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华中科技大学电机学(上)总结
华中科技大学电机学(上)总结1、电机的基本概念电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量或信号转换的电磁装置。
定子：静止部分；转子：旋转部分；气隙：铁芯与磁极之间的间隙气隙中的磁场分布及其变化规律在能量转换过程中起决定性作用。
2、磁场基本量3、磁路定律（1）全电流定律：（2）磁路欧姆定律：，，（3）磁路的基氏第一定律：（4）磁路的基氏第二定律：4、磁化曲线（课本P16 图1、6）非铁磁材料：，铁磁材料，磁化曲线呈现非线性的饱和特性。
一般，且不是常数。
饱和时，。
不饱和时可认为是常数5、铁耗：，V为铁磁材料的体积，采用硅钢片可减小铁耗。
磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。
6、电感与互感线圈（绕组）的电感。
铁芯线圈的电感要远大于同匝数的空心线圈的电感。
两个线圈（绕组）间的互感第2章直流电机1、直流电机的工作原理和基本结构1、换向器式直流电机的工作原理：直流电机电枢绕组所感应的电动势是极性交替变化的交流电动势，换向器配合电刷的作用把交流电动势“换向”成极性恒定的直流电动势。
只要电枢与主磁极空间相对静止，电刷两端所得电势即为直流电。
2、主要结构定子转子（电枢）主磁极、机座、电刷、换向极电枢铁心、电枢绕组、换向器定子机座兼做定子主磁路的一部分，因其中磁场是固定不变的，故采用铸钢或厚钢板加工（无铁耗）转子铁心因旋转，与气隙主磁场（空间静止）有相对切割运动，其间会有铁耗，故采用硅钢片叠成。
3、额定值额定功率发电机：电动机：2、电枢绕组特点1、直流电机电枢绕组必为闭合绕组。
2、电刷的安放：（1）原则：正、负电刷间空载合成电势最大。
（2）位置：应放在换向器的几何中性线上（与电枢几何中性线处的导体连通）（3）组数：恒等于电机极数2p3、单叠绕组的并联支路数2a=电机极数2p。
4、电刷为电枢表面导体电流的分界线5、电枢电流Ia=每条支路电流（即线圈电流）并联支路数2a。
3、直流电机的磁场1、空载磁场：直流电机空载时的磁场称为空载磁场。
华中科技大学_电机学__第四章_交流绕组
（4）在一定的导体数之下， 建立的磁场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距y1尽可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用 600相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续所占有的电角 度区域称为相带）。
电角度处，可按(4－2)所划分的相带连成B、C两相绕组。 由此可得到一个三相对称绕组。
相带绕组：每个相带各占 电角度。 各个相带的槽号分布 （看表）。
3. 采用600相带可获得较大的基波电势 如右侧图比较
三、分类
按相数 ：单相和多相绕组； 按槽内层数：单层和双层； 按每极下每相槽数：整数槽和分数槽； 按绕法：叠绕组和波绕组。
连线圈和线圈组：
连 相 绕 组
连三相绕组 ： 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组。
△接法或者Y接法：
★
等元件式整距叠绕组
单
层
组
分
类
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组 单层绕组主要用于小型异步电动机。
4.3 三相双层绕组
的三相交流电机，其定子绕组大多 采用双层绕组。（双层绕组和单层绕组的比较、交 流绕组的模型） 特点：绕组的线圈数等于槽数。 主要优点： （1） 可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，
（5）用铜少；下线方便合成磁动势的波形要接近于正 弦形、幅值要大；
(2) 对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称， 电阻、电抗要平衡；
(3) 保证留下基波电动势（磁动势）而削弱谐波电 动势（磁动势）；
(4) 绕组的铜耗要小，用铜量要省； (5) 绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造
(完整word版)《电机学上》课时小结
《电机学(上)》课时小结—---—--—--——-————--—-—----—-—---———-—-——-—-——-———--———-—-----——-———---—-—--——第一章绪论1.电机的定义、分类？2.铁磁材料的B=f（H)曲线、磁滞回线?（重点）3.铁磁材料的分类和各自的特点？磁路的饱和现象？何为剩磁？何为矫玩力?（重点）4.铁耗由哪些部分组成?它的大小受到什么物理参量的影响？如何减小铁耗？（重点）5.绕组的电感、电抗受哪些因素的影响?6.磁路的全电流定律、欧姆定律、基尔霍夫定律？7.电磁感应定律在电机中的应用（重点）？8.电机的制造材料有哪些(了解）?——-——-———-—-————--------——-—---————--——-——--———————-——--———--———-——--—--—----第二章变压器的基本作用原理与理论分析1.变压器的定义？基本工作原理？（重点）2.变压器的分类（了解) ?变压器的组成?3.铁芯的作用、材料和装配方式？铁芯截面形状的选择依据?4.绕组的作用、材料？铁芯式和铁壳式变压器特点？5.变压器油的作用？6.变压器的额定值？（重点）7.变压器的空载运行？8.变压器主磁通和漏磁通的区别？9.变压器物理量正方向的规定？10.变压器感应电动势表达式？变比？（重点）11.变压器主磁通的大小和波形受哪些因素影响？（重点）12.变压器励磁电流的组成及各分量的作用？13.变压器的r m、x m、x1的物理意义及特点？14.变压器空载运行时的等效电路、基本方程和相量图？（重点）15.变压器负载运行时的电磁现象？（要点：负载时的磁动势平衡式，与空载相比磁场有何变化？）16.变压器绕组归算的定义、原则和归算公式？（重点）17.变压器负载运行时的基本方程、等效电路和相量图？（归算后）（重点）18.Г型等效电路、简化简化等效电路？19.书面作业: 2—1 2-220.标么值的定义、基准值的选取、应用标么值的优点？21.变压器空载试验?(目的、线路、计算公式）（重点）22.变压器空载试验？（目的、线路、计算公式）（重点）23.变压器运行的铁耗和铜耗有何特点？24.短路电压、短路电压标么值？25.变压器电压变化率的定义?公式？实用公式?（重点)26.变压器的外特性?27.变压器运行效率的定义？公式?实用公式？28.变压器运行的最大效率及出现最大效率的条件？ (重点）29.书面作业：2—6、8—--———————-—--—-—-—--——-——---—--———————-—-—-——-—---—-—-—-———-—-------—-—-———-第三章三相变压器及运行1.三相变压器的磁路及其特点?（组式、芯式)（重点）2.变压器的连接组别及时钟表示法?3.三相变压器连接组别的判断方法?(重点)4.书面作业P56：3-1、3-25.三相变压器的磁路及连接组别对电动势波形的影响?6.变压器并联运行的理想条件?并联时如何满足这些条件？ (重点)7.变压器并联运行的负载分配?（重点）8. 书面作业P56:3-5、3-8表3.1 磁路和联边组别对电动势波形的影响表3。
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案Word版
电机学第四版华中科技大学出版社课后答案第一章1.1 电机和变压器的磁路主要采用硅钢片制成。
硅钢片具有良好的导磁性能，其磁导率极高（可达到真空磁导率的数百乃至数千倍），能减小电机和变压器的体积。
同时由于硅钢片加入了半导体硅，增加了材料的电阻率，从而能有效降低材料在交变磁场作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗。
1.2 铁磁材料在交变磁场的作用下，磁畴之间相互摩擦产生的能量损耗称为磁滞损耗。
当交变磁通穿过铁磁材料时，将在其中感应电动势和产生涡流,涡流产生的焦耳损耗称为涡流损耗。
磁滞损耗和涡流损耗合在一起称为铁耗。
在铁磁材料重量一定的情况下,铁耗P Fe的大小与磁场交变的频率f和最大磁通密度B m之间的关系为P Fe C ∝fβB2m式中, β为频率指数，与材料性质有关,其值在1.2~1.6之间。
因此，铁耗与最大磁通密度的平方、磁通交变频率f的β次方成正比。
1.3 变压器电动势是线圈与磁场相对静止，单由磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势，与变压器工作时的情况一样，并由此而得名。
运动电动势是磁场恒定时，单由线圈(或导体)与磁场之间的相对运动所产生。
变压器电动势的大小与线圈匝数及与线圈交链的做通随时间的变化率成正比;运动电动势的大小与导体长度、导体与磁场间相对运动的速度以及磁通密度成正比。
1.4 当铁磁材料中的磁通密度B达到定的程度后.B的增加随着外加场H的增加而逐渐变慢，磁导率减小，这种现象称为磁饱和现象。
1.5 磁通、磁动势、磁阻分别和电路中的电流、电动势和电阻对应,磁路的基本定律分别和电路中的基本定律对应。
磁路的基本定律有磁路欧姆定律中Φ=F/R m=Λm F,磁路基尔霍夫第一定律中ΣΦ=0,磁路基尔霍夫第二定律ΣF= ΣHl= ΣΦR m。
当铁芯磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算一般不能用叠加原理。
因为铁芯磁路存在饱和现象。
饱和时，磁阻不是一个常数,因此不能用叠加原理。
若铁芯中的磁通密度很小，没有饱和，则可以用叠加原理。
电机学课件(华中科技大学出版社)
l3
3 A3
F1 F2 N1i1 N2i2 H1l1 H 2l2 1Rm1 2Rm2
F Ni Hl Rm
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
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
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 i dl B
欧姆定律
Ni F
l /(A) Rm mF
基尔霍夫第一定律
0
基尔霍夫第二定律
F Ni Hl Rm
磁路的欧姆定律
H dl Hl Ni
H B/ B/ A
Ni
l /(A)
F Rm
mF
i
磁阻
Rm
l
A
N
A
磁导
m
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
铁磁材料的特性
华中科技大学版【电机学】（第三版）电子讲稿【第四章】
华中科技⼤学版【电机学】（第三版）电⼦讲稿【第四章】第四章：交流绕组及其电动势和磁动势主要内容：交流绕阻的构成，即绕阻连接规律及电势和磁势。
交流电机分：同步：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机异步：主要作为电动机，有时也作发电机上述两⼤类交流电机虽然激磁⽅式和运⾏特性有很⼤差别，但电机定⼦中发⽣的电磁现象和机电能转换的原理却基本上是相同的，因此存在许多共性问题，可统⼀进⾏研究，这就是本章所要研究的交流电机的绕组，电势，磁势问题。
这些问题对于以后分别研究异步电机和同步电机的运⾏性能有着重要意义。
4-1交流绕组的构成和分类本节介绍交流绕组的连接⽅法。
电磁作⽤都与绕组有关，绕组构成了电机的电路部分，是电机的核⼼，必须对交流绕阻的构成和连接有⼀个基本了解。
⼀、交流绕组的构成原则虽然绕组的型式各不相同，但它们的构成原则基本相同，基本要求是：（1）电势和磁势波形要接近正弦波，数量上⼒求获得较⼤基波电势和基波磁势。
为此要求电势和磁势中谐波分量尽可能⼩。
（2）对三相绕组各相的电动势，磁动势必须对称，电阻电抗要平衡。
（3）绕阻铜耗⼩，⽤铜量少。
（4）绝缘可靠，机械强度⾼，散热条件要好，制造⽅便。
⼆、交流绕阻的分类按相数分：（1）单相（2）多相（两相，三相）按每极每相槽数分：（1）整数槽（2）分数槽按槽内层数分：（1）单层（2）双层（3）单、双层按绕阻形状分：（1）叠绕（双层）（2）波绕（双层）（3）同⼼式（单层）（4）交叉式（单层）（5）链式（单层）本章主要介绍三相整数槽绕阻4-2三相双层绕阻本节介绍三相双层绕组展开图。
对于10kw以上的三相交流电机，其定⼦绕组⼀般均采⽤双层绕组。
双层绕组每个槽内有上、下两个线圈边，每个线圈的⼀个边放在某⼀个槽的上层，另⼀个边则放在相隔节距为y1槽的下层，如图5-1所⽰，见P 136 P113绕阻的线圈数正好等于槽数在介绍双层绕组之前，⾸先介绍⼀些有关的知识⼀、双层绕组的优点1、可选择最有⼒的节距，以改善电势、磁势波形；2、线圈尺⼨相同便于制造；3、端部形状排列整齐，有利于散热和增加机械强度。
华中科技大学_电机学_第六章_同步电机(完美解析)概要
汽轮发电机完工后的定子
汽轮发电机转子加工
5
凸极同步电机
凸极同步电机的定子结构与隐极同步电机或异步电机的 基本相同，所不同的只是转子结构。
凸极同步电机转子由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕 组等部分构成。
6
凸极同步电机结构实物图
带阻尼绕组的凸极同步电机转子 水轮发电机定子分段铁心
7
三、 同步电机的励磁方式
21
双反应理论：
当 处于任意位置且不计饱和时：
分解
I Fa
E Fad ad ad
E Faq aq aq
或
I
分解
I d Fad ad Ead
I q Faq aq Eaq
气隙合成磁场：
B
E E E E ad aq 0
U＝U Nφ，必须增加 If △AEF称为特性三角形，其中：
AE IX σ AF I f 为等效励磁电流
I 不变， 特性三角形不变
33
四、外特性及电压调整率
n=nN、If=常数、cos =常数时， U= f (I) 的关系曲线称为外特性。 电流 I 引起电压 U 变化的原因： 定子漏阻抗压降影响 电枢反应影响 电压调整率：
34
五、同步发电机稳态参数的计算与测定方法
1. 由空载和零功率因数特性确定定子Xδ,Ifa(Ffa)
由空载与零功率因数特性两特性之间存 在特性三角形的关系，确定Xσ, Ifa (Ffa)
IX σ Ffa
UN
磁路不饱和时， I X σ在线性段： 1）作直线OB； 2）过UN作直线平行于x轴，交零功 率因素曲线于A'，取A'O'=AO 3）过O'作OB的平行线O'B'， 三角形A' B' C'为所求的特性三角形。
电机学总结
电机学总结电机学，作为电气工程中的一门重要学科，研究电动机的工作原理、性能特点以及控制方法。
在现代社会中，电机的应用广泛而深入，几乎涉及到我们生活的方方面面。
在掌握了电机学的基本理论和实际操作技能后，我们可以更好地理解电机的工作原理和优化其性能，从而为实际应用场景提供更好的解决方案。
一、电动机分类和工作原理电动机从不同的角度可以进行多种分类，例如根据其工作原理可以分为直流电动机和交流电动机。
直流电动机是最常见的一种电动机，其基本原理是通过电流在磁场中产生力矩，从而实现机械运动。
交流电动机可以进一步分为感应电动机和同步电动机。
感应电动机利用感应原理，通过电流在转子中产生感应电流，从而产生力矩。
同步电动机则是利用电磁场的旋转速度与电源频率的关系来实现同步运转。
二、电动机性能特点和参数了解电动机的性能特点和参数对于电机的正确选择和应用至关重要。
其中，关键的性能特点包括转矩特性、转速特性和效率等。
转矩特性是指电动机在不同负载下的输出转矩变化情况。
转速特性则是指电动机的转速随着负载变化的情况。
效率是指电动机的输出功率与输入功率之比，反映了电机的能源利用效率。
三、电动机控制方法电机的控制方法有多种多样，常见的方法包括直接启动控制、星三角启动控制、变频启动控制等。
直接启动控制是最简单且最常用的一种方法，通过将电源直接连接到电机，实现电机的启动和停止。
星三角启动控制是一种通过切换电机的绕组连接方式，实现电机的启动和停止的方法。
变频启动控制则是通过改变电源的频率和电压，实现电机转速的调节。
四、电机的应用电机广泛应用于各个领域，包括工业、农业、交通、家庭等。
在工业领域，电机用于驱动各类设备和机械，例如机床、泵、风机等。
在农业领域，电机用于驱动农机设备，例如拖拉机、喷灌设备等。
在交通领域，电机用于驱动各类交通工具，例如电动汽车、高速铁路等。
在家庭领域，电机用于驱动家用电器，例如洗衣机、冰箱、空调等。
五、电机学的发展趋势随着科学技术的不断进步，电机学也在不断发展。
华中科技大学电机学课件
目录华中科技大学电机学目录下页第一篇12第二篇3第三篇4第四篇5第五篇目录 1 绪论下页�电机在国民经济中的作用�电机的分类�电机学课程性质和学习方法�电机学中常用的电工定律目录电机在国民经济中的作用下页�电能是现代社会最主要的能源，并对人类文明的发展起到了重要的推动作用。
�电机是和电能的生产、输送与利用密切相关的能量转换机械 。
�电机不仅是国民经济各行业中的重要或关键设备，而且在人们日常生活中的应用也越来越广泛。
目录电机的用途下页发电机电机的主要类型变压器电动机下页目录发电机的用途火电厂：将燃料燃烧的热能转换为电能。
水电厂：将水流的势能转换为电能。
核电厂：将原子核裂变的原子能转换为电能。
风电场：将风能转换为电能。
�用于发电厂�用于独立系统中的用于独立系统中的发电机发电机发电机。
目录火力发电厂原理图下页火力发电厂原理图火力发电厂原理图目录变压器的用途下页�主要用于各级变电站中。
�改变交流电能的电压，实现交流电能的经济输送和合理分配。
下页目录电力系统示意图水力发电厂110kV220kV110kV调相机220kV6kV35kV380/220V220k V 220k V110kV水力发电厂220k V110kV10.5kV火力发电厂火力发电厂110kV照明电动机图例发电机双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器=GSGSGS GS GSM 3~M 3~GS GSGSGSGS目录电动机的用途下页�作为原动机，拖动各种机械设备。
�据统计，我国电动机的耗电量约占发电量的60% 。
�工业�农业�交通运输业�航天、航空、航海行业�国防、文化教育、医疗卫生、IT等行业�日常生活目录电动机的用途下页�工业机床、机器人、轧钢机、纺织机、造纸机、风机、水泵、压缩机、吊车、卷扬机、传送带等。
�农业电力排灌设备、脱粒机、碾米机、榨油机、粉碎机等。
�交通运输业电气机车、磁悬浮列车、城市轨道列车、无轨电车、电动汽车等。
目录电动机的用途下页�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。
华中科技大学_电机学__第四章_交流电机绕组(完美解析)
◎ 并联支路数a：一相绕组中并联支路的个数，即因各个线圈组 的感应电动势相等，可以采用串、并联方式将q个线圈组连接，形 成a条并联支路。 ◎ 单层绕组每相最大并联支路数 amax = p
a=1
A1 A
X1
A2
X2 X
a=2
26
④ 画出三相绕组：
每极磁通 1
2
Bm1l
1 f 2
导体感应电动势
Ec1 2.22 f1
44
2. 线圈电动势与短距系数
线圈电动势有效值
y1 π E y1 N c Ec1 2 sin( ) 2
将一对极下属于同一 相的某两个导体连接 ，构成一个线圈 将一对极下属于同一 相的q个线圈连接，构 成一个线圈组
A1
X1
A2
X2
24
线圈组：每相绕组中， 相邻的线圈串联在一起，称为一个线 圈组。一个线圈组中的线圈个数为每极每相槽数q。 线圈组 线圈组
A1
X1
A2
X2
线圈
25
④ 构成一相绕组：
A相绕组整体右移120°得B相绕组，整体右移240 °得C相绕组
27
总结：单层叠绕组构造方法和步骤
画槽电动势星形图
分极分相:
将总槽数按极数均匀分开，N、S极相邻分布 将每个极的槽数按三相均匀分开，三相在空间错开120°电角度
构成线圈和线圈组：
将一对极下属于同一相的某两个圈边连接，构成一个线圈 将一对极下属于同一相的q个线圈连接，构成一个线圈组
构成一相绕组：
将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端 根据并联支路数将线圈组串联、并联或串并联，均符合电势相加原则