电机学最完整的的
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。
电机学课件
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
电机学知识点讲义汇总
电机学知识点讲义汇总第一章 基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。
▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。
在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=-dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。
②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。
电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dtdiL e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dtdi1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Alμ——磁阻，单位为H -1； Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。
② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。
③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==mRHl F φ上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。
磁路和电路的比较第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。
穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。
直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。
空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。
从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。
▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。
《电机学完整》课件
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。
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。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
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；
电机学教材选哪本最好？
电机学教材选哪本最好？国内电机学教材比较：国内电机学教材全部源自苏联，内容都差不多，关键在于阐述方法，如何让初学者弄懂。
许实章、汤蕴缪都是50年代在哈工大学习苏联的，所以他们编的教材体系、内容基本相同。
1、汤蕴缪编《电机学》其实不适合做入门教材，一上来就是公式，太抽象，最基础东西没说明，比如为何大型发电机多采用旋转磁极、固定电枢绕组。
现在出了第五版，其实挂名而已。
各版基本没大变化。
虽然页数多，但习题和电磁计算等对入门者无用的附录太多。
实际讲原理的并不多。
2、华中科技大学辜承林、陈乔夫的书就是延续许实章的。
书插图质量较差，定子齿都画不工整，许实章书原来什么样，新书也是什么样。
3、东南大学吴大榕、周鹗、胡虔生编的教材是一个系列，但周鹗50年代留学苏联，基本也是苏联体系。
电力系统内容多点。
4、清华大学孙旭东、朱东起、李发海都源自章名涛，章的书也是源自苏联。
5、王秀和：新书内容取各家之长，插图精细，还有许多新内容，如超声波电机。
应是现在市面较好的大学教材。
虽然山东大学不算顶级，但这教材用心。
7、牛维扬、叶水音：大专教材，内容精简，但重点突出，图例优美，讲得通俗。
作为入门能掌握全书已经很不容易，比如发电机三相短路，只有这2本讲最清晰。
其中牛维扬更好，叶水音书图差很多。
8、西安交大阎治安的书与许实章几乎相同，没有任何特色。
9、赵君有《电机及拖动基础》阐述非常通俗易懂，但图质量差点。
顾绳谷书没什么突出优点。
10、美国查普曼：看着有点不习惯，内容比较浅，但最基础内容讲更多。
尤其相片清晰，还有最早变压器、爱迪生等相片，很有历史感。
乌尔姆的第六版差不多，重点讲基础概念。
11、苏联谢尔盖耶夫：不管基础概念和深度都有，插图极其精美。
很值得下载看看。
《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。
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第一节 变压器的工作原理、分类及结构
一、变压器的工作原理
❖ 原绕组：原边、初级、 一次绕组
❖ 副绕组：副边、次级、
原绕组 铁心
W1
二次绕组
❖ 铁心
❖ 电源：交流电源，在铁 电源 心中的磁通是交变的， 在副边感应出电动势，
提供给负载。
负载
W2 副绕组
工作原理
当原绕组外加电压U1时，原边就有电流I1流 过，并在铁芯中产生与U1同频率的交变主磁通Φ ，主磁通同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定 律，会在原、副绕组中产生感应电势E1、E2，副 边在E2的作用下产生负载电流I2，向负载输出电 能。
e1
N1
dm
dt
N1m sin(90 t)
E1m sin(t
π / 2)
e2
N2
dm
dt
N2m sin(90 t)来自E2m sin(t π / 2)
感应电动势e1 和e2 均滞后于φm 90°电角度，其有效值为
E1
E1m 2
N1 m
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
I2N
SN 3U 2N
160103 A 230.9A
3 0.4103
第二节 单相变压器的空载运行
变压器空载运行也称无载运行，它是指原边加电源
一电压、，空副载边开运路行的的运行物状理况情。况
i2=0,磁通由i0建立
❖ 3.熟悉三相变压器的联接组别，并能根据绕组接线 图判别其联接组别或按照已知的联接组别画出绕组 的接线图。
本章教学重点和难点
❖ 重点： ❖ 1.理解在不同运行状态下I0、I1和I2等参数的物理
意义； ❖ 2.变压器的基本方程式、等值电路、相量图； ❖ 3.三相变压器的联接组别。 ❖ 难点：负载运行时各量之间的关系。
漏磁通的磁路是线性的
原边漏磁通Φs1与原边匝链 ，感应电动势为es1
1 主磁通和漏磁通
主磁通Φ与原边匝链，感应
电动势为e1
主磁通Φ与副边匝链，感应
电动势为e2
主磁通Φ是传递能量的媒介
单相变压器的空载运行
u1
i0
i0 N1
F0
m
e1 e2
2、空载电流
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立 磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁耗分量，作用 是供变压器铁心损耗——有功分量。
若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：
U1 U2
E1 E2
U1 E1 N1 k U2 E2 N2
忽略铁心中的损耗，根据能量守恒定律，有： U1I1 U 2 I 2
电力变压器
控制变压器
电源变压器
三相干式变压器
接触调压器
三、变压器的结构简介
1 铁心 2 绕组 3 油箱 4 绝缘套管 5 其它附件
第三章 变压器
本章教学基本要求 ❖ 1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额
定值的意义；
❖ 2.通过变压器的负载运行分析，深入理解负载运行 时变压器各物理量之间的关系，绕组折算的物理意 义及其计算方法，掌握负载运行时的等值电路、相 量图、参数测定及求解电压变化率和效率，学会分 析变压器的运行性能；
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E2的正方向： 原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向
亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
Ù2正方向与 E2 的正方向相反
即原边电流方向就是电动势方向(从上而下)
一、空载运行时的物理情况
一次绕组和二次绕组的电动势
由漆包线或铜条绕制而成， 它构成变压器的电路部分。
油浸式电力变压器
油箱、绝缘套管、其它附件
1—信号式温度计 2—吸湿器 3—储油柜 4—油位计 5—安全气道 6—气体继电器 7—高压套管 8—低压套管 9—分接开关 10—油箱 11—铁心 12—线圈 13—放油阀门
油箱 是装变压器油的，为了便于散热，有的箱壁
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达式 E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
平衡方程式
u1 i0r1 (e1 ) (e1)
i0r1
N1
d1
dt
N1
dm
dt
u20
e2
N2
dm
dt
其中，i0— 空载电流；u20— 二次绕组的空载电压；r1— 一次绕组 的电阻。φm— 主磁通；φ1σ — 一次绕组漏磁通。
1、感应电动势与主磁通
空载运行时，忽略i0r1和e1σ u1 e1 设： m m sin t
N1
d dt
d N2 dt
u20
1
e1
N1
d1 dt
2 正方向的规定
电压的正方向是指电位降低的方向。 I1 的正方向:
由电压的正方向决定，为从AX “正电压产生正电流”
Φ的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
上焊有散热管。 变压器油的作用是绝缘和冷却。
不论是Y接还是Δ接。
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
铁心——变压器中主要的磁路部分， 分为铁心柱与铁轭两部分。
三相芯式变压器
1—铁心柱 2—铁轭 3—高压线圈 4—低压线圈
单相芯式变压器
1—铁心柱 2—铁轭
3—高压线圈 4—低压线圈
绕组——变压器中的电路部分。
交叠式绕组
1—低压绕组 2—高压绕组
单相壳式变压器
1—铁心柱 2—铁轭 3—绕组
绕组
变压器的主要部件—— 铁心和套在铁心上的两个绕 组。两绕组只有磁耦合没电 联系。在一次绕组中加上交 变电压，产生交链一、二次 绕组的交变磁通，在两绕组 中分别感应电动势。
原理
根据电磁感应定律则有：
e1
N1
d
dt
e2
N2
d
dt
E1 N1 k E2 N2
式中k为变压器变比（匝比）。