哈工大 电机学 前言
哈工大电子与电工技术交流课件
模拟与数字电路的区别与联系 在实际应用中的优缺点和转换方式。
PART 03
电工技术基础
电工材料与电路元件
电工材料
介绍常用的电工材料，如铜、铝、钢 等，它们的物理性质和用途。
电路元件
详细介绍各种电路元件，如电阻、电 容、电感等，以及它们的工作原理和 在电路展，电子 器件将更加微型化，推动电子 与电工技术的便携化和集成化。
网络化
互联网技术的发展，使得电子 与电工技术更加网络化，实现
远程控制和智能化管理。
PART 02
电子技术基础
电子元件的种类与特性
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03
电子元件的种类
电阻、电容、电感、二极 管、三极管等。
电子元件的特性
电机与电力电子技术研究 哈工大在电机与电力电子技术领域取得了重要进展，如高 效能电机、新型电力电子变换器等，为能源的高效利用和 工业自动化提供了技术支持。
电力系统分析与控制研究 哈工大在电力系统分析与控制方面取得了显著成果，如智 能电网、分布式发电系统等，为现代电力系统的安全、稳 定、经济运行提供了解决方案。
电路原理与电路分析
电路原理
阐述电流、电压、功率等基本概念，以及欧姆定律、基尔霍夫定律等基本原理。
电路分析
介绍电路分析的方法，如节点电压法、网孔电流法等，以及如何进行复杂电路 的分析。
电机与电力电子
电机
介绍电机的基本原理和分类，如直流电机、交流电机、步进电机等，以及它们的 应用场景。
电力电子
阐述电力电子技术的基本概念和分类，如整流器、逆变器、斩波器等，以及它们 在电力系统中的应用。
电工技术
研究电流、电压、电磁场等物理 现象及其应用，涉及电力系统、 电机与电力电子、控制理论等领域。
河海大学--电机学自学材料
绪论 （introduction ）一、电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept ） 1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。
2.电机分类：（按运动方式分类） 静止电机-----------------变压器电机 直流电机旋转电机交流电机 异步电机同步电机3.电机学及性质：专业基础课4.本门课学习方法：①抓住主要矛盾； ②理论联系实际； ③善于运用对比的方法。
二、电机中的材料（materials ） 1.导电材料：线圈（铜、铝） 2.导磁材料：铁磁材料（重点介绍） 3.结构材料：铸铁、铸钢和钢板等4. 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等（A 、E 、B 、F 、H 、C ） 三、铁磁性材料的磁化特性：（characteristic of ferromagnetic material ） 1.铁磁性物质的磁化铁磁材料：铁、镍、钴及其合金 磁化曲线：)(H f B =特性：①具有高的导磁性能；②磁化曲线呈非线性（饱和特性） 2.磁滞回线①磁滞现象：B 的变化总是滞后H 的变化；0=H 时B 的值，称为剩磁r B ； ②基本磁化曲线：)(H f B =；③铁磁材料 软磁材料：μ高，r B 小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；硬磁材料：μ不高，Br 大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；3.磁滞损耗和涡流损耗①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，2m h fB p ∝②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗，e m Fe R d Bf p /222= ③铁损：磁滞损耗+涡流损耗，23.1mfe B f p ∝四、电机中的基本电磁定律(basic electromagnetic laws) 1.磁路中的几个基本定律①全电流定律—安培环路定律 (law of total current)∑⎰=⋅Idl H L举例：工程上：∑∑=I Hl 线圈：∑=NI Hl * 电流方向的判断：②磁路的基尔霍夫第一定律：∑=Φ0 *说明磁通是连续的。
电机与拖动.教学内容
- 变化的磁 → 电 （愣次定律） - 磁场中的带电导体 → 安培力，带电粒子 → 洛伦兹力
• 机电能量转换
- 电能( ei ) → i 是关键，有 e 没 i 没功率 - 机械能( TΩ或 fv) → Ω是关键，有T没Ω没功率
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第一部分 电机原理 第一章 绪论
第二节 关于电机
2004
（2）赵昌颖主编，《电力拖动基础》，哈工大出版社
（3）电机学，许实章主编，华中科技大学
- 通用教材，难度适中，最好的
（4）电机学，李发海主编，清华大学
- 比较适中
（5）电机学，孔昌平主编，哈工大出版社
- 简单，适合专科生、夜大生使用
电机学，徐德淦主编，机械工业出版社
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- 比较通俗易懂
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I˙
• 磁路：磁通通过的路径
- 铁芯加螺线管 - 思考：无铁芯时有没有磁场？ 是加强
U˙
φ˙
还是减弱？
电流如何变化？
- 磁通：注意有主磁通和漏磁通的区别
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第一部分电机原理 第一章 绪论
第三节 关于磁路
二、磁路中的物理量
• 磁通Φ • 磁通密度（面密度，磁感应强度）B，B= Φ/A, A -面积 • 磁场强度H，H=B/μ，μ-磁导率 • 磁阻Rm，即铁芯对磁通的阻抗作用 • 磁导Λm，磁阻的倒数
• 辅助部分（绝缘材料）
- 油漆，橡胶，绝缘纸等
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第一部分 电机原理 第一章 绪论
第二节 关于电机
四、电机中的能量转换关系
• 了解以后，对于各种电机的原理分析设计都有好处。 • 机电能量转换，如何转换的？ → 通过媒介。 用什么 • 媒介？电磁场是媒介（为什么不用电场？） • 能量过程：
哈工大——电气工程系方向介绍
电力系统及其自动化学科哈尔滨工业大学电力系统及其自动化学科是20 世纪50 年代初在前苏联专家指导下创建的，是我国最早建立该专业的院校之一。
1961 年应国家院校布局调整要求，该学科部分资源分迁至北京。
1978年开始恢复重建，并开始招收硕士研究生，1986年开始招收博士研究生，1987年开始招收本科生。
于1984 年获得硕士学位授予权，1990年获得博士学位授予权，同年建立博士后科研流动站，从创建至今为国家培养了大量电力领域专业人才。
学科下设两个研究所：分别是电力系统自动化技术研究所和电力科学与新技术研究所。
学科在恢复建设初期得到了东北电力管理局资金上的大力支持，使得学科得以快速发展；目前，又得到了985 二期资金的大力支持，学科的发展如虎添翼，成果显著。
现有教师16 人，包括教授7 人，副教授 6 人，讲师 3 人。
其中博士生导师6 人，硕士生导师13 人，60 岁以下教师均具有博士学位，是一支老中青相结合的具有较高学术水平和较强科研能力的教学研究队伍，为创建一流学科奠定了良好的人才基础。
该方向目前主要研究方向为：电力系统分析与控制、电力系统规划、电力系统安全性和稳定性、电力系统优化调度、电力市场、能量管理系统、配电管理系统、灵活交流输电系统、电力系统安全评估、电力电子在电力系统中的应用、人工智能在电力系统中的应用、电能质量、电力系统光学测量与保护技术、现代电力系统战争毁伤与防御技术、舰船综合电力系统等。
该方向主要科研成果：近 5 年来，承担和完成了包括国家“十五”重大科技攻关项目课题、国家自然科学基金项目、高等学校博士学科点专项科研基金项目、黑龙江省自然科学基金项目及大型企业横向合作项目30 余项。
通过部级科技成果鉴定2 项（其中两部联合鉴定1项），获得各种科技奖励近10 项国家专利13 项，科研经费达2000 余万元。
并有多项科研成果成功投入市场，如自适应光学电流互感器、静态无功补偿装置等均已在国内得到广泛应用，取得了良好的技术效益和经济效益。
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院
设计系列
（一）机械制图CAD技术基础 （四）机械设计基础（课程设计） （五）电力电子、电子电路CAD （protel）、电子技术（课程设计） （六）单片机（课程设计）
实践系列
（二）计算机实践 （三）认识实习 （四）金工实习、课程设计 （五）电工实习、课程设计 （六）生产实习、课程设计
（七）变频调速设计（科研训 练）、直流开关电源（学年设 计）、PLC（课程设计） （八）毕业设计
目录
一、电力电子专业特色及专业地位 二、我校电力电子专业简介 三、我校电力电子专业课程设置 四、大学生科技创新活动 五、电力电子实验中心简介 六、汽车电子工程中心与研究室简介 七、毕业学生就业去向
汽车电子工程中心简介
国家教育部于 2006 年批准组建“汽车电子驱动控制与系统集成 教育部工程研究中心”。工程中心以哈尔滨理工大学为依托，并被 黑龙江省科技厅认定为省级企业开发中心。工程中心拥有一批高层 次、高学历、实践经验丰富的汽车电子产品设计开发人员。其中有 从事混合动力汽车电动机研发的国际知名专家，有从事汽车电子驱 动控制的国内知名专家、教授，有从事该方向研发的高校教师、工 程技术人员、博士和硕士研究生，总人数100余人。 工程中心的主要研究方向有：汽车电子驱动控制装置及相关技 术，汽车传感器技术和汽车用特种电机技术。近年来，承担国家自 然科学基金、863计划项目、省部重点项目10余项，获得省部科技进 步奖多项，科研经费总额近 1000万元。在汽车用特种电机及驱动控 制技术和汽车位置传感器等研究方向取得了较为突出的成绩。
风力发电
光伏发电
电动汽车
航空航海电源
电力电子专业地位
电力电子技术 未来科学技术
Science and Technology
现代电机控制技术
（1）他控变频调速系统 用独立的变压变频装置给同步电动机供电的系 统。 （2）自控变频调速系统 用电动机本身轴上所带转子位置检测器或电动 机反电动势波形提供的转子位置信号来控制变压 变频装置换相时刻的系统。
哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
3、同步调速系统的特点 （1）交流电机旋转磁场的同步转速1与定子 电源频率 f1 有确定的关系 2f1 1
哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
1、 转速开环恒压频比控制的 同步电动机群调速系统 步电动机群 速系统 转速开环恒压频比控制的同步电动机群 调速系统，是一种最简单的他控变频调速 单 他 变 系统 多用 化纺 系统，多用于化纺工业小容量多电动机拖 小容 多 动机 动系统中。 这种系统采用多台永磁或磁阻同步电动 机并联接在公共的变频器上，由统一的频 率给定信号同时调节各台电动机的转速。 率给定信号同时调节各台电动机的转速
哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
1）系统组成
多台同步电动机的恒压频比控制调速系统
哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
2）系统控制 多台永磁或磁阻同步电动机并联接在公共 的电压源型PWM变压变频器上，由统 变压变频器上 由统一的 的 频率给定信号 f * 同时调节各台电动机的转 速。 PWM变压变频器中，带定子压降补偿的恒 变压变频器中 带定子压降补偿的恒 压频比控制保证了同步电动机气隙磁通恒 定 缓慢地调节频率给定 f * 可以逐渐地同 定，缓慢地调节频率给定 时改变各台电机的转速。
哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
（6）由于同步电动机转子有独立励磁，在 极低的电源频率下也能运行 因此 在同 极低的电源频率下也能运行，因此，在同 样条件下，同步电动机的调速范围比异步 电动机更宽。 电动机更宽 （7）异步电动机要靠加大转差才能提高转 矩，而同步电机只须加大功角就能增大转 矩 同步电动机比异步电动机对转矩扰动 矩，同步电动机比异步电动机对转矩扰动 具有更强的承受能力，能作出更快的动态 响应。 哈尔滨工业大学电磁驱动与控制研究所
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。
哈工大电气工程导论报告
1 项目调研报告 题 目 电机与电气传动数字控制 系统集成应用技术调研报告
院 系 电气学院 学 号 学 生 指 导 教 师 报 告 日 期 2015年2月25日 哈尔滨工业大学项目调研报告 2 摘要 快速发展的电气传动模式，已经成为了我国工业化稳定发展的重要核心内容。电气传动自动化技术主要是以转子、转矩、转速位置作为可控的因素，按照相对于生产机械工艺的有关要求，开展伺服传动、电动机转速控制以及位置控制的自动化技术。 电力工业的迅猛发展，将工厂中的电气自动化程度不断推向新的阶段．相关的控制技术也被广泛使用，并逐渐取代传统的生产操作模式．成为工厂生产中的重要技术，电气自动化控制技术得到了越来越多的关注和重视。 关键词：电气传动；电机数字控制；自动化控制； 哈尔滨工业大学项目调研报告
3 目录
摘 要 .............................................................................................................................. 2 目录 .................................................................................................................................. 3 一、绪 论 ...................................................................................................................... 4 1、电机发展史............................................................................................................. 4 2、电机在国民经济中的作用..................................................................................... 4
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一、课程的性质和重要性
电机学：Electric Machinery
比较难学：综合了电、机械、磁等多方面内容
是电气工程及自动化领域、自动化领域的一门技术 基础课，各个专业方向都要用到
尤其对电气工程领域，对各个专业方向都很重要 8门平台课中学时最多的
一级学科 二级学科
电机
电
气
电力系统
应 用、自动平衡等----实际上是拓宽领域
2、哈工大电机专业的发展历史
• 1950年 创建学科，是当时国内的骨干学科 • 1962年 向微特电机及控制电器方向发展 • 1981年 国家第一批硕士、博士学位授予权 • 1990年 建立博士后流动站 • 1998年 电工学科一级学科博士点
• 是我校最早创建的六个学科之一
机、开关磁阻电机应运而生。
目前我国能够开发和生产各类电机，是电机生产大国
与一些工业发达的国家相比, 在技术上还存在较大的 差距，尤其是加工工艺方面
- 洗衣机桶的启示
我国拥有世界上产量第一的电机生产企业 - 深圳Johnson电机
• 主要研究方向：（1）按电机机种研究
（2）专题问题研究 （3）交叉学科研究
有很多地方都有简化处理方法；
• 掌握良好的学习方法，用学会的知识来理解新学的东西； • 必须会做基本的计算题，可以参照例题做习题； • 可以理论联系实际，利用身边的电机实物加深理解； • 充分预习和复习
• 上课认真听讲
- 重点问题会强调，填空和选择的重点
• 下课认真作业
- 考试的题型平时会留作业
• 平时踊跃发言
工
程
及
其 自
工业自动化
动
化
楼宇自动化
电器
主要从事的工作
电机设计，电机控制，电机测试， 电机工艺学，特种电机等
传输电，配电，电力系统暂态分 析等-发电机的外特性
自动控制，车床，机器人等，对 象是电动机-电动机的外特性
与电机是同一个二级学科，关系 最接近
二、关于本课程的学习方法
• 抓住重点，重要的基本概念和基本原理必须清楚； • 抓住主要矛盾和主要问题，有条件地略去一些次要因素，
三、主要内容
第一章 绪论
第二章 直流电机 第三章 变压器 第四章 交流绕组 第五章 感应电机的稳态分析
• 原则 - 带*号的不讲不考（如2.10，2.11，3.9，4.4，5.12） - 以2345章为主 - 以稳态的为主
四、关于电机专业
1、我国电机专业的发展 2、哈工大电机专业的发展历史 3、电机专业在电气工程系中的作用 4、哈工大微特电机研究所无刷直流电动机
• 是我校第一批硕士、博士学位授权专业 • 是我校目前 18个国家重点学科 之一
• 现在是国家重点学科、国防科工委重点学科 和黑龙江省重点学科
（电气工程系唯一的重点学科）
3、电机专业在电气工程系中的作用
• 电气工程系组织结构
- 保留基础课教研室（601，602，603）
- 专业课教研室成立研究所（61，64，65，66，67）
- 有些部分比较详细，如交流绕组
（4）电机学，孔昌平主编，哈工大
- 简单，主要是给专科生、夜大生使用
外文参考书： - Electrical Machines, Drives, and Power Systems （电机、拖动及电力系统），Theodore Wildi 著 科学出版社
习题集： （1）电机学习题与题解，孙旭东主编，科学出版社 （2）电机学例题与习题教程，胡虔生主编，中国水利 水电出版社
- 平时成绩占10%，点名和作业
• 认真完成实验
- 实验成绩占10%
• 教材及参考书
• 教材：
电机学，汤蕴璆主编，哈理工，机械工业出版社
- 理论上有难度
• 中文参考书：
（Байду номын сангаас）电机学，许实章主编，华中科技大学
- 通用教材，难度适中，最好的
（2）电机学，李发海主编，清华大学
- 比较简洁
（3）电机学，章明涛主编，机械工业出版社
哈工大微特电机与控制研究所：
- 无刷直流电机（电机与电路一体化）
（20）将来可能的其它应用
• 电动机车 • 机器人 • 太阳能帆板驱动 • 其它家用电器 • 人工人体器官 • ……
Thanks for your attention!
谢谢 ！
61 - 微特电机与控制研究所 电磁与电子技术研究所 电磁驱动与控制研究室
64 – 电力科学与新技术研究所 65 – 电力电子技术研究所 66 – 网络与智能电器研究室
电器可靠性与测试技术研究室 67 – 智能建筑自动化研究所
4、哈工大无刷直流电机的典型应用
• 特色鲜明
华中科技大学：开关磁阻电机 沈阳工业大学：永磁电机 南京航空航天大学：超声波电机 西北工业大学：永磁特种电机 浙江大学：直线电机 ……
• 主要研究问题：（1）电机的基本原理和理论
（2）电机的特性研究 （3）电机的制造技术 （4）电机驱动控制 （5）一体化电机系统 （6）高环境电机 （7）电机的实验研究 （8）电机的计算与仿真
• 前沿性课题：
（1） 高精度电机系统，控制精度 （2） 通用控制平台，通用型 （3） 与生命科学的交叉：人工心脏，超微电机 （4） 新材料应用：低温超导，稀土永磁 （5） 特种电机：超声波，超微、记忆合金等 （6） 新型电磁机构：磁悬浮、电磁成型、磁性流体
哈工大微特电机与控制研究所 李勇 教授/博导
本课件部分参照了湖南大学、哈尔 滨理工大学、沈阳工学院、华北电力大 学等学校的电机学课堂教学演示课件， 仅用于教学目的。
仅致谢忱！
• 前言的目的： - 回答大家关心的问题
• 为什么要学电机学，重要吗？
• 怎么学？
• 要学习哪些内容？
• 学电机有没有乐趣，有没有前途？
的典型应用
1、我国电机专业的发展
电机是一种能量或信号转换的电磁装置,主要应用于： - 电力工业 - 机械、冶金 - 国防与航天 - 交通运输 - 农业
随着国防工业的发展，微特电机、控制电机的需求越 来越大，微特电机及其控制是哈工大电机专业的强项
近年随着电子技术的发展，步进电机、无刷直流电