电机学-概论(2)

电机学（二）（电机专题）
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
《电机学》是本专业的一门主要技术基础课，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（二）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。

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。

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
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》。

第二章 直流电机 2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。

2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。

（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。

2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。

2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。

漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。

2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。

电机学概念以及公式总结电机学是一个研究电动机工作原理和运行特性的学科。

电动机是一种将电能转化为机械能的装置，它是现代工业中不可或缺的设备之一、在电机学中，我们需要掌握一些基本概念和公式来分析和计算电动机的性能。

1.电机概念：(1)励磁：通过电流在电动机的励磁线圈中产生磁场。

(2)动极转子：电机的转子部分，通常由电流产生的磁场与定子磁场相互作用来产生转矩。

(3)定子：电机的静态部分，包括固定的线圈和磁场。

(4)动极转子感应电动势：当动极转子旋转时，转子线圈就会受到磁场的影响，产生感应电动势。

(5)动极转子电感电动势：当动极转子上的线圈传输电流时，就会在线圈中产生感应电动势。

2.电机公式：(1)电动势公式：U=E+I*R，其中U是电源电压，E是感应电动势，I 是电流，R是电阻。

(2) 电动机效率公式：η = (Pout / Pin) * 100%，其中Pout是输出功率，Pin是输入功率。

(3)转矩公式：T=k*I*φ，其中T是转矩，k是转矩系数，I是电流，φ是磁通量。

(4)电流-转速方程：N=(U-E)/k*φ，其中N是转速，U是电源电压，E是感应电动势，k是电机常数，φ是磁通量。

(5) 转矩-转速特性公式：T = (Pout * 60) / (2 * π * N)，其中T是转矩，Pout是输出功率，N是转速。

3.电机类型：(1)直流电动机：通过直流电源供电，具有较大的转矩和调速范围。

(2)交流电动机：通过交流电源供电，具有简单的结构和较小的体积。

(3)三相异步电动机：最常用的电动机类型，通过三相交流电源供电。

(4)步进电机：通过脉冲信号驱动，可精确控制转动角度和位置。

4.电机特性：(1)转速特性：描述电机在不同负载下的转速变化情况。

(2)转矩特性：描述电机在不同负载下的输出转矩变化情况。

(3)效率特性：描述电机在不同负载下的能源转换效率。

5.电机控制：(1)转速控制：通过调节电源电压、频率和电流来控制电机转速。

电机学知识点总汇（二）引言概述：电机学是电工学科的一个重要分支，研究电动机的原理、结构、控制等知识。

本文是《电机学知识点总汇（二）》的文档，旨在介绍关于电机学的一些重要知识点。

本文将从五个大点展开，分别是电动机的分类、电动机的工作原理、电动机的结构组成、电动机的控制方式以及电动机的维护与故障排除。

希望通过对这些知识点的介绍，能够帮助读者对电机学有更全面的了解。

一、电动机的分类：1. 直流电机2. 交流电机3. 三相异步电机4. 三相同步电机5. 混合动力电机二、电动机的工作原理：1. 磁场与电流的相互作用2. 洛伦兹力定律3. 共生现象与磁场转动定律4. 等效电路模型5. 磁场势能与转动功率计算三、电动机的结构组成：1. 定子与转子2. 绕组与励磁源3. 机械部分：轴承、风扇等4. 制动与冷却系统5. 附件：传感器、编码器等四、电动机的控制方式：1. 直接启动a. 单方向启动b. 双方向启动2. 变压器启动a. 自耦变压器启动b. 间接变压器启动3. 阻抗启动4. 变频控制5. 损耗最小化控制五、电动机的维护与故障排除：1. 维护周期与内容2. 温升检测3. 异常振动分析4. 取样与检测方法5. 常见故障排除与修复方法总结：本文从电动机的分类、工作原理、结构组成、控制方式到维护与故障排除等方面进行了详细的介绍。

通过学习这些重要的知识点，读者可以对电机学有一个更全面的认识，并且在实际应用中能够更好地理解和操作电动机。

同时，良好的维护和故障排除方法也可以保证电动机的高效运行和延长使用寿命。

希望本文对读者的学习和实践有所帮助。

《电机学II》的概念、常识1. 直流电机电枢绕组中流动的是交流电流。

但其励磁绕组中流的是直流电流。

2. 直流电机的励磁方式有：他励、自励；并励、串励、复励；积复励（平复励、过复励、欠复励）、差复励；长复励、短复励等。

3. 直流电机的反电势表达式为E =C E Φ n，其中：C E=pZ a/(60a=)，为电动势常数；Z a为总导体数。

4. 直流电机的电磁转矩表达式为T em =C T ΦΙ，其中C T=pZ a/(2πa=)，为转矩常数。

5. 电动势常数C E和转矩常数C T之间相差一个常系数；当电动势公式中的转速以机械弧度/s为单位时，两个常数变成相同的。

6. 直流电机的并联支路数总是成对的，即有偶数个支路。

7. 在直流电机中，单叠绕组的元件以一个叠在另外一个之上的方式，串联起来，构成一个无头无尾的闭合回路。

8. 在直流电机中，单波绕组的元件以波浪一样的方式，一个个串联起来，构成一个无头无尾的闭合回路。

9. 在直流电机中，无论是单波绕组、还是单叠绕组，元件都是通过换向器的换向片串联在一起、构成单一闭合回路的。

10. 串励直流电动机的机械特性很软。

他励、并励直流电动机的机械特性比较硬。

11. 在直流电机中，铁耗主要存在于转子铁心(电枢铁心)中，因为定子铁心磁场基本不变。

12. 在直流电机中，第一节距y1等于元件第1边与第2边之间相差的槽数；第二节距等于相串联的两个元件中，第二个元件的上元件边与第一个元件的下元件边之间相差的槽数；合成节距y等于相串联的两元件的上元件边之间相差的槽数；换向器节距等于合成节距。

13. 在直流电机中，虚槽数等于元件数，等于换向片数。

14. 直流电机的物理中性线是指电枢表面磁场为零的位置；几何中性线是指电枢表面两个主极之间的对称位置。

15. 在直流电机中，当电刷位于几何中性线上时，电枢反应是交磁性质的。

16. 在直流电机中，当不考虑饱和时，交轴电枢反应使主磁极一侧的磁场增强，另一侧的磁场减弱，磁场为零的位置发生偏移（发电机顺着转向移，电动机逆这转向移），但每极磁通不变。