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电机学课件-清华大学
置。
02
伺服电机
伺服电机是一种将输入的电信号转换成旋转角度或线性位移的执行机构，
其工作原理是通过控制电机的输入电流或电压来控制电机的输出转矩和
转速，从而实现精确的位置控制和速度控制。
03
步进电机与伺服电机的比较
步进电机和伺服电机在应用上有所不同，步进电机适合于低精度、低成
本的应用场合，而伺服电机则适合于高精度、高可靠性的应用场合。
直流电机的分类
包括定子、转子、换向器等部分，其 中定子产生磁场，转子在磁场中旋转。
根据励磁方式的不同，可以分为永磁 式、电磁式和串励式直流电机。
工作原理
直流电机通过电流在磁场中受到的力 来产生旋转力矩，从而实现能量的转 换。
交流电机
交流电机的基本结构
包括定子、转子、轴承等部分，其中定子产生旋转磁场，转子在 磁场中旋转。
夹具等。
实验内容与方法
01
02
03
04
直流电机实验
通过测量电机的转速、电流、 电压等参数，分析电机的机械
特性和电磁特性。
交流电机实验
通过观察电机的启动、运行和 制动过程，分析电机的稳态和
动态特性。
变压器实验
通过测量变压器的变比、空载 电流、负载损耗等参数，分析
变压器的性能。
创新实验
学生自主设计实验方案，进行 探索性实验，培养创新能力和
制动控制
通过施加制动转矩使电 机迅速停止转动，包括 能耗制动、反接制动和 回馈制动等。
电机的调速方法
直流电机调速
通过改变电枢电压或励磁电流 来实现调速，包括可控硅整流
调速和直流斩波调速。
交流电机调速
通过改变电源频率、电压幅值或 相位差来实现调速，包括变频调 速、变压调速和变相调速等。
《电机学同步电机》课件
同步电机的运行
1
同步电机的起动和饱和
解释同步电机的起动过程，包括对饱和现象的讨论。
2
同步电机与电源的同步性
探究同步电机与电源之间的同步性要求和影响因素。
3
同步电机的转速控制
探讨同步电机转速控制方法，包括定子电压和转子电流的控制。
同步电机的应用
同步电机在空调中的应用
讲解同步电机在空调系统中的作 用和优势。
《电机学同步电机》PPT课件
# 电机学同步电机PPT课件 ## 概述 - 什么是同步电机？ - 同步电机的工作原理 - 同分析永磁同步电机的内部组成和工作原理。
交流电动机的结构
讲解交流电动机的构造和工作原理。
同步电机的特点
介绍同步电机与其他电机的不同之处和特点。
同步电机在风机中的应用
介绍同步电机在风机系统中的应 用案例和效果。
同步电机在泵站中的应用
解释同步电机在水泵站系统中的 运行和应用场景。
同步电机的维护与保养
1
同步电机的检修
2
讲解同步电机故障排查和维修过程。
3
同步电机的保养
介绍同步电机的定期保养工作和注意事 项。
同步电机的故障排除
解决常见的同步电机故障问题，并提供 解决方案。
总结
同步电机的优缺点
分析同步电机的优点和局限性。
同步电机的发展趋势
探讨同步电机在未来的技术和市场发展趋势。
同步电机的未来发展前景
展望同步电机在工业和家用领域的未来应用和前景。
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
电机学第17章课件
电压 满足两个条件：
• 磁场旋转方向与转子转向一致
• 磁场不太强，该磁场不会将转子拉 入到同步速
Xd Xq
U max I min U min
I max
图17-14滑差法求参数
E0 U jId X d jIq X q 因为没有励磁电流，E0=0 U jId Xd jIq Xq 电枢磁场同转子转动速度不同,电
对凸极同步发电机，若以kadFa代替kaFa，所得结果误差 很小，因此工程上亦用此法确定凸极同步发电机的IfN和 u。
[例 17-2] 有一台水轮发电机SN=16667kVA，UN＝13.8kV
（星形联结），cosN=0.8 (滞后），nN=100r/min，
X*p=0.24，电枢电阻忽略不计。 发电机的短路特性为一直线，当短路电流等于额定电流时 励磁电流Ifk＝178A。 空载特性数据为:
图17-11 磁势-电势向量图求满载励磁电流
3）求出额定励磁磁动势
F FfN ka Fa
FfN F (ka Fa )
F
F fN
U
E
jIX p
E0
E
IRa
U I ka Fa
ka Fa
F
F fN
Ff (I f )
图17-12 磁势-电势向量图求励磁电势
4）求额定励磁电流
额定励磁电流除以励磁绕组匝数得额定励磁电流。I fN
图得E=1.16时的合 成磁动势F=267A
6）FfN=384A
7）E0=1.274
8）Δu=27.4％
17-4 滑差法和抽转子法测定同步电机参数
一、 转差法测定Xd和Xq
（1）将被测同步电机用原动机驱动到接近同步转速; （2）励磁绕组开路； （3）再在定子绕组上施加约为（2－5）％UN的三相对称低电压，这一
• 磁场旋转方向与转子转向一致
• 磁场不太强，该磁场不会将转子拉 入到同步速
Xd Xq
U max I min U min
I max
图17-14滑差法求参数
E0 U jId X d jIq X q 因为没有励磁电流，E0=0 U jId Xd jIq Xq 电枢磁场同转子转动速度不同,电
对凸极同步发电机，若以kadFa代替kaFa，所得结果误差 很小，因此工程上亦用此法确定凸极同步发电机的IfN和 u。
[例 17-2] 有一台水轮发电机SN=16667kVA，UN＝13.8kV
（星形联结），cosN=0.8 (滞后），nN=100r/min，
X*p=0.24，电枢电阻忽略不计。 发电机的短路特性为一直线，当短路电流等于额定电流时 励磁电流Ifk＝178A。 空载特性数据为:
图17-11 磁势-电势向量图求满载励磁电流
3）求出额定励磁磁动势
F FfN ka Fa
FfN F (ka Fa )
F
F fN
U
E
jIX p
E0
E
IRa
U I ka Fa
ka Fa
F
F fN
Ff (I f )
图17-12 磁势-电势向量图求励磁电势
4）求额定励磁电流
额定励磁电流除以励磁绕组匝数得额定励磁电流。I fN
图得E=1.16时的合 成磁动势F=267A
6）FfN=384A
7）E0=1.274
8）Δu=27.4％
17-4 滑差法和抽转子法测定同步电机参数
一、 转差法测定Xd和Xq
（1）将被测同步电机用原动机驱动到接近同步转速; （2）励磁绕组开路； （3）再在定子绕组上施加约为（2－5）％UN的三相对称低电压，这一
电机学第2章直流电机课件
2.直流电机的基本结构
图2-5 电枢上装有6个线圈 (11′到66′)的情况
2.直流电机的基本结构
图2-7 直流电机剖面图
2.直流电机的基本结构
图2-8 主磁极
2.直流电机的基本结构
图2-9 电枢铁心
2.直流电机的基本结构
图2-10 电枢线圈
2.直流电机的基本结构
图2-12 换向器
3.励磁方式
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
图2-42 并励电动机的机械特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-43 串励电动机的接线图
3.串励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-44 串励电动机的工作特性
图2-14 直流电机的励磁方式 a)他励式 b)并励式 c)串励式 d)复励式
4.直流电机的额定值
(1)额定功率PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机 的输出功率，用千瓦(kW)表示。 (2)额定电压UN 指额定状态下电枢出线端的电压，以伏(V)表 示。 (3)额定电流IN 指电机在额定电压下运行、输出功率为额定功 率时，电机的线电流，以安(A)表示。 (4)额定转速nN 指额定状态下运行时转子的转速，以转/分(r/mi n)表示。
2.单叠绕组
2.单叠绕组
图2-19 单叠绕组展开图(2p=4,S=K= =16)
2.单叠绕组
图2-20 图2-19所示瞬间电枢绕组的电路图
3.单波绕组
3.单波绕组
图2-21 单波绕组的展开图(2p=4, =S=K=15) a)部分展开图 b)全部展开图
3.单波绕组
电机学第1章精品PPT课件
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
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
《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。
电机学第20章课件
X
1 2
( X d
Xq )
1 2
(X
d
X q)
结论：
• 阻尼回路的参数对负序电抗的影响较大。
• 转子的阻尼作用越强（即阻尼绕组的漏阻抗越小）， X- 越小。
电枢电流产生的负序气隙磁场被转子阻尼绕组中感应电流 所产生的去磁磁场抵消得就越多，合成负序磁场就越弱。
如果转子的阻尼作用极强，则负序电抗将接近于电枢绕组 的漏抗。
I
I
I0
1 3
IA
图20-5 同步发电机单相短路的复合序网
.
I
I
I0
Z
E0 Z
ZI
3E0
Z Z Z0
.
U
.
E
.
I
Z
E0 Z
Z Z
Z 0 Z
0
.
.
U I Z
E 0Z
Z Z Z0
.
.
U 0 I 0Z0
E
.
0Z
0
Z Z Z0
零序电阻r0就是电枢电阻ra 零序阻抗Z0等于 Z0＝r0＋jX0
20-2 同步发电机的不对称短路分析
1、同步发电机的单相对中性点短路 设同步发电机的A相对中点短路，B、C相为空载。
图20-4 同步发电机的单相对中性点短路
发电机端点的约束条件为：
U A 0 IB IC
0
U U U0 0
(Zd
Zq )
负序电抗X-为
X
1 2
( X d
Xq)
（2）转子有阻尼绕组
图20-3 有阻尼绕组的负序等效电路
直轴和交轴的负序电抗将近似等于
X d X σ
1