门基础学科。
在生产生活中，电动机被广泛应用于机械、化工、石油、交通、房地产、家居等领域，电机技术得到了广泛的应用和推广。
下面就来简单了解一下电机学的知识点。
一、电动机原理电动机是将电能转换为机械能的电气设备。
电动机实现电能转化的基本原理是根据是安培定则和法拉第电磁感应定律。
通俗地说，电流在磁场中会受到作用力，导致电动机的匀速或变速运动。
电动机主要由定子、转子、轴承、支轴、散热器、连接线、端盖、控制器等组成，其中定子内部铺设绕组，绕组决定了电机的转矩和速度。
二、电动机的分类根据不同的工作原理、结构和用途，电动机有很多类别，常见的电动机有直流电机、交流电机、异步电机、同步电机、直线电机、永磁电机、步进电机、伺服电机等。
其中，直流电机的优点是结构简单、转矩平稳、响应速度快，适用范围广。
交流电机的种类繁多，涵盖了异步、同步、感应、电容、永磁等不同类型电机，使用广泛，能够满足不同领域不同需求。
三、电动机的参数电机学几乎覆盖了所有电动机的工作原理和技术细节。
电动机参数以电机功率、电流、电压、效率和转速等参数为主要参数。
功率是电机的输出能力，取决于负载扭矩、输出转速和效率。
电流、电压、效率和转速影响电动机的应用范围和使用效果。
同时，转动惯量、轴承阻力、轴承轴向力和机械特性等参数也是电动机的重要指标。
四、电动机控制电动机通过更改定子绕组与转子磁通的相对状态，从而改变转矩和转速，实现电动机的控制。
电动机控制一般使用电器制动控制、电流控制、速度控制等技术。
现代智能电机控制技术随着各种自动化控制技术的发展，如PLC控制、PID控制、Fuzzy控制等，已经成为电动机控制的主要方式，为电动机的应用高效可控、安全可靠提供了有力保证。
五、发展趋势到目前为止，电机学发展一直在继续，电动机制造商和用户都需要摆脱传统的电机设计，研究新技术，创新新产品。
电机学总结
电机学总结电机学是一门研究电动机原理、结构、性能和应用的学科，是电气工程中的重要基础课程之一。
在电机学的学习过程中，我对电机的工作原理、分类、特性以及在各个领域的应用有了更深入的了解。
本文将从电机的基本原理、分类和特点以及应用方面进行总结，展示电机学领域的一些重要知识和发展趋势。
一、电机的基本原理电机的工作原理基于电磁感应现象，根据法拉第电磁感应定律，当导线在磁场中运动时，会在导线两端产生感应电动势。
电机的基本原理就是借助这一现象，将电能转化为机械能。
根据电机的构造和工作方式的不同，可以将电机分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机是利用直流电流产生的磁场与永久磁铁的相互作用而产生力矩，从而使电机转动。
直流电机具有转矩大、起动性强、速度调节范围宽等特点，广泛应用于家电、工业控制系统等领域。
交流电机是利用交流电源在电磁场中形成旋转磁场，通过感应电动势产生力矩，从而实现电动机转动。
交流电机具有运行平稳、结构简单、维护方便等优点，适用于家用电器、工业生产以及交通运输等领域。
二、电机的分类和特点根据电机的用途和工作原理的不同，可以将电机分为直流电机、交流电机和步进电机等多种类型。
各种电机有着不同的特点和应用领域。
直流电机的主要特点是转矩大，起动性能好，并且可以实现宽范围的调速。
因此，直流电机广泛应用于需要大转矩和可调速的场合，如电动汽车、起重机械等。
交流电机的主要特点是结构简单、维护方便，运行平稳。
交流电机适用于需要连续、稳定运转的场合，如家用电器、工业生产线以及交通运输等。
步进电机是一种特殊的交流电机，它可以通过电脉冲控制来精确地控制转动角度。
步进电机主要用于需要精确定位和传动的领域，如数控机床、打印机等。
三、电机的应用电机广泛应用于各个领域，如工业、交通、家电、医疗等。
在工业领域，电机被广泛应用于各种生产设备和自动化系统中，如泵、风机、输送带等。
交通工具中的电机也不可或缺，如电动汽车、高铁等都离不开电机的驱动。
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 。
电机学总结
电机学总结引言：电机学作为电气工程中的重要学科，研究的是电力机械设备的原理和应用。
电机作为电气能量转换的核心装置，对于现代社会的发展起着至关重要的作用。
本文将对电机学的相关知识进行总结和回顾。
一、电机的基本原理和分类：1.1 电机的工作原理电机是利用电能转化为机械能进行工作的装置，其工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力。
通常，电机由定子、转子和励磁系统组成。
通过电流在导线中产生的磁场与外部磁场相互作用，产生力矩从而实现转动。
1.2 电机的分类根据不同的工作方式和应用范围，电机可以分为直流电机和交流电机。
直流电机通过直流电源提供能量，在转子上产生恒定的磁场，所以直流电机结构相对简单。
而交流电机则通过交流电源供电，根据电流的频率和相位变化，产生转矩。
交流电机根据结构和工作原理的不同，可以分为感应电机和同步电机。
二、常见电机的工作原理和应用：2.1 直流电机直流电机是最早发展起来的一种电机类型，其工作原理基于洛伦兹力和安培力。
直流电机普遍应用于电动汽车、电梯、风力发电和工业自动化等领域。
不同类型的直流电机包括有刷直流电机、无刷直流电机和步进电机等。
2.2 感应电机感应电机是最常见和广泛应用的电机类型，其工作原理基于电磁感应定律。
感应电机结构简单、制造成本低，适用于大部分家用电器和工业设备。
根据转子结构和功率，感应电机可以分为鼠笼式感应电机和绕线式感应电机。
2.3 同步电机同步电机的工作原理是电流频率与磁场频率同步，其结构相对复杂，适用于高性能要求的领域。
同步电机广泛应用于发电厂和工业生产线，能够提供稳定的输出功率。
三、电机的效率和控制方法：3.1 电机的效率电机的效率是评价其能源利用效率的重要指标，通常以输入功率和输出功率的比值来表示。
在实际应用中，电机的效率往往与负载和转速有关，应根据具体情况选择合适的电机。
3.2 电机的控制方法为了使电机能够按照要求进行工作，我们需要采用合适的控制方法。
常见的电机控制方法包括电压调制、频率调制、矢量控制和直接转矩控制等。
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
1.电机是一种利用电磁感应原理进行机电能量转换或信号传递的电气设备或机电元件。
电机学是关于电机基础理论的专业基础课程。
2.当铁芯的磁通交变时，铁心内也会感应电势和电流。
这些电流在铁芯内部围绕磁通成涡状流动，称为涡流。
3.变压器类属于静止电机，它可将一种电压，电流的交流电能转换成同频率的另一种电压，电流的交流电能。
4.变压器主要是由铁心以及绕在铁心上的原，副绕组所组成。
5.被绕组包围着的部分称为铁心柱，铁轧则作为闭合磁路之用。
6.变压器铁心内的磁通是交变的。
因而会产生磁带损耗和涡流损耗，为了减少这些损耗，铁心通常用含硅量5%左右，厚度为0.35mm或0.5mm且两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。
7.变压器油通常有两个作用：一是作为变压器的相与相，相与地之间的绝缘用，二是通过油在发热后的对流作用或强迫油循环的方法散热。
8.油枕的作用是减缓油箱内油受潮及老化的速度。
9.气体继电器与安全气道是在故障时保护变压器安全的辅助装置。
10.吸湿器是吸收水分，防止变压器氧化。
11.放油阀门是用来检修时放油做实验，检查油是否达标。
12.变压器型号解释13.双绕组变压器的等效电路：原边支路为漏阻抗Z1，励磁支路是励磁阻抗Zm，副边支路为Z2和负载阻抗ZL；消耗在R的功率是铜损耗，消耗在Rm中的损耗是变压器的铁损。
14.所谓变压器的电压调整率是指空载时的副边电压U20与负载时的副边电压U2之差与额定副边电压U2n之比值，用百分比来表示。
15.改变变比来调压是通过改变绕组的匝数来实现的。
当副边电压降低时，可以减少高压绕组的匝数借以减少变比；当副边电压上升时，可以增加高压绕组的匝数，借以提高变比。
16.变压器的调压方式分为无励磁调压和有载调压两种。
无励磁是指切换分接头时必须将变压器从电网切除，即不带电的情况下进行切换的调压方式。
有载调压需要加电动装置。
17.变压器的损耗分为铁耗和铜耗。
铁耗主要是磁带和涡流损耗。
磁带损耗与硅钢片材料的性质，磁通密度的最大值以及频率等有关。
电机学知识点总结
电机学知识点总结电机是一种将电能转化为机械能的设备，广泛应用于各种工业和家用设备中。
本文将对电机学知识进行总结，包括电机的分类、工作原理、性能参数、调速控制等方面的内容。
一、电机的分类根据电机的工作原理和结构特点，电机可以分为直流电机和交流电机两大类。
1. 直流电机：直流电机是利用直流电源供电的电动机，其工作原理是利用磁场和电流的相互作用产生转矩，将电能转化为机械能。
直流电机具有简单的结构、良好的速度调节性能和较高的启动转矩，广泛用于需要精密调速和大启动转矩的场合，如印刷设备、纺织设备、混凝土搅拌机等。
2. 交流电机：交流电机是利用交流电源供电的电动机，其工作原理是利用交流电流在磁场中产生旋转磁动力，从而驱动转子旋转。
交流电机具有结构简单、成本低、维护方便等优点，广泛应用于家用电器、工业生产线、汽车空调压缩机等领域。
二、电机的工作原理电机是利用电流通过导体时所产生的磁场力来实现能量转换的装置。
其主要工作原理包括磁动力原理和电磁感应原理。
1. 磁动力原理：磁动力原理是指在磁场中的导体内产生电流或者在电流中的导体内产生磁场时，力的作用。
根据此原理，电机内部的磁场和电流相互作用，从而产生力矩，驱动转子旋转。
2. 电磁感应原理：电磁感应原理是指导体在磁场中运动时会产生感应电动势，而感应电动势又会产生感应电流。
根据此原理，电机内部的磁场和感应电动势相互作用，从而产生转矩，驱动转子旋转。
三、电机的性能参数电机的性能参数是衡量其工作性能的重要指标，主要包括额定功率、转速、效率、启动转矩、额定电流等。
1. 额定功率：电机在额定工作条件下所能输出的功率，通常用单位千瓦（kW）或者马力（HP）来表示。
2. 转速：电机在额定工作条件下的输出转速，通常用单位转每分钟（r/min）来表示。
3. 效率：电机在额定工作条件下所能输出的功率与其输入的功率之比，通常用百分比来表示。
4. 启动转矩：电机在启动时所能输出的最大转矩，通常用单位牛顿·米（N·m）来表示。
《电机学》知识点总结
进给等，实现衣物的洗涤和烘干。
电动工具和家用电器
03
电动工具和家用电器中的电机作为执行元件，实现各种功能，
如切割、打磨、抛光等。
THANKS
感谢观看
交流电机
交流电机的基本结构
主要包括定子和转子两部分， 其中定子产生旋转磁场，转子 切割磁力线产生感应电动势和
电流。
工作原理
基于电磁感应原理，旋转磁场 与转子中的感应电流相互作用 产生转矩，从而使转子转动。
分类
根据电源相数的不同，可以分 为单相和三相交流电机；根据 用途不同，可以分为电动机和 发电机。
电机学的发展历程
电机学的发展始于19世纪初，随着电磁理论的不断完善 ，电机的设计和应用逐渐成熟。
20世纪以来，随着电力工业和电子技术的快速发展，电 机学的研究和应用取得了长足的进步。
近年来，随着新能源和智能制造等领域的兴起，电机学 的研究和应用面临着新的机遇和挑战。
02
电机类型与工作原理
Chapter
电机调速技术概述
电机调速技术是通过改变 电机的输入电压或电流， 实现对电机转速的精确控 制。
直流电机调速
直流电机调速是通过改变 电机的输入电压或电流， 实现电机的无级调速。
交流电机调速
交流电机调速是通过改变 电机的输入频率或转矩， 实现电机的无级调速。
电机驱动与制动
电机驱动技术
电机驱动技术是通过电力电子器 件将电能转换为机械能，驱动电 机的旋转。
性能参数
变压器的性能参数包括额定电压、额定电流、额定容量等 ，这些参数决定了变压器的使用范围和安全性。
03
电机性能分析
Chapter
电机性能参数
电机输出功率与输入功率之比， 反映了电机的能量转换效率。
电机学概念以及公式总结
电机学概念以及公式总结电机学是研究电动机的相关理论和应用的学科，它涉及到电动机的原理、结构、工作特性、控制方法和应用等方面的内容。
以下是电机学的一些基本概念和公式的总结。
一、基本概念：1.磁通：按照安培环路定理，磁通是由电流所激励在磁路中存在的物理量，用Φ表示。
2.磁场强度：磁场强度是单位长度磁通中所含有的磁通量，用H表示。
3.磁感应强度：磁感应强度是磁场中的单位面积磁通量，用B表示。
4.磁阻：磁阻是磁路中阻碍磁通流动的物理量。
5.磁导率：磁导率是衡量磁场介质导磁特性的物理量，用μ表示。
6.线圈电磁力：线圈电磁力是电流在磁场中受到的力，用F表示。
二、基本公式：1.安培环路定理：磁通Φ等于通过环路的总磁动势和环路上电流线圈数目的乘积，即Φ=ΣNi，其中Ni是第i个电流线圈的匝数。
2.磁感应定律：磁感应强度B等于磁通Φ对所围面积S的导数，即B=dΦ/dS。
3.奥姆定律：在磁通不变的情况下，线圈的电磁力F等于线圈中的电流I与线圈中的磁场强度H的乘积，即F=I*H。
4.磁场强度和磁导率的关系：磁场强度H等于磁感应强度B与磁导率μ的商，即H=B/μ。
三、常见公式：1.额定电磁力：F=K*N*I，其中K是常数，N是线圈的匝数，I是线圈中的电流。
2.磁通和磁势的关系：Φ=B*S，其中Φ是磁通，B是磁感应强度，S是所围面积。
3. 电动势和磁通的关系：E = N * dΦ / dt，其中E是电动势，N是线圈的匝数，Φ是磁通，t是时间。
4.磁场能量：W=(1/2)*Φ*I，其中W是磁场能量，Φ是磁通，I是线圈中的电流。
四、应用公式：1.转矩公式：T=k*Φ*I，其中T是电机的转矩，k是常数，Φ是磁通，I是线圈中的电流。
2.功率公式：P=T*ω，其中P是电机的输出功率，T是电机的转矩，ω是电机的角速度。
3. 电磁动力学方程：U - R * I - L * (dI / dt) = E，其中U是电机的电压，R是电机的电阻，L是电机的电感，I是电机的电流，E是电机的电动势。
电机学概述和磁路简介
20
0.2 电机学理论基础--磁路的基本定律
1 磁路的基本定律 2 常用的铁磁材料及其特性
21
1 磁路的基本定律
一、磁场的基本概念
磁 阻
两种常见的磁路
磁路
i1 ＋ u1 －
主磁通
1 2
i2
＋
u2 －
S
N S
励磁绕组
漏磁通
变压器磁路
N
四极直流电机磁路
2. 安培环路定律（全电流定律）
在磁场中，沿着任何一条闭合回路 l ，磁场
强度H的线积分，等于该闭合回路所包围电
流的代数和,即
∮H dl = ∑i l
i3
i1 i2 i4
如图： ∑i = i1＋i2－i3
A
电阻：R=ρl/A
Ω 磁阻： Rm=l/μA
H-1
电导：G =1/R
S 磁导：Λm=1/Rm
H
欧姆定律：E=IR
欧姆定律：F=ΦRm
基尔霍夫第一定律：ΣI=0 基尔霍夫第一定律：ΣΦ=0
基尔霍夫第二定律：
基尔霍夫第二定律：
ΣE=ΣU
ΣF=ΣΦRm=ΣHl
5.铁心磁路计算
（1）串联磁路计算
将磁路分段，保证每段磁路的均匀性
14
电动机的用途
航空和航海业
有特殊要求的航空电机、船用电机和推进电机等。
日常生活
电风扇、洗衣机、吸尘器、空调、电冰箱、微波 炉、DVD播放机、电动按摩器、电动工具等。
15
船用电机
电动机图片
电机学基础知识
步进电机与伺服电机
总结词
步进电机是一种将脉冲信号转换为旋转机械能的装置 ，而伺服电机是一种接受控制信号后精确控制电机转 动的装置。
04
电机的应用领域
工业领域的应用
电机驱动系统
电机是工业自动化生产线和各种 机械设备中的重要驱动元件，用 于实现精确的位置控制、速度调 节和力矩输出。
ห้องสมุดไป่ตู้
泵和风机
电机广泛应用于泵和风机等流体 机械中，用于输送液体和气体， 提供必要的动力。
自动化生产线
电机驱动传送带、装配机械手等 自动化设备，实现生产线的连续、 高效运行。
汽车领域的应用
起动电机
在传统汽车中，起动电机用于起动发 动机，随着新能源汽车的发展，起动 电机也应用于混合动力和纯电动汽车 中。
雨刷电机
车窗升降电机
车窗升降电机用于控制车窗的升降， 提供便利的开关操作。
雨刷电机用于控制汽车雨刷的摆动， 保持风挡玻璃的清晰。
家电领域的应用
01
洗衣机电机
洗衣机电机作为洗衣机的主要动 力源，驱动波轮或滚筒的旋转， 实现洗涤功能。
机器人技术
03
在机器人技术中，电机用于驱动机器人的关节、手臂、腿部等
运动部件，实现机器人的动作和控制。
05
电机的未来发展与挑战
电机的未来发展趋势
高效能化
随着节能减排需求的增加，电机的高效能化成为未来的发展趋势， 包括永磁同步电机、开关磁阻电机等新型电机的研发和应用。
智能化
电机与传感器、控制系统的集成，实现电机的智能化控制，提高电 机的运行效率和可靠性。
电机学
电机基本知识电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。
1、同步电机转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。
可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。
2 、异步电动机异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。
它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。
工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。
三相异步电动机铭牌的含义1、型号：Y112M-4中“Y”表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示绕线式异步电动机），“112”表示电机的中心高为112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机座），“4”表示4极电机。
有些电动机型号在机座代号后面还有一位数字，代表铁心号，如Y132S2-2型号中S后面的“2”表示2号铁心长（1为1号铁心长）。
2、额定功率电动机在额定状态下运行时，其轴上所能输出的机械功率称为额定功率。
3、额定速度：在额定状态下运行时的转速称为额定转速。
4、额定电压：额定电压是电动机在额定运行状态下，电动机定子绕组上应加的线电压值。
Y系列电动机的额定电压都是380V。
凡功率小于3KW的电机，其定子绕组均为星型联接，4KW以上都是三角形联接。
5、额定电流：电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源取用的线电流值称为额定电流。
6、防护等级：指防止人体接触电机转动部分、电机内带电体和防止固体异物进入电机内的防护等级。
防护标志IP44含义：IP——特征字母，为“国际防护”的缩写；44——4级防固体（防止大于1mm固体进入电机）；4级防水（任何方向溅水应无害影响）：9、额定频率：电动机在额定运行状态下，定子绕组所接电源的频率，叫额定频率。
电机学概念以及公式总结
电机学概念以及公式总结电机学是一个研究电动机工作原理和运行特性的学科。
电动机是一种将电能转化为机械能的装置，它是现代工业中不可或缺的设备之一、在电机学中，我们需要掌握一些基本概念和公式来分析和计算电动机的性能。
1.电机概念：(1)励磁：通过电流在电动机的励磁线圈中产生磁场。
(2)动极转子：电机的转子部分，通常由电流产生的磁场与定子磁场相互作用来产生转矩。
(3)定子：电机的静态部分，包括固定的线圈和磁场。
(4)动极转子感应电动势：当动极转子旋转时，转子线圈就会受到磁场的影响，产生感应电动势。
(5)动极转子电感电动势：当动极转子上的线圈传输电流时，就会在线圈中产生感应电动势。
2.电机公式：(1)电动势公式：U=E+I*R，其中U是电源电压，E是感应电动势，I 是电流，R是电阻。
(2) 电动机效率公式：η = (Pout / Pin) * 100%，其中Pout是输出功率，Pin是输入功率。
(3)转矩公式：T=k*I*φ，其中T是转矩，k是转矩系数，I是电流，φ是磁通量。
(4)电流-转速方程：N=(U-E)/k*φ，其中N是转速，U是电源电压，E是感应电动势，k是电机常数，φ是磁通量。
(5) 转矩-转速特性公式：T = (Pout * 60) / (2 * π * N)，其中T是转矩，Pout是输出功率，N是转速。
3.电机类型：(1)直流电动机：通过直流电源供电，具有较大的转矩和调速范围。
(2)交流电动机：通过交流电源供电，具有简单的结构和较小的体积。
(3)三相异步电动机：最常用的电动机类型，通过三相交流电源供电。
(4)步进电机：通过脉冲信号驱动，可精确控制转动角度和位置。
4.电机特性：(1)转速特性：描述电机在不同负载下的转速变化情况。
(2)转矩特性：描述电机在不同负载下的输出转矩变化情况。
(3)效率特性：描述电机在不同负载下的能源转换效率。
5.电机控制：(1)转速控制：通过调节电源电压、频率和电流来控制电机转速。
电机学知识点总结
电机学知识点总结电机学是电气工程领域的重要学科，研究电能转换的原理和方法。
在现代社会中，电机广泛应用于各行各业，推动着社会的发展。
本文将对电机学的相关知识点进行总结，包括电机的分类、基本原理及应用等内容。
一、电机的分类电机根据其工作原理和结构特点可以分为直流电机和交流电机两大类。
1. 直流电机直流电机是最早发展的一种电机，其工作原理基于洛伦兹力。
直流电机按照其励磁方式可以分为永磁直流电机和电磁励磁直流电机。
永磁直流电机：其励磁方式采用永磁体产生磁场，具有结构简单、使用方便等优点。
常见的家用电器中常用永磁直流电机。
电磁励磁直流电机：其励磁方式采用外部电源提供磁场，具有磁场可调性的特点。
在工业领域中，电磁励磁直流电机更为常见。
2. 交流电机交流电机是现代工业中最常见的一种电机，根据其转子结构和工作原理可分为异步电机和同步电机。
异步电机：其转子的转速永远低于定子的旋转频率，适用于大多数家用电器和工业设备。
同步电机：其转子的转速与定子的旋转频率同步，精度高。
同步电机在高精度的控制系统中得到广泛应用。
二、电机的基本原理电机的工作原理是基于电磁感应的。
1. 动磁场与定子相互作用电机中，转子通过外部电源的电流产生动磁场，而定子的绕组周围由于交变电流的存在而产生定磁场。
转子的磁场与定子的磁场相互作用，产生转矩使转子运动。
2. 转矩与功率输出电机的转矩与转子的磁场强度以及转子与定子之间的相对位置有关。
转矩越大，功率输出越高。
3. 动转子与同步转子的区别动转子的磁极是通过电流流过线圈产生的，转子的转速取决于电源频率。
而同步转子的磁极是通过外部励磁产生的，转子的转速与电源频率同步。
三、电机的应用电机作为一种能量转换设备，在各个领域都有广泛的应用。
1. 工业应用电机在工业领域中应用广泛，常见于工厂的生产线、机械设备、自动化控制系统等。
不同类型的电机可以满足不同的工艺要求。
2. 家用电器家用电器中也广泛使用电机，如空调、洗衣机、电风扇等。
电机学第2版
描述：对磁通起阻碍作用，磁阻与磁路的平均长度l，磁路截面积S 及磁路介质的磁导率μ有关。
29
Rm=l/ μ S
电机学
磁路的概念：在电机和变压器中，常把线圈套装在铁心上。线圈通电时， 线圈周围空间（包括铁心内外）将形成磁场。由于铁心的导磁性能比空 气高出许多倍，所以大部分磁通将在铁心中通过，称为主磁通。围绕载 流线圈、在部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，称为 漏磁通。其路径分别构成主磁路和漏磁路。
31
1-1 磁路的基本定律
2.磁路基尔霍夫第一定律 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。
电机学
i1
1
N1 l1
3
2 i2
l2
l3
0
在磁路的任何一个结点上，各个分支磁路中磁通的代数和 恒等于零。即
1. 磁滞损耗pCz 铁磁物质包括铁镍钴及其合金。同样的激励电流在铁磁 介质中产生的磁感应强度比在非磁性介质中产生的磁感应 强度大得多，磁场会显著增强。 磁畴：天然的磁化小区。铁磁物质的磁化。
37
电机学
磁滞损耗pCz
铁磁物质处于交变磁场中时，材料被反复磁化，磁畴相互摩擦, 消耗能量，造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。体积为V的铁 磁物质置于交变频率为 f 的磁场中时，磁滞损耗为(n=1.6~2.3)：
电机学
5.磁势（磁动势） 描述：等于流过线圈的电流I与其匝数N的乘积 符号 F F = I N 类型 方向由产生它的线圈电流按右手螺旋定则定。 量纲 A· turn(安匝)
6.磁导率 描述 衡量指定物质导磁能力大小的物理量 符号 μ
量纲 H / m
容易看懂的电机学
容易看懂的电机学电机学是研究电动机的原理、结构和运行特性的学科。
它是电气工程中非常重要的一门课程，也是电力系统和工业自动化领域不可或缺的基础知识。
电机学的学习内容很广泛，包括直流电机、交流电机和特种电机等。
其中，直流电机是最基础的一种电机，它的结构相对简单，容易理解。
直流电机是通过电流在磁场中产生力矩，使得电机转动。
它的转子上有一个可以转动的电枢，电枢上通过电刷和电刷架与外部电源相连。
当电枢通电时，就会在磁场中产生力矩，使得电枢转动。
直流电机可以通过改变电枢电流的方向来改变转动方向，这使得它在实际应用中非常灵活。
交流电机是一种更为复杂的电机，它根据不同的转子结构可以分为异步电机和同步电机。
异步电机是最常见的一种交流电机，它的转子上有一个绕组，通过不断变化的磁场来产生力矩，使得电机转动。
同步电机则是通过与外部电源同步的磁场来产生力矩，从而实现转动。
特种电机是指应用于特定场景的电机，比如步进电机、无刷直流电机等。
步进电机是一种将电信号转化为角位移的电机，它的转子可以按照一定的步长旋转。
无刷直流电机则是一种没有碳刷和电刷架的直流电机，它的转子是通过电子控制器来驱动的。
这两种电机在自动化控制领域得到了广泛应用。
电机学的学习不仅仅是理论知识的学习，更重要的是实践能力的培养。
通过实验，我们可以更加直观地了解电机的工作原理和特性。
同时，电机的故障诊断和维修也是电机学的重要内容之一。
掌握这些技能，可以帮助我们更好地运用电机，并保证电机的正常运行。
电机学是电气工程中的重要学科，它的学习内容广泛而深入。
通过学习电机学，我们可以了解电机的原理和结构，掌握电机的运行特性，并具备电机的故障诊断和维修能力。
电机学的学习不仅仅是为了应付考试，更是为了能够在实际工作中灵活运用电机，提高工作效率。
希望通过这篇文章的阅读，能让读者对电机学有一个初步的了解，并对电机学的重要性有所认识。
电机学
i
r
−
+
I
Ra
+
+
If
e
u
+ −
U
eσ
+−−源自Ea−URf
(a)交 流 绕 组
(b)直 流 电 枢 绕 组
−
(c) 励 磁 绕 组
图 0–3 绕组的电路表示
2．不同类型电机的电磁结构特点 ⑴变压器 主磁路：闭合的铁心 电路：两个绕组套在铁心上（同时匝链主磁通） ，其中一次绕组（接电源的绕组）输入交流 电能，二次绕组（接负载的绕组）输出交流电能。一、二次均为交流电路。
二、电机的损耗、发热与冷却
电机是能量转换设备而非能源，所以应该用单位时间内转换的能量即功率来度量。其中， 单 位时间内输入电机的能量称为输入功率，用 P1 表示；单位时间内电机输出的能量称为输出功率， 用 P2 表示。P1 与 P2 的差值称为功率损耗，用ΔP或 Σp 表示，即有ΔP= P 1 − P2 ，功率损耗乘以工 作时间就是能量损耗，这两种损耗通常不加区分地统称为电机的损耗。P2 与 P1 的比值称为电机的 效率，用η表示，即有η= P2 / P 1 。电机工作时一般总有损耗，故ΔP＞0、η＜1。P1、P 2、ΔP、 η均随电机工作状态改变而变化，它们是时变函数，但实际问题往往针对特定状态提出，按它们 有确定值来分析。 工作时所产生的各种损耗都转变成热能，将会导致电机的温度升高，此即发热的一方，发热 量与电机工作方式有关，为一确定数值；另一方面，电机表面又会向低温的周围环境散热，散热 量与温升成一比例系数（称为散热系数） 。因此，在电机工作之初，散热量为零，温度升高最快； 然后随着温度升高，散热量将不断增大，温度上升变慢；如果工作时间足够长，最终将达到散热 量等于发热量的动态平衡，此后温度停止升高而保持在稳定值。可见，散热系数越大，温升速度 就越慢，稳定温升也越低，这对绝缘有利。分析表明：在自然条件下，散热量与电机单位容量的 表面积成正比，而单位容量的表面积与电机的容量成反比，因此，小容量电机自然散热能够满足
《电机学完整》课件
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
电机学概述
《电机学》的特点、教学目标及学习方法
（1）《电机学》的特点： ☆ 专业基础课 ☆ 综合性较强
（2）教学目标 ☆ 掌握知识 ☆ 培养能力 ☆ 提高素质
（3）《电机学》的学习方法 1）理论学习
☆ 抓住 一个关键(听课与自主学习紧密结合)； 三个环节(熟悉教材、多媒体课件、及时独立完成作业)；
☆ 发现问题及时解决； ☆ 不迟到，不缺课； ☆ 阅读科技文献；
信号
电机 变压器 传感器
电系统
表示发电机运行 表示电动机运行
电系统
表示电能传输方向
电信号
表示信号流向
电机的分类
变压器 电 机
旋转电机
电 机
直流电机 交流电机
（单相、三相）
发电机 电动机 变压器 测控电机
异步电机 同步电机
电机在电力系统中的应用
电力系统的关键设备：
发电机
变压器
电动机
测控电机
（电能的生产）——（输送和分配）——（电能的消费）—— （测量）
H(A/m) 代号说明：D-电工钢片，W-冷轧无取向， 即各个方向磁导率相等，450-50—在50Hz 下铁心损耗4.5W/kg,厚度为0.5mm。
c－段：H继续加强，B增加缓慢（深度 饱和段）
举例： （1）
（2）
（3）
以上三个例子的本质特点：H相同，由于磁路 μ不同导致B不相同
例题：以长直导线中心为圆心， 在半径为r的圆周上有一个塑料环 和一个铁环。
n
1
Rmk
磁路与电路的相似点
电路
电流 I [A]
电流密度 J [A/m^2]
电动势 E [V] 电阻R l []
S 电导G 1 [S]
R
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1、全电流定律（安培环路定律）
在磁场中沿任意闭合回路磁场强度的线积分等于 穿过该回路所有电流的代数和，即：
H dl J ds
l s
式中，电流方向与闭合回路环绕方向符合右手螺 旋关系时为正，反之为负。
安培环路定律
i2
i1
i3
思考
dl
L
H
1、全电流定律（安培环路定律）（续）
对于仅存在载流导体的情况：
非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎 不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。 非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1
B=0H
O
B ( )
此时 B与 H 呈线性关系。
H( I )
磁性物质
磁性物质特点：磁畴。 在无外磁场作用时，各个磁畴排列杂乱无章，磁 场互相抵消，整体对外不显磁性。
基本步骤: （由磁通 求磁通势F=NI ） (1) 分段，求各段磁感应强度 Bi 各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有： B1 , B2 , ... , Bn S1 S2 Sn (2) 求各段磁场强度 Hi 根据各段磁路材料的磁化曲线 Bi=f ( Hi) ,求B1， B2 ，……相对应的 H1， H2 ，……。 (3) 计算各段磁路的磁压降 （Hi li ） (4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
(1) 在分析磁路时离不开“磁场”的概念； (2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，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；
F H l R
i i i i i i
c
s
mi
mi U mi
i i
F Ni H i li Rmi mi U mi
磁路与电路的比较 磁路
磁通势F 磁通
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J
磁感应强度B l 磁阻 R m
I N
电机学
Electrical Machinery
刘黎
liuli_link@
西南交通大学电气工程学院
？？？
学什么？ 为什么学？
怎么学？
怎么考核？
总评成绩：平时10%，实验10%，中期10%，期末考试70%。
课程性质及内容
课程性质
电气工程类专业 专业基础课
课程特点
集理论性、实用性为一体
课程内容（电机原理）
Rm
1 H A B
1 l A
U m H l 磁位降
1 l 磁阻 A
U m Rm
磁路基尔霍夫定律
磁路基尔霍夫第一定律：
穿过任意闭曲面的总磁通恒等于零
B dS 0 0
S
磁路基尔霍夫第二定律：
沿任意闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降 的代数和 H dl J da
u e
欧姆定律
u Ri
5、牛顿第二运动定律
对平动刚体
对旋转刚体
dv f m dt
d T J dt
第三节 电机中所用的材料与磁路
绝缘材料 电路部分 －导电材料、
电机
磁路部分 － 导磁材料 结构部分－结构材料
一、电机中所用的材料
导电材料：作为电机中的电路，常采用导电性 能好的材料，如紫铜或铝 绝缘材料：作为带电体之间和铁心间的电气隔 离。要求材料介电强度高而且耐热强度好。 导磁材料：作为电机中的磁路，常用硅钢片、 钢板和铸钢 结构材料：使各部分构成整体、支撑和连接其 他机械。要求机械强度好、加工方便。常用铸 铁、铸钢、铝合金及工程材料
r / 0 (0 4 10 H / m)
7
• 电机中使用的铁磁材料的典型相对磁导率 范围：2000－80000
三. 磁性材料的特性
按相对磁导率，将材料分为
• 非磁性物质：μ r约为1
• 磁性（铁磁）物质：μ r远大于1
铁磁物质包括铁、镍、钴等和他们的合金 铁磁物质在外磁场中呈现磁性大幅度增强 的现象
• 变压器：电力变压器 • 交流电机：感应电机、同步电机
• 直流电机：直流电动机、直流发电机
先修课程 相关课程
高等数学 大学物理
电路分析
工程力学
电磁场理论
学习方法
1、抓主要问题，有条件地略去一些次要因素； 2、抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性； 3、注重类比方法，分析电机的共性和特点，加深对原理 和性能的理解； 4、理论联系实际，重视科学实验和工程实践； 5、充分预习和复习，认真对待习题。
2、磁路基本定理
磁路欧姆定律 磁路基尔霍夫第一定律 磁路基尔霍夫第二定律
磁路欧姆定理
i
对于等截面、磁密分布均匀、材料 + u1 一致的简单磁路 – 假设磁通为Φ ，磁动势为F=Ni，磁 路截面积为A，磁路平均长度为l
N1
N2
B da B A
s
B A
F N i H l
未来电机及其系统发展趋势（图）
新市场 能源有效利用系统 组合驱动
附加值、难易程度
新电磁模型 超高效率驱动 超高速、超小型、轻量 适应环境系统：清洁化、超低音化 剩余寿命诊断技术 全球化 对应成本硬件技术 智能电机 组合技术 时间 长寿命化 超高性能化技术
第二节 相关基本定律
全电流定律（安培环路定律） 电磁感应定律 与磁场、磁路相关 电磁力定律 与等值电路相关 电路定律 与动力学问题相关 牛顿第二运动定律
H dl I
l
F
1
F
3
F
2
例： 按图中顺时针l1、l2取回路有 ：
i1
i2
N1
l1
l3
N2
l2
H1l1 H 2 l2 N1i1 N 2 i2
按图中顺时针l1、l3取回路有 ：
H1l1 H 3l3 N1i1
2、电磁感应定律
(1)线圈感应电动势:
当与线圈交链的磁链Ψ随时间变化时，线圈中将感应 电动势e，e的大小等于线圈所交链的磁链对时间的 变化率，e的方向符合楞次定律，数学描述为：
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17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17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。
d d e N dt dt
（式中N为线圈匝数）
2、电磁感应定律（续）
(2)运动导体感应电动势：
导体在磁场中运动切割磁力线，产生电动势：
e (v B ) dl
当磁场均匀、导线为直线、且运动方向与 磁场和导体三者相互垂直。则：
e Blv
（方向用右手定则确定）
3、电磁力定律
参考书目
1. 电机学（教材）
2. A.E.Fitzgerald等著.刘新正等译.电机学. 电子工业出版社，2004
3. 许实章主编.电机学. 机械工业出版社， 1990 4. 汤蕴璆，史乃主编.电机学. 机械工业出版 社，1999 5. 电机学相关习题集
概 述
重点与难点：
1. 了解电机发展概况；
B
b •
B BJ B0
O
磁化曲线
H
思考
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
c b
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a H/(A/m) 1.0103
硬磁（永磁）材料
• 磁滞回线宽、Br和Hc都大的铁磁材料
• 永磁材料的性能用剩磁Br、矫顽力Hc和最大 磁能积（BH）max三项指标表征
四.磁路
1. 磁路的概念：磁通所通过的闭合路径。是以高导磁性
材料构成的使磁通被限制在结构所确定的路径之中的一种结 构(和电流在电路中被导体所限制是极为相似)。
If
N S N S
+ –
i0
u1
–
+
1
N1
直流电机的磁路 变压器的磁路
N2
简单磁路的几个概念
有线圈的铁心中，磁通分成主磁通和漏磁通 两部分 主磁通：在铁心中通过的绝大部分磁通 漏磁通：围绕载流线圈、在部分铁心和铁心 周围的空间的少量磁通 励磁线圈：用来产生磁场的载流线圈 励磁电流：载流线圈中的电流
电机的用途
电力工业（发电机、变压器）
－电能的生产、传输、分配
• • •
机械、冶金、化学工业（电动机拖动） 运输行业（牵引） 控制系统（控制电机）
电机工业的历史与现状—历史
1821年，法拉第发现载流导体在磁场中受力 1831年，法拉第发现电磁感应定律
1884年，世界上第一台直流电动机问世 1885年，世界上第一台交流电动机（笼型异步 电动机）问世
A
电阻 R A I + _ E R
l
F NI l Rm A