电机学第1章精品PPT课件
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《电机学》课件 第一章
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
3、磁化曲线 将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当 磁场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将 随之增大，得到曲线B=f(H)。
1-4 铁磁材料及特性
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B增大速度较慢 在ab段：当H增大→B增大，B增大速度快； 在bc段：B随H增大的速度又较慢；饱和区 c点为饱和点，拐弯点b称为膝点 在cd段及以后：铁磁材料的磁导率趋近μ
小 结
二、磁路
1、概念 2、磁路基本定律
• • • •
安培环路定律 磁路的欧姆定律 磁路的基尔霍夫第一定律 磁路的基尔霍夫第二定律
小 结
三、铁磁材料及特性
1、铁磁材料 2、磁导率 3、磁畴 4、磁化曲线
磁滞损耗
5、铁心损耗 涡流损耗
思考
一台电机在同一时间决不能既
是发电机又是电动机，为什么
说发电机作用和电动机作用同 时存在于一台电机中？
•
1 2 3 1 2 3 0 0
1-2 磁路及磁路定律
•
4、磁路的基尔霍夫第二定律
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。
Ui
Ik
F
此定律实际上是安培环路定律的另一种表达形 式。
1-3 基本电磁定律
1-3 基本电磁定律
1.
变压器电动势
磁通本身就是由交流电流所产生，也就是 说磁通本身随时间在变化着，这样产生的电 势称为变压器电动势。（线圈与磁场相对静 止）
1-3 基本电磁定律
2、运动电动势（速度电动势）
大学电机学PPT第一章
任一闭合磁路上磁动势的代数和恒等于磁压降的代数和。
回路①：H1l1+H3l3=N1i1 回路②：-H2l2-H3l3=-N2i2 回路③：H1l1-H2l2=N1i1-N2i2
Y.Q.Xiong 2010 《电机学》第1章 导论 24
磁路与电路的比较
磁路
磁通 Φ 磁动势 F 磁阻 Rm 磁压降 Hl 磁导 Λm 欧姆定律 Φ = F / Rm 基氏第一定律 ΣΦ=0 基氏第二定律 ΣF=ΣHl=ΣΦR
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
15
2. 铁磁材料的磁导率
材料的磁导率
=B／H
单位： H/m 真空中的磁导率 0 = 4π×10-7 H/m 非铁磁材料的磁导率 ≈ 0 为常数 铁磁材料磁导率（常用 Fe 表示）的特点 ① Fe>> 0 ② Fe为非常数，随B的变化而变化 ③ 存在磁饱和现象：当铁磁材料中的B达到一定的程度后， 随着H的增加，B的增加逐渐变慢，因此 Fe随着H的增加 而减小。
7
伺服驱动
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
8
倒视镜 电机 启动 电机
天窗电机
座椅调 整电机 散热风 扇电机 助力转 向电机
雨刷 电机
电机在日常生 活中的应用
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
9
4. 本课程的性质任务
课程性质：技术基础课。 课程内容：直流电机、变压器、交流电 机共同问题、异步电机、同步电机。 教材 ： 辜 承 林 等 ， 《电机学 》（ 第三 版），华中科技大学出版社，2010年。 参考书：《电机学（第三版）学习指导 与习 题 解 答 》， 华 中科技大学出版社 2010年。 学习方法 课程网站：
回路①：H1l1+H3l3=N1i1 回路②：-H2l2-H3l3=-N2i2 回路③：H1l1-H2l2=N1i1-N2i2
Y.Q.Xiong 2010 《电机学》第1章 导论 24
磁路与电路的比较
磁路
磁通 Φ 磁动势 F 磁阻 Rm 磁压降 Hl 磁导 Λm 欧姆定律 Φ = F / Rm 基氏第一定律 ΣΦ=0 基氏第二定律 ΣF=ΣHl=ΣΦR
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
15
2. 铁磁材料的磁导率
材料的磁导率
=B／H
单位： H/m 真空中的磁导率 0 = 4π×10-7 H/m 非铁磁材料的磁导率 ≈ 0 为常数 铁磁材料磁导率（常用 Fe 表示）的特点 ① Fe>> 0 ② Fe为非常数，随B的变化而变化 ③ 存在磁饱和现象：当铁磁材料中的B达到一定的程度后， 随着H的增加，B的增加逐渐变慢，因此 Fe随着H的增加 而减小。
7
伺服驱动
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
8
倒视镜 电机 启动 电机
天窗电机
座椅调 整电机 散热风 扇电机 助力转 向电机
雨刷 电机
电机在日常生 活中的应用
Y.Q.Xiong 2010
《电机学》第1章 导论
9
4. 本课程的性质任务
课程性质：技术基础课。 课程内容：直流电机、变压器、交流电 机共同问题、异步电机、同步电机。 教材 ： 辜 承 林 等 ， 《电机学 》（ 第三 版），华中科技大学出版社，2010年。 参考书：《电机学（第三版）学习指导 与习 题 解 答 》， 华 中科技大学出版社 2010年。 学习方法 课程网站：
东北电力大学电机学ppt讲义第01章
电机学的研究内容与学习方法
研究Байду номын сангаас容
电机学的研究内容包括电机的原理、设计和控制等方面。具体包括电机的磁场理论、电机的运行特性、电机的控 制技术等。
学习方法
学习电机学需要掌握数学、物理和电气工程学科的基本知识，同时需要注重实验和实践能力的培养。建议学生多 阅读教材和学术论文，参加学术交流活动，加强实践操作和实验研究，以提高学习效果和掌握电机学知识的能力。
电机学的发展历程
早期发展
电机学的发展可以追溯到19世纪初期，当时人们开始研究电磁感应现象和发电机的原理。
20世纪发展
进入20世纪，随着电力工业的迅速发展和电气化进程的加速，电机学得到了广泛的应用和研究。同时，随着计算机 技术和控制理论的不断发展，电机控制技术也取得了重要的进展。
现代发展
进入21世纪，随着可再生能源和智能电网技术的快速发展，电机学的研究和应用领域不断扩大。同时， 随着人工智能和机器学习技术的不断发展，电机学的研究方法和技术也在不断创新。
变压器结构与特性
变压器结构
变压器主要由定子（包括铁心和线圈 ）和转子（包括变压器油和散热器等 ）组成。
变压器特性
变压器通过电磁感应原理实现电压、 电流和阻抗的变换，其特性表现在电 压、电流和匝数之间的关系上，可以 通过改变匝数比来控制电压的变换。
04
电机学实验
电机实验的目的与要求
掌握电机的基本原理
通过实验，使学生能够深入理解电机的基本原理和工作特性，为后 续的学习和研究打下坚实的基础。
提高实验技能
实验是培养学生动手能力和实践技能的重要途径，通过电机实验， 学生可以锻炼自己的实验技能，提高分析和解决问题的能力。
培养创新思维
电机学课件
2.铁磁0材4料的1磁07导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）
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A 3
F 1 F 2 N 1 i 1 N 2 i 2 H 1 l 1 H 2 l 2 1 R m 1 2 R m 2
F N iH lR m
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
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗： phKhfBmV P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d2Bm2V
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe p1/505f0Bm 2
公式中各量纲见P20
律磁 路 基 本 定
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
l/N (Ai)R FmmF
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
lHdlI
lH d l l'H d lI I 1 I2 I3
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）
Rm1
l1
1 A1
Rm3
l3
3 A 3
F 1 F 2 N 1 i 1 N 2 i 2 H 1 l 1 H 2 l 2 1 R m 1 2 R m 2
F N iH lR m
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
铁磁材料的特性
2.磁滞与磁滞损耗
磁滞损耗： phKhfBmV P18~19
铁磁材料的特性
3.涡流与涡流损耗
pw
K2
f 2d2Bm2V
12
铁磁材料的特性
4.交流铁心损耗
pFe p1/505f0Bm 2
公式中各量纲见P20
律磁 路 基 本 定
磁路基本定律及计算方法
欧姆定律
l/N (Ai)R FmmF
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
lHdlI
lH d l l'H d lI I 1 I2 I3
电机学基础知识PPT精选文档
1866 年，德国科学家西门子制成的第一台自激式 发电机，标志着制造大容量发电机技术的突破，具 有划时代的意义。
2020/5/25
weipeiyu制作
8
2020/5/25
Siemens 和他的自激式发电机 weipeiyu制作
9
1885 年，费那里斯发现了两相电流能产生旋转 磁场。
1886 年，特斯拉研制出两相异步电动机。
2020/5/25
weipeiyu制作
12
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。
电动机与生产机械在结构上密切配合，从而进一步
简化机构容易实现生产机械运动的全部自动化。
用一台电动机拖动具有多个工作机构的生产机械，
则机械内部仍保留着复杂的机械传动机构；
从上世纪三十年代起，广泛采用了“多电机拖动系
统”，即每一个工作机构用单独电机带动，这样生产
机械结构大大简化；
例对铣床来说共有3台电机即主轴电机、进给电机 和冷却电机。
2020/5/25
法拉第与最早的发电机 —— 法拉第盘 weipeiyu制作
5
电机与电力拖动的发展概况
1832年皮克斯在电磁感应理论的指导下，制造了 第一台发电机；
1833年楞次建立了确定 感应电流方向的原则；
其后他致力于电机理论的研 究并阐明了电机的可逆性原 理。
1834年雅比克制造出世界 第一台电动机，从而证明了 实际应用电能的可能性。
2020/5/25
weipeiyu制作
8
2020/5/25
Siemens 和他的自激式发电机 weipeiyu制作
9
1885 年，费那里斯发现了两相电流能产生旋转 磁场。
1886 年，特斯拉研制出两相异步电动机。
2020/5/25
weipeiyu制作
12
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。
电动机与生产机械在结构上密切配合，从而进一步
简化机构容易实现生产机械运动的全部自动化。
用一台电动机拖动具有多个工作机构的生产机械，
则机械内部仍保留着复杂的机械传动机构；
从上世纪三十年代起，广泛采用了“多电机拖动系
统”，即每一个工作机构用单独电机带动，这样生产
机械结构大大简化；
例对铣床来说共有3台电机即主轴电机、进给电机 和冷却电机。
2020/5/25
法拉第与最早的发电机 —— 法拉第盘 weipeiyu制作
5
电机与电力拖动的发展概况
1832年皮克斯在电磁感应理论的指导下，制造了 第一台发电机；
1833年楞次建立了确定 感应电流方向的原则；
其后他致力于电机理论的研 究并阐明了电机的可逆性原 理。
1834年雅比克制造出世界 第一台电动机，从而证明了 实际应用电能的可能性。
电机学第1章1.ppt
3
2021/4/6
3、电机的发展
◇电机的发展:三个时期(1)直流电机形成(2)交流电机的
形成(3)电机理论、设计和制造工艺完善
▪ 电机的发展初期主要是直流电机的发展
▪ 电磁感应定律的发现——1831年法拉第电磁感应 定律
▪ 1833年后制成一台旋转磁机式直流发电机 ▪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
30
2021/4/6
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/6
31
– 绝缘材料
27
2021/4/6
电路与磁路的类比
+ U
-
I R
+ F
-
Φ Rm
28
2021/4/6
概念思考
为什么说发电机和电动机的作用可以同时存在 于一台电机中，但又不能同时既是发电机又是 电动机
从能量传递，力的性质等方面考虑
29
2021/4/6
作业
1-1,1-4,1-8 (1-5，1-6)
4
2021/4/6
◇．电机的近代发展及趋势
▪ 单机容量不断增加——机组容量大时，单位容量的用料 （省）、损耗（小）、造价（低）
如汽轮发电机：
1900
5MVA
1956水内冷 208MVA
1920
25MVA 1960
320MVA
1937空气冷却 100MVA 目前
>1000MVA
氢气冷却 150MVA
9
2021/4/6
磁通连续性原理
由于磁感应线是闭合的，因此对任意封闭曲面 来说，进入该闭合曲面的磁感应线，一定等于 穿出该闭合曲面的磁感应线。如规定磁感应线 从曲面穿出为正，穿入为负，则通过任意封闭 曲面的磁通量总和必等于零
电机学 第一章 绪论
即 • 7. 磁路与电路的异同 • （1）同：绝大多数概念等价 • （2）异：a 电流是电荷的移动
磁通是假想的用于描述磁场的量 b 直流电流通过电阻消耗能量
恒定磁通通过磁阻不消耗能量
16
六、B－H曲线
• 1．磁化曲线 • 起始段：μ较小； • 线性区：μ（较大）近似为直线 • 饱和区：μ很小，H增大，B基本不变
Bg
Ag
1.25
Hg
Bg
0
0.994106
Fg H g Lg 5964
• 3．总体
所需的总磁势为
F＝FI + Fg = 6162(A) 线圈所需的励磁电流为
* 机：机械能，电机中与之相关的有转矩、 转速等。
9
一、磁场、磁感应强度
• 磁场：运动电荷（电流）周围存在的一种特殊物质 • 洛伦兹力：磁场中载流导体所受到的力 • 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 B
二、磁力线、磁通量（Φ）
1.磁力线
（ 1）定义：用假想存在的曲线来表示磁场的分布，
（ 2）性质： – “符合右手螺旋定则”； – “永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； – “闭合、无起点、终点”。
• 2.磁路欧姆定律
* （1）部分磁路
• 电路：R＝U／I
• 磁路：
R.磁阻
Rm
l
S
F Rm rm
– 比较电阻：
R l
S
15
• 4．磁导
1 S
Rm
l
• 5．磁路第一定律（节点定律）
根据磁通的连续性原理，流入磁路节点的磁通的代数和等于0.
0
• 6．磁路第二定律（回路定律） Um Ik F
10
2.磁通（磁通量）：通过磁场某一面积的磁感应
磁通是假想的用于描述磁场的量 b 直流电流通过电阻消耗能量
恒定磁通通过磁阻不消耗能量
16
六、B－H曲线
• 1．磁化曲线 • 起始段：μ较小； • 线性区：μ（较大）近似为直线 • 饱和区：μ很小，H增大，B基本不变
Bg
Ag
1.25
Hg
Bg
0
0.994106
Fg H g Lg 5964
• 3．总体
所需的总磁势为
F＝FI + Fg = 6162(A) 线圈所需的励磁电流为
* 机：机械能，电机中与之相关的有转矩、 转速等。
9
一、磁场、磁感应强度
• 磁场：运动电荷（电流）周围存在的一种特殊物质 • 洛伦兹力：磁场中载流导体所受到的力 • 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量 B
二、磁力线、磁通量（Φ）
1.磁力线
（ 1）定义：用假想存在的曲线来表示磁场的分布，
（ 2）性质： – “符合右手螺旋定则”； – “永不相交，确定点的B方向确定、唯一”； – “闭合、无起点、终点”。
• 2.磁路欧姆定律
* （1）部分磁路
• 电路：R＝U／I
• 磁路：
R.磁阻
Rm
l
S
F Rm rm
– 比较电阻：
R l
S
15
• 4．磁导
1 S
Rm
l
• 5．磁路第一定律（节点定律）
根据磁通的连续性原理，流入磁路节点的磁通的代数和等于0.
0
• 6．磁路第二定律（回路定律） Um Ik F
10
2.磁通（磁通量）：通过磁场某一面积的磁感应
完整电机学PPT课件
应用范围扩大
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
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
电机学第五版第1章 磁路ppt课件
涡流 当通过铁心的磁通随时间变化 时,根据电磁感应定律,铁心中将产生感 应电动势,并引起环流,环流在铁心内部 围绕磁通作旋涡状流动 称为涡流。
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
涡流损耗 涡流在铁心中引起的损耗。 公式：
pe=CeD2f2Bm 2V
应用：C为e — 减小涡涡流流损 损耗耗，系 电机数和变 压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片 （0.35～0.5mm）叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 与此同时，磁畴相互间不停地摩擦造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
公式： ph = Ch fBmnV
Ch —磁滞损耗系数
应用：由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心 常用硅钢片叠成。
.
41..铁2心损常耗用的铁磁材料及其特性
图1-17 直流电机的磁化曲线
.
3.永磁磁路的计算特点
(1)气隙内的磁位降Hδδ，是由永磁体内所形成的或者说所提供的，FM=-HMlM; 永磁体内的工作磁场强度HM和长度lM愈大，永磁体提供的磁动势就愈大。 (2)永磁体·的磁场HM总是负值，也就是说，它总是工作在永磁材料磁滞回线 的第二象限这段曲线上，这段曲线通常称为退磁曲线，如图1-19中段所示。 (3)若磁路中没有气隙，δ=0，则HMlM=0，于是HM=0，从退磁曲线可见，此时 永磁体内的磁通密度为剩磁Br，如图1-19中的R点所示。 。
？？？
图1-14 气隙磁场的边缘效应
.
1.3 磁路的计算
解 用磁路的基尔霍夫第二定律来求解。
铁心内的磁场强度: H F e=m B F F e e=5000创 4 1 p10 -7=159A /m
气隙磁场强度:
Hd=m B0d =41´p´3.130025-27 =77?104A/m
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分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下
起始磁化曲线
oa段 ab段 bc段 cd段 膝点 饱和
铁磁材料 图1-7.
磁化曲线见示意
应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得
到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近。
2．磁滞回线 示意图: 图1-8。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的
B
=
Φ A
Wb/m2
3. 磁场强度 H
单位：A/m
电子电气工程学院
1.1 磁场的基本物理量
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
4. 磁导率
=
B H
单位：H / m 真空中的磁导率:
μ0 = 4π×10－7 H / m
电子电气工程学院
第1章 磁 路
1.2 物质的磁性能
按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。 一、非磁性物质
≈ 0 1. 顺磁物质（如空气）： 略大于 0 。 2. 反磁物质（如铜）： 略小于 0 。
二、 磁性物质
1. 高导磁性 0
※ 铸钢： ≈1 000 0 硅钢片： ≈ ( 6 000 ~ 7 000) 0 坡莫合金： 比 0 大几万倍。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
磁畴（磁化前）
磁畴（磁化后）
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器 和电机中。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
2. 磁饱和性
≠常数
磁化曲线（B－H曲线）
Bcd
B = f (H)
b a
O H
起始磁化曲线
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
3. 磁滞性 B的变化总是滞后于H的变化
剩磁
矫顽磁力
B Bm Br
－Hm －Hc
O
Hc
－Br －Bm
磁滞回线
H Hm
B
H O 基本磁化曲线
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
常用磁性材料的基本磁化曲线
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
按磁滞回线的不同，磁性物质可分为 (1) 硬磁物质
B－H 曲线宽，Br 大、Hc 大。 用于制造永磁铁。
电流的磁场
i
i
直导线电流的磁场
右手螺旋 大拇指方向表示导线电流方向 定 则 四指回转方向表示磁感线方向
线圈 电流的磁场
四指回转方向表示线圈电流方向 大拇指方向表示线圈内部磁感线方向
电子电气工程学院
1.1 磁场的基本物理量
1. 磁通Φ 单位：Wb
2. 磁感应强度 B —— 磁通密度
单位：T
在均匀磁场中：
电机学
• 本课程的目的和任务
➢ 专业技术基础课程。 ➢ 了解各类电机的基本结构。 ➢ 理解电机中的能量转换关系。 ➢ 掌握电机稳态运行时的分析方法和运行性能。 ➢ 理解电机稳态运行时各种参数的物理意义，并
能熟练应用等效电路和相量图。 ➢ 通过实验，掌握电机的基本实验方法和电机
使用的基本技能。
电机学
公式:
L H • dl i
附图1-2,有:
L H • dl i1 i2 i3
2．磁路的欧姆定律
附图1-3a 定律内容:作用在磁路上的磁动势等于磁路内的 磁通量乘以磁阻。
公式:
F
Rm
式中：
l
Rm A
相应的模拟电路图1-3b.
点击书本进入例题1-1
例题
3．磁路的基尔霍夫第一定律
附图1-4 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。
磁通密度 Br 。
矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc称为矫顽力。
磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度B的变化滞 后于磁场强度H变化的现象。
磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
哈尔滨理工大学精品课程网站
1-1磁路的基 本定律
1-2 常用的
铁磁材料及 其特性
1-3 路 的计算
第一章 磁 路
※ 重点与难点
一、重点: 1、磁路的基本定律; 2、铁磁材料的特性及基本磁化曲线; 3、铁心损耗.
二、难点: 1、磁滞回线； 2、铁心损耗； 3、磁路的计算。
第1章 磁 路
1.1 磁场的基本物理量
公式:
又称磁路的并联定律。
4．磁路的基尔霍夫第二定律 定律背景:磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段， 每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处 处相等，从而磁场强度亦处处相等。 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。 公式:
又称磁路的串联定律。 附图1-5
1-2 常用的铁磁材料及其特性
漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空 间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏 磁通。
主磁路：主磁通所通过的路径。
漏磁路：漏磁通所通过的路径。
励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。
励磁电流：励磁线圈中的电流。
直流:直流磁路
例如:直流电机
交流:交流磁路
例如:变压器
二、磁路的基本定律
1．安培环路定律 定律内容:沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积 分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数 和）。
一、铁磁物质的磁化 铁磁物质包括铁镍钴以及它们的合金。 铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称 为铁磁物质的磁化。
磁畴示意图1-6。
二、磁化曲线和磁滞回线 1．起始磁化曲线 定义:将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁 场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大， 曲线B=f(H)就称为起始磁化曲线. 曲线附图1-7.
(2) 软磁物质 B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。 用于制造变压器、电机和电器等的铁心。
(3) 矩磁物质 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。
电子电气工程学院
1-1磁路的基本定律
一、磁路的概念: 磁路：磁通所通过的路径.见图１－１。
主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所 以绝大部分磁通将在铁心内通过,这部分磁通称为 主磁通。
教学内容
变压器 电机
动力电机 控制电机
直流电机 交流电机
异步电机 同步电机
电机： 发电机和电动机。
电动机 磁场
发电机
水能 热能 风能 原子能
电机学
下一章
课程安排与要求
课堂教学：64 学时。 实验课：16 学时。 参考书籍： 唐介. 电机与拖动.第2版. 高等教育出版社 各种“电机与拖动”、“电机原理”方面的书籍。 • 要求： 课前预习、做笔记、按时完成作业。
起始磁化曲线
oa段 ab段 bc段 cd段 膝点 饱和
铁磁材料 图1-7.
磁化曲线见示意
应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得
到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近。
2．磁滞回线 示意图: 图1-8。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的
B
=
Φ A
Wb/m2
3. 磁场强度 H
单位：A/m
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1.1 磁场的基本物理量
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
4. 磁导率
=
B H
单位：H / m 真空中的磁导率:
μ0 = 4π×10－7 H / m
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第1章 磁 路
1.2 物质的磁性能
按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。 一、非磁性物质
≈ 0 1. 顺磁物质（如空气）： 略大于 0 。 2. 反磁物质（如铜）： 略小于 0 。
二、 磁性物质
1. 高导磁性 0
※ 铸钢： ≈1 000 0 硅钢片： ≈ ( 6 000 ~ 7 000) 0 坡莫合金： 比 0 大几万倍。
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1.2 物质的磁性能
磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
磁畴（磁化前）
磁畴（磁化后）
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器 和电机中。
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1.2 物质的磁性能
2. 磁饱和性
≠常数
磁化曲线（B－H曲线）
Bcd
B = f (H)
b a
O H
起始磁化曲线
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1.2 物质的磁性能
3. 磁滞性 B的变化总是滞后于H的变化
剩磁
矫顽磁力
B Bm Br
－Hm －Hc
O
Hc
－Br －Bm
磁滞回线
H Hm
B
H O 基本磁化曲线
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1.2 物质的磁性能
常用磁性材料的基本磁化曲线
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1.2 物质的磁性能
按磁滞回线的不同，磁性物质可分为 (1) 硬磁物质
B－H 曲线宽，Br 大、Hc 大。 用于制造永磁铁。
电流的磁场
i
i
直导线电流的磁场
右手螺旋 大拇指方向表示导线电流方向 定 则 四指回转方向表示磁感线方向
线圈 电流的磁场
四指回转方向表示线圈电流方向 大拇指方向表示线圈内部磁感线方向
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1.1 磁场的基本物理量
1. 磁通Φ 单位：Wb
2. 磁感应强度 B —— 磁通密度
单位：T
在均匀磁场中：
电机学
• 本课程的目的和任务
➢ 专业技术基础课程。 ➢ 了解各类电机的基本结构。 ➢ 理解电机中的能量转换关系。 ➢ 掌握电机稳态运行时的分析方法和运行性能。 ➢ 理解电机稳态运行时各种参数的物理意义，并
能熟练应用等效电路和相量图。 ➢ 通过实验，掌握电机的基本实验方法和电机
使用的基本技能。
电机学
公式:
L H • dl i
附图1-2,有:
L H • dl i1 i2 i3
2．磁路的欧姆定律
附图1-3a 定律内容:作用在磁路上的磁动势等于磁路内的 磁通量乘以磁阻。
公式:
F
Rm
式中：
l
Rm A
相应的模拟电路图1-3b.
点击书本进入例题1-1
例题
3．磁路的基尔霍夫第一定律
附图1-4 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。
磁通密度 Br 。
矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc称为矫顽力。
磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度B的变化滞 后于磁场强度H变化的现象。
磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
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1-1磁路的基 本定律
1-2 常用的
铁磁材料及 其特性
1-3 路 的计算
第一章 磁 路
※ 重点与难点
一、重点: 1、磁路的基本定律; 2、铁磁材料的特性及基本磁化曲线; 3、铁心损耗.
二、难点: 1、磁滞回线； 2、铁心损耗； 3、磁路的计算。
第1章 磁 路
1.1 磁场的基本物理量
公式:
又称磁路的并联定律。
4．磁路的基尔霍夫第二定律 定律背景:磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段， 每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处 处相等，从而磁场强度亦处处相等。 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。 公式:
又称磁路的串联定律。 附图1-5
1-2 常用的铁磁材料及其特性
漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空 间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏 磁通。
主磁路：主磁通所通过的路径。
漏磁路：漏磁通所通过的路径。
励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。
励磁电流：励磁线圈中的电流。
直流:直流磁路
例如:直流电机
交流:交流磁路
例如:变压器
二、磁路的基本定律
1．安培环路定律 定律内容:沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积 分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数 和）。
一、铁磁物质的磁化 铁磁物质包括铁镍钴以及它们的合金。 铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称 为铁磁物质的磁化。
磁畴示意图1-6。
二、磁化曲线和磁滞回线 1．起始磁化曲线 定义:将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁 场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大， 曲线B=f(H)就称为起始磁化曲线. 曲线附图1-7.
(2) 软磁物质 B－H 曲线窄， Br 小、Hc 小。 用于制造变压器、电机和电器等的铁心。
(3) 矩磁物质 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。
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1-1磁路的基本定律
一、磁路的概念: 磁路：磁通所通过的路径.见图１－１。
主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所 以绝大部分磁通将在铁心内通过,这部分磁通称为 主磁通。
教学内容
变压器 电机
动力电机 控制电机
直流电机 交流电机
异步电机 同步电机
电机： 发电机和电动机。
电动机 磁场
发电机
水能 热能 风能 原子能
电机学
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课程安排与要求
课堂教学：64 学时。 实验课：16 学时。 参考书籍： 唐介. 电机与拖动.第2版. 高等教育出版社 各种“电机与拖动”、“电机原理”方面的书籍。 • 要求： 课前预习、做笔记、按时完成作业。