电机学全套PPT课件
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电机基础PPT课件
电机的轴承与转子
轴承
轴承是电机中用于支撑转子的部件，通常由润滑油润滑，以减少摩擦和磨损。 轴承的种类和规格根据电机的类型和应用而有所不同。
转子
转子是电机中的可旋转部分，通常由金属材料制成。转子装在轴承上，并由轴 承支撑和旋转。转子中包含了电机的绕组和铁芯，这些元件共同作用产生磁场 和驱动力。
04
在电机中，电能通过电流在磁 场中产生转矩，驱பைடு நூலகம்转子旋转， 将电能转换为机械能。
同时，在电机运行过程中，部 分电能会以热能的形式散失， 这是电机能量转换不可避免的 损失。
03
CHAPTER
电机的基本结构
电机的外壳与支撑结构
电机外壳
电机外壳是电机的外部结构，通常由 钢板制成，用于保护电机内部元件免 受外部环境的影响。外壳还起到支撑 和固定电机的作用。
支撑结构
电机的支撑结构包括底座、轴承座等 部件，用于支撑电机的重量并确保电 机在运行时的稳定性。
电机的绕组与铁芯
绕组
绕组是电机的一个重要组成部分，由绝缘导线绕制而成，通 常缠绕在电机的铁芯上。绕组的作用是产生磁场，从而驱动 电机的转子旋转。
铁芯
铁芯是电机中的另一个重要组成部分，通常由硅钢片叠压而 成。铁芯的作用是导磁，帮助绕组产生更强的磁场。
步提升。
02
CHAPTER
电机的基本原理
电机的工作原理
电机的工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律，通过磁场和电流相互作用产生 转矩，使电机旋转。
电机内部主要包括定子和转子两部分，定子产生固定磁场，转子在定子中旋转，产 生感应电流，感应电流与定子磁场相互作用产生转矩，驱动电机旋转。
电机的旋转方向取决于电流的相序和方向，通过改变电流的相序或方向可以改变电 机的旋转方向。
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
河海大学 电气学院
67
双层绕组 线圈组
2019/12/14
河海大学 电气学院
68
双层绕组 连相绕组
2019/12/14
河海大学 电气学院
69
异步电机功率平衡关系
p cu 1
河海大学 电气学院
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
河海大学 电气学院
17
变压器的运行特性
U2
U20
2019/12/14
cos2(超前 )
cos2 1
cos2(滞后 )
I2
2019/12/14
河海大学 电气学院
23
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
河海大学 电气学院
25
三绕组变压器绕组排列
2019/12/14
河海大学 电气学院
26
自耦变压器电流分布
2019/12/14
河海大学 电气学院
27
三绕组变压器向量图
2019/12/14
河海大学 电气学院
98
河海大学 电气学院
33
相量图
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
,
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UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
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n
U Ce
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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》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ppt课件
ppt精选版
T
暂时 T > TL
26
3.减小 调速的特点：
（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调， 受机械本身强度所限，n不能太高。
（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多）， 调节控制方便。
ppt精选版
27
二、改变电枢电压调速
1.特性曲线
nn0 n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
E
K
Φn
E
T K TΦI a
他励
nKU EΦKTK RaEΦ2T
即：nn0 n
其中
Φ n U 0
K ppt精选版 E
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Φ K K 2 T E 17
T
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U
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KEΦ2
T
n0： 理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作 时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
T
If的调节有两种情况：
• Rf If n ，但在额定情况下， 已接 近饱和，If 再加大，对 影响不大，所以这种增加
磁通的办法一般不用。
• Rf If n ，减弱磁通是常用的调速方
法。
概念：改变磁通调速的方法—
减小磁p通pt精，选版n只能上调。
24
2.特性的变化
的电流过大。
M
Uf
制动
ppt精选版
38
（2）能耗制动 — 电枢断电后立即接入一个电阻。
电机学课件
该式表明：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁压 降的代数和，这就是磁路的基尔霍夫第二定律。
绪论
4.磁路的欧姆定律
Φ F iN Rm Rm
式中
Rm
l μS
二、常用的铁磁材料及其特性
1.高导磁性
μ0 4 107 H/m （2000 ~ 6000）0
2.磁化特性
B Φ μ iN μ F μH
3.磁滞特性
将铁磁材料进行周期性磁化，B和H之间的变化关系就会变 成如图中曲线中abcdefa所示-----磁滞回线
同一铁磁材料在不同的磁场强度值下有不同的磁滞回线，如 图所示。将各磁滞回线的顶点连接起来，所得的曲线称为基本 磁化曲线。
4. 磁滞损耗和涡流损耗
在交流磁路中，磁场强度的大小和方向不断变化，铁磁材 料磁化方向反复变化，使磁畴方向也不断来回排列。磁畴彼此 之间摩擦引起的损耗，称为磁滞损耗。
交变的磁通也能在铁心中感应电动势，并引起环流。这些环 流在铁心内部围绕磁通作涡流状流动，称为涡流，涡流在铁心 中引起的损耗，称为涡流损耗。
磁滞损耗和涡流损耗，总称为铁心损耗
pFe CFe Bm2 f 1.3G
为了减少铁心损耗,电机的铁心均采用0.35~0.5毫米厚、两 面涂有绝缘漆的硅钢片迭成,
ห้องสมุดไป่ตู้
Sl
l
分析:利用磁畴分析
因为在它内部存在着许多很 小的天然磁化区，称为磁畴 .
铁磁物质未放入磁场之前，磁畴杂乱无章地排列着，磁效 应互相抵消，对外部不呈磁性
将铁磁物质放入磁场，在外磁场作用下，磁畴的极性将趋 于同一方向，由此形成一个附加磁场，叠加在外磁场上，磁畴 所产生的附加磁场将比非铁磁物质在同一磁场强度下所激励的 磁场强得多，使铁磁材料内磁场大为增强。当磁畴全部沿外磁 场方向排列后，即使外磁场再增加，铁磁材料内磁场几乎不再 增加，即进入磁饱和状态。
绪论
4.磁路的欧姆定律
Φ F iN Rm Rm
式中
Rm
l μS
二、常用的铁磁材料及其特性
1.高导磁性
μ0 4 107 H/m （2000 ~ 6000）0
2.磁化特性
B Φ μ iN μ F μH
3.磁滞特性
将铁磁材料进行周期性磁化，B和H之间的变化关系就会变 成如图中曲线中abcdefa所示-----磁滞回线
同一铁磁材料在不同的磁场强度值下有不同的磁滞回线，如 图所示。将各磁滞回线的顶点连接起来，所得的曲线称为基本 磁化曲线。
4. 磁滞损耗和涡流损耗
在交流磁路中，磁场强度的大小和方向不断变化，铁磁材 料磁化方向反复变化，使磁畴方向也不断来回排列。磁畴彼此 之间摩擦引起的损耗，称为磁滞损耗。
交变的磁通也能在铁心中感应电动势，并引起环流。这些环 流在铁心内部围绕磁通作涡流状流动，称为涡流，涡流在铁心 中引起的损耗，称为涡流损耗。
磁滞损耗和涡流损耗，总称为铁心损耗
pFe CFe Bm2 f 1.3G
为了减少铁心损耗,电机的铁心均采用0.35~0.5毫米厚、两 面涂有绝缘漆的硅钢片迭成,
ห้องสมุดไป่ตู้
Sl
l
分析:利用磁畴分析
因为在它内部存在着许多很 小的天然磁化区，称为磁畴 .
铁磁物质未放入磁场之前，磁畴杂乱无章地排列着，磁效 应互相抵消，对外部不呈磁性
将铁磁物质放入磁场，在外磁场作用下，磁畴的极性将趋 于同一方向，由此形成一个附加磁场，叠加在外磁场上，磁畴 所产生的附加磁场将比非铁磁物质在同一磁场强度下所激励的 磁场强得多，使铁磁材料内磁场大为增强。当磁畴全部沿外磁 场方向排列后，即使外磁场再增加，铁磁材料内磁场几乎不再 增加，即进入磁饱和状态。
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
THANKS
感谢观看
电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
《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
《电机学讲》课件
步进电机基本原理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阐述步进电机的基本工作原理，包括每步的转动和磁场的变化。
步进电机特点及应用
介绍步进电机的特点，如精确控制和低速驱动，以及各种应用领域。
第五章：电机控制
电机控制基础
闭环控制及开环控制
说明电机控制的基本原理和概念， 包括驱动电路和控制信号。
对比闭环控制和开环控制的优劣 和适用场景，以及各自的控制策 略。
电机控制中的PID算法
介绍PID算法在电机控制中的应 用，以及如何调节PID参数。
第六章：电机保护
1
电机运行中的故障
列举电机运行中常见的故障，如过载、过热和短路等。
2
电机保护方法
介绍保护电机的多种方法，如热继电器、保险丝和断路器。
3
电机保护电路设计
指导如何设计电机保护电路，包括过流保护和过温保护。
详细介绍直流电机的结构和特点， 以及不同类型的直流电机。
揭示直流电机背后的基本原理， 包括电磁力、电刷和转子等。
直流电机的调速方法
介绍多种直流电机调速方法，如 电压变化、电阻调速和PWM调 速。
第三章：交流电机
1
三相异步电机基本原理
2
解析三相异步电机的基本工作原理，包
括转子的旋转和磁场的产生。
3
三相异步电机调速方法
第七章：电机维护
1 电机维护周期
建议定期进行电机维护，以保证其正常运行。
2 电机保养方法
介绍保养电机的方法，如清洁、润滑和紧固螺栓。
3 电机维修流程
概述电机维修的流程，包括故障诊断、部件更换和测试。
4
探讨三相异步电机的调速方法，包括转 子电阻调速和变频调速。
交流电机结构及分类
阐述步进电机的基本工作原理，包括每步的转动和磁场的变化。
步进电机特点及应用
介绍步进电机的特点，如精确控制和低速驱动，以及各种应用领域。
第五章：电机控制
电机控制基础
闭环控制及开环控制
说明电机控制的基本原理和概念， 包括驱动电路和控制信号。
对比闭环控制和开环控制的优劣 和适用场景，以及各自的控制策 略。
电机控制中的PID算法
介绍PID算法在电机控制中的应 用，以及如何调节PID参数。
第六章：电机保护
1
电机运行中的故障
列举电机运行中常见的故障，如过载、过热和短路等。
2
电机保护方法
介绍保护电机的多种方法，如热继电器、保险丝和断路器。
3
电机保护电路设计
指导如何设计电机保护电路，包括过流保护和过温保护。
详细介绍直流电机的结构和特点， 以及不同类型的直流电机。
揭示直流电机背后的基本原理， 包括电磁力、电刷和转子等。
直流电机的调速方法
介绍多种直流电机调速方法，如 电压变化、电阻调速和PWM调 速。
第三章：交流电机
1
三相异步电机基本原理
2
解析三相异步电机的基本工作原理，包
括转子的旋转和磁场的产生。
3
三相异步电机调速方法
第七章：电机维护
1 电机维护周期
建议定期进行电机维护，以保证其正常运行。
2 电机保养方法
介绍保养电机的方法，如清洁、润滑和紧固螺栓。
3 电机维修流程
概述电机维修的流程，包括故障诊断、部件更换和测试。
4
探讨三相异步电机的调速方法，包括转 子电阻调速和变频调速。
交流电机结构及分类
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欧姆定律I＝U/R
磁路 磁通Φ 磁动势F 磁压降ΦRm 磁阻Rm 磁导Λm=1/Rm 基尔霍夫第一定律ΣΦ＝0
基尔霍夫第二定律ΣHl＝ΣNI
欧姆定律Φ＝Um/Rm
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
已知磁动势 确定磁通
磁路基本定律及计算方法
1.串联磁路计算
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 不存在饱和现象
磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性 有磁路饱和
磁路和电路的比拟仅是一种数学形式上的 而不是物理本质的相似。
类似、
电路 电流I 电动势E 电压降IE 电阻R 电导g＝1/R 基尔霍夫第一定律Σi＝0
基尔霍夫第二定律ΣU＝Σe
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe
p1
/
50
f 50
Bm2
公式中各量纲见P20
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
磁
Ni
l /(A)
F Rm
mF
路
基
基尔霍夫第一定律
本
0
定
律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
H dl Hl Ni
H B/ B/ A
Ni
l /(A)
计算出磁动势F’
| F F ' |
Y
'
重新假定φ’ N
磁路基本定律及计算方法
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
1.铁磁材料的导磁率
B
H
1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率
2.铁磁0 材 4料 的 1磁0导7 H率/m 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
铁磁材料的特性
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。
铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：HFe 493A / m
H B / 0 1.1 / 4 107 8.75 105 A / m
F HFel 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’
发电机、变压器
电能的生产、传输和分配 电
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
l H dl I
H dl
l
l' H dl
I I1 I2 I3
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
e d N d
dt
dt
d dt dx t x
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 由磁密确定每段磁路的磁场强度
计算每段磁路的磁压降 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
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：
9.9 10-4Wb
计算数据： 1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
l 0.3m, A 9 104 m2
0.5l10.-43m , A 9 104 m2
B /A 1.1T
电机学
第一章 导论
1.电机的定义 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 7. 总结
电机的定义
什么是 电机？
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
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
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
磁滞损耗： ph Kh fBmV
P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d 2 Bm2V
x
B
e
e NvlBn (x) Bn (x b)
v
NvlBn
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
B
i
f
F dF idl B
F Bli
Ts Fr Blir Ts Nlir(B1 B2 )
M
Tem Tcj MNBliD j1
铁磁材料的特性
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金
F Rm
mF
i
磁阻
Rm
l
N
A
磁导
m
1 Rm
A
l
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。
A
2
i
N
1
1 2 3
3 1 2 3 0
0
定律内容:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
电机的分类
电机
静止的电气设备——变压器
直流电机
直流发电机 直流电动机
旋转电机 交流电机
同步电机 异步电机
同步发电机 同步电动机
异步发电机 异步电动机
电机类型
使用中的变压器
电动机
汽轮发电机组
水轮发电机
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
电机的作用
e N Nv
t
x
变 压 器 电 动 势
运 动 电 动 势
电机中的基本电磁定律
msint
变 压
e Nmcost Emsin(t 90)
器
电
动
势
E Em Nm
2
2
2fNm 4.44fNm
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
运动电动势
xb
l Bn ( )d
H dl N1i1 F1 H1l1 H3l3
H1
B1
/
1
1
1 A1
H3
B3
/ 3
3
3 A3
F1
1l1
1 A1
3l3
3 A3
1Rm1
3Rm3
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A3
F1 F2 N1i1 N2i2 H1l1 H2l2 1Rm1 2Rm2
F Ni Hl Rm
磁路 磁通Φ 磁动势F 磁压降ΦRm 磁阻Rm 磁导Λm=1/Rm 基尔霍夫第一定律ΣΦ＝0
基尔霍夫第二定律ΣHl＝ΣNI
欧姆定律Φ＝Um/Rm
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
已知磁动势 确定磁通
磁路基本定律及计算方法
1.串联磁路计算
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 不存在饱和现象
磁路 导磁率变化 磁势、磁通非线性 有磁路饱和
磁路和电路的比拟仅是一种数学形式上的 而不是物理本质的相似。
类似、
电路 电流I 电动势E 电压降IE 电阻R 电导g＝1/R 基尔霍夫第一定律Σi＝0
基尔霍夫第二定律ΣU＝Σe
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe
p1
/
50
f 50
Bm2
公式中各量纲见P20
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
磁
Ni
l /(A)
F Rm
mF
路
基
基尔霍夫第一定律
本
0
定
律 基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
H dl Hl Ni
H B/ B/ A
Ni
l /(A)
计算出磁动势F’
| F F ' |
Y
'
重新假定φ’ N
磁路基本定律及计算方法
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
1.铁磁材料的导磁率
B
H
1.所有非导磁材料的磁导率 均为常数，接近真空磁导率
2.铁磁0 材 4料 的 1磁0导7 H率/m 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
铁磁材料的特性
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。
铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：HFe 493A / m
H B / 0 1.1 / 4 107 8.75 105 A / m
F HFel 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’
发电机、变压器
电能的生产、传输和分配 电
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
l H dl I
H dl
l
l' H dl
I I1 I2 I3
电机中的基本电磁定律
2.电磁感应定律
e d N d
dt
dt
d dt dx t x
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 由磁密确定每段磁路的磁场强度
计算每段磁路的磁压降 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
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：
9.9 10-4Wb
计算数据： 1.励磁磁动势F 2.励磁电流I
磁路基本定律及计算方法
将磁路分为铁心段和气隙段
l 0.3m, A 9 104 m2
0.5l10.-43m , A 9 104 m2
B /A 1.1T
电机学
第一章 导论
1.电机的定义 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 7. 总结
电机的定义
什么是 电机？
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
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
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
磁滞损耗： ph Kh fBmV
P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d 2 Bm2V
x
B
e
e NvlBn (x) Bn (x b)
v
NvlBn
电机中的基本电磁定律
3.电磁力定律
B
i
f
F dF idl B
F Bli
Ts Fr Blir Ts Nlir(B1 B2 )
M
Tem Tcj MNBliD j1
铁磁材料的特性
铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金
F Rm
mF
i
磁阻
Rm
l
N
A
磁导
m
1 Rm
A
l
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。
A
2
i
N
1
1 2 3
3 1 2 3 0
0
定律内容:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。
电机的分类
电机
静止的电气设备——变压器
直流电机
直流发电机 直流电动机
旋转电机 交流电机
同步电机 异步电机
同步发电机 同步电动机
异步发电机 异步电动机
电机类型
使用中的变压器
电动机
汽轮发电机组
水轮发电机
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
电机的作用
e N Nv
t
x
变 压 器 电 动 势
运 动 电 动 势
电机中的基本电磁定律
msint
变 压
e Nmcost Emsin(t 90)
器
电
动
势
E Em Nm
2
2
2fNm 4.44fNm
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
运动电动势
xb
l Bn ( )d
H dl N1i1 F1 H1l1 H3l3
H1
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/
1
1
1 A1
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3
3 A3
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1 A1
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