《电机学课件》PPT课件
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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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I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
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可得
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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
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
《电机学课件》课件
电机利用磁场与电流之间 的相互作用来产生旋转力。
电机的种类和工作原理
直流电机
直流电机通过直流电源提供电 流，可实现精确控制和调速。
交流电机
交流电机利用交流电源提供电 流，有许多种不同的类型和工 作原理。
步进电机
步进电机是一种特殊的电机， 可以实现精确的位置控制。
电机的控制方法
1
直接启动
最简单的电机控制方法，直接将电源连接到电机启动。电机，通过改变电路连接方式来减小起动电流。
3
变频调速
通过改变输入电压和频率来实现电机的调速控制。
电机的特性与参数
扭矩
效率
电机扭矩是电机输出力矩的大小， 决定了电机的动力性能。
电机效率是指电机的输出功率与 输入功率之比，衡量了电机的能 量利用效率。
转速
电机转速是指电机旋转的速度， 通常以转/分钟来表示。
电机学课件
本PPT课件将为您介绍电机学的基础知识，包括电机的种类和工作原理，控制 方法，特性与参数，应用领域，发展趋势。最后进行总结和回顾。
电机的基础知识
1 电机的定义
电机是将电能转化为机械 能的设备，广泛应用于各 个领域。
2 电机的组成
电机由定子、转子、电磁 铁、轴等部件组成。
3 电机的工作原理
电机的应用领域
工业
电机广泛应用于工业自动化设备、机械制造等领 域。
家电
电机在家庭电器中的应用，如洗衣机、冰箱等。
交通
电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自 行车等。
能源
电机在能源领域的应用，如风力发电机、太阳能 光伏系统等。
电机的发展与趋势
1
高效能
电机的效率不断提高，节能环保成为发展的重要方向。
电机的种类和工作原理
直流电机
直流电机通过直流电源提供电 流，可实现精确控制和调速。
交流电机
交流电机利用交流电源提供电 流，有许多种不同的类型和工 作原理。
步进电机
步进电机是一种特殊的电机， 可以实现精确的位置控制。
电机的控制方法
1
直接启动
最简单的电机控制方法，直接将电源连接到电机启动。电机，通过改变电路连接方式来减小起动电流。
3
变频调速
通过改变输入电压和频率来实现电机的调速控制。
电机的特性与参数
扭矩
效率
电机扭矩是电机输出力矩的大小， 决定了电机的动力性能。
电机效率是指电机的输出功率与 输入功率之比，衡量了电机的能 量利用效率。
转速
电机转速是指电机旋转的速度， 通常以转/分钟来表示。
电机学课件
本PPT课件将为您介绍电机学的基础知识，包括电机的种类和工作原理，控制 方法，特性与参数，应用领域，发展趋势。最后进行总结和回顾。
电机的基础知识
1 电机的定义
电机是将电能转化为机械 能的设备，广泛应用于各 个领域。
2 电机的组成
电机由定子、转子、电磁 铁、轴等部件组成。
3 电机的工作原理
电机的应用领域
工业
电机广泛应用于工业自动化设备、机械制造等领 域。
家电
电机在家庭电器中的应用，如洗衣机、冰箱等。
交通
电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自 行车等。
能源
电机在能源领域的应用，如风力发电机、太阳能 光伏系统等。
电机的发展与趋势
1
高效能
电机的效率不断提高，节能环保成为发展的重要方向。
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
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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
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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。
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
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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
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Nv
x
eT
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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。
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
《电机学完整》课件
电机学的基本概念
1 磁场原理
探索磁场与电机运行之间 的基本原理和相互作用。
2 电磁感应
讲解电磁感应的理论，以 及在电机中的应用和重要 性。
3 电机构造
介绍电机的基本构造和要 素，以及它们对电机性能 的影响。
电机学的主要原理
1
法拉第定律
解释法拉第定律对电机运行和电流感应的重要作用。
2
楞次定律
阐述楞次定律对电机的运行和电流方向的影响。
3
电机磁场理论
讲解电机磁场的形成原理和对电机转动的作用。
电机类型及分类
交流电机
介绍交流电机的原理、方法和应用场景。
步进电机
解析步进电机的特点、驱动方式和应用范围。
异步电机
讲述异步电机的原理、构造和广泛应用领域。
电机的工作原理
电动机 发电机 变压器
将电能转化为机械能的装置。 将机械能转化为电能的装置。 通过电磁感应原理转换电压大小的装置。
电机的应用领域
工业自动化
电机在生产线上的运用，提高 生产效率和质量。
交通运输
电机在交通工具中的应用，驱 动车辆和运输设备。
可再生能源
电机在风力发电、太阳能发电 等领域的应用。
总结与展望
回顾电机学的主要内容，并展望电机学在未来的发展和应用前景。
《电机学完整》PPT课件
电机学完整的PPT课件，旨在分享电机学的基本概念、主要原理、类型及分类、 工作原理、应用领域、总结与展望等内容。
课程介绍
深入浅出
以易于理解的方式介绍电机 学的基本概念和原理。
实例演示
通过具体案例和实验演示， 展示电机在实际应用中的重 要性。
互动学习
通过互动问答和小组讨论， 增强学生对电机学的理解和 应用能力。
电机学PPT课件-直流电动机、直流发电机
n f (I a )
n
当电动机端电压 U U N =常值，励磁电流
的函数关系 n f ( I a ) 称速率特性。
n
n0 与负载（通常用负载时电枢电流I a来表征）
I f 为常值时，
n' 0
nN
U I a Ra n C e
Ia
Tem Ia 0 CT
Tem Tc 0时
态的过程。 起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为
Tst CT I st
I st
Ea 0 ，而且电枢电阻 起动时由于转速 n 0 ， 将达很大值。
UN Ra
Ra
很小，所以起动电流
过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电； 同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。 一般直流电动机不允许直接起动。 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电 枢电压起动。
并励电动机运行时，励磁绕组不能断路。
若在重负载下发生励磁绕组断开，将导致 Tem CT I a 减小，电动机停转，反电势为零，电枢电流非常大， 电机过热以致烧毁； 若在轻负载下发生励磁绕组断开， 0 将导致电动机“飞速”，可能损坏电机。
n
U I a Ra C e
2、转矩特性他励并励
n C1
U Tem
C2 ( Ra R j )
、
3、串励电动机的机械特性
当电机磁路线性时， C I a
n C1
U Tem
C2 ( Ra R j )
这是一条双曲线。可见，当负载转矩增大时，转速下降很快。 故串励电动机的机械特性很软 当电机磁路饱和时，
C I a Ra R j Tem U n Ce Ce CT
电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件
➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。 提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方 法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他 励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功 功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图 凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁
电机学课件
励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电
产生磁通，称为励磁。
编辑版pppt
9
根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的 直流电机又可细分为：
他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。 并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。 串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。
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），编n辑（版pp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
U E IaRa
E
K
Φn
E
T K T ΦI a
他励
nKUEΦKTK RaEΦ2T
即： nn0 n
其中
U n 0
K Φ 编辑版ppptE
，n
Ra
Φ K K 2 T E 17
T
nn0n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
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。）
一、使用
1.启动
启动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则
Iast
UN Ra
IaN
Iast太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换 向器。一般Iast限制在 (2-2.5)IaN 内。
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• 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。
• 目标：通过本课程的学习，使学生获得电机的 基本理论知识,基本分析方法和基本实验技能, 为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实 的基础。
05.12.2020
.
11
《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。
05.12.2020
.
7
主要图片动画检索
变压器图片动画 异步电机图片动画 同步电机图片动画 直流电机图片动画
05.12.2020
.
8
END 谢谢
05.12.2020
.
9
《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
目标：通过本课程的学习,使学生获得同步电机的 基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能, 为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实 的基础。
05.12.2020
.
14
《电机学》（二）课程简介
• 重点：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
• 难点：同步发电机不对称运行、同步发电机的 突然短路
DG模型 DM模型 DM外形图 直流电机转子 换向器构造 直流发电机组
05.12.2020
.
19
变压器的空载运行: 变压器运行电磁现象
•
A I0
•
•
E1
U1
05.12.2020
.
4
《电机学》习题
第一部分 变压器 第二部分 共同理论、异步电机 第三部分 同步电机 第四部分 直流电机
05.12.2020
.
5
习题解答
第一部分 变压器 第二部分 共同理论、异步电机 第三部分 同步电机 第四部分 直流电机
05.12.2020
.
6
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 第四部分 同步电机
第四篇 同 步 电 机
第五篇 直 流 电 机
05.12.2020
.
3
Electric Machinery (English)
PART 1: Fundamentals PART 2: Power and Torque PART 3: Parallel Operation
PART 4: Synchronous Generator Transients
.
16
异步电机图片、图形、动画
异步电机工作特性 T形等效电路 定子三相对称绕组模型 异步电机平衡方程推导 单匝线圈多匝线圈 电动机工作原理 异步电机空载运行 定子铁芯气隙 功率平衡、能流图 绕线转子三相感应电机 整距绕组连接
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
《电机学》
电气工程学科的基石 电力系统专业的核心
05.12.2020
河海. 大学
1
《电机学》
课程简介 课件(中文版) 习题 备课（教案） 自学
教学大纲 课件(英文版) 习题解答 图片动画检索 考核
05.12.2020
.
2
电机学课件（中文版）
绪
论
第一篇 变 压 器
第二篇 交流电机的共同理论
第三篇 异 步 电 机
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
05.12.2020
.
17
同步电机图片、图形、动画
发电机电枢反应特性
发电机有功功率平衡关系
If 改变时 P 和 Q 功角特性
不同运行方式时的相量图
同步发电机方程式向量图 凸极机转子磁势
他励式静止整流励磁系统 旋转整流励磁系统
凸极同步电机相量图
同步电机空载
隐极机相量图
隐极同步电机转子
பைடு நூலகம்
同步电动机相量图
V形曲线
凸极式同步电机的功角特性
功角特性
同步电机无功功率的功角特性
调整特性
隐极同步电机等效电路
磁化曲线
中国制造的30万千瓦双水内冷汽轮发电机
05.12.2020
.
18
直流电机图片、图形、动画
直流电机电枢铁芯 直流电机励磁方式 汽轮发电机组 直流电机(2极，4极) 直流电机转子端部 直流电机弱磁调速 直流发电机组:铭牌
一门主要技术基础课，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
.
10
《电机学》（一）课程简介
• 主要内容：为了培养学生成为电工技术领域中 的高级技术人才，电机学（一）主要讲述：
* 变压器
* 异步电动机
* 直流电机
• 等三类电机的结构，工作原理及其起动、调速、 运行等到方面的内容。
• 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
•
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Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
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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
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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。
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《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。
• 目标：通过本课程的学习，使学生获得电机的 基本理论知识,基本分析方法和基本实验技能, 为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实 的基础。
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.
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《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。
05.12.2020
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主要图片动画检索
变压器图片动画 异步电机图片动画 同步电机图片动画 直流电机图片动画
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END 谢谢
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《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
目标：通过本课程的学习,使学生获得同步电机的 基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能, 为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实 的基础。
05.12.2020
.
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• 重点：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
• 难点：同步发电机不对称运行、同步发电机的 突然短路
DG模型 DM模型 DM外形图 直流电机转子 换向器构造 直流发电机组
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变压器的空载运行: 变压器运行电磁现象
•
A I0
•
•
E1
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《电机学》习题
第一部分 变压器 第二部分 共同理论、异步电机 第三部分 同步电机 第四部分 直流电机
05.12.2020
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习题解答
第一部分 变压器 第二部分 共同理论、异步电机 第三部分 同步电机 第四部分 直流电机
05.12.2020
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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 第四部分 同步电机
第四篇 同 步 电 机
第五篇 直 流 电 机
05.12.2020
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Electric Machinery (English)
PART 1: Fundamentals PART 2: Power and Torque PART 3: Parallel Operation
PART 4: Synchronous Generator Transients
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异步电机图片、图形、动画
异步电机工作特性 T形等效电路 定子三相对称绕组模型 异步电机平衡方程推导 单匝线圈多匝线圈 电动机工作原理 异步电机空载运行 定子铁芯气隙 功率平衡、能流图 绕线转子三相感应电机 整距绕组连接
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
《电机学》
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》
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教学大纲 课件(英文版) 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
论
第一篇 变 压 器
第二篇 交流电机的共同理论
第三篇 异 步 电 机
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
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同步电机图片、图形、动画
发电机电枢反应特性
发电机有功功率平衡关系
If 改变时 P 和 Q 功角特性
不同运行方式时的相量图
同步发电机方程式向量图 凸极机转子磁势
他励式静止整流励磁系统 旋转整流励磁系统
凸极同步电机相量图
同步电机空载
隐极机相量图
隐极同步电机转子
பைடு நூலகம்
同步电动机相量图
V形曲线
凸极式同步电机的功角特性
功角特性
同步电机无功功率的功角特性
调整特性
隐极同步电机等效电路
磁化曲线
中国制造的30万千瓦双水内冷汽轮发电机
05.12.2020
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直流电机图片、图形、动画
直流电机电枢铁芯 直流电机励磁方式 汽轮发电机组 直流电机(2极，4极) 直流电机转子端部 直流电机弱磁调速 直流发电机组:铭牌
一门主要技术基础课，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。
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《电机学》（一）课程简介
• 主要内容：为了培养学生成为电工技术领域中 的高级技术人才，电机学（一）主要讲述：
* 变压器
* 异步电动机
* 直流电机
• 等三类电机的结构，工作原理及其起动、调速、 运行等到方面的内容。