电机学辜承林(第三版)绪论课件

相逢是缘愿你们大学生活的每一天都清新 快乐 充实电电 机机 学学课程教学大纲课程教学大纲 课程名称：电课程名称：电 机机 学学课程编号：课程编号：CX201120ACX201120A学学 分：分：6 6总总 学学 时：时：96(84+12)96(84+12)适用专业：电气工程及其自动化等适用专业：电气工程及其自动化等先修课程：先修课程：高等数学高等数学大学物理大学物理电路电路 等等一、课程的性质、目的与任务一、课程的性质、目的与任务电机学电机学是电力工程及其自动化等专业的一是电力工程及其自动化等专业的一门重要技术基础课程。门重要技术基础课程。通过本课程的学习，同学们应掌握电机的基本通过本课程的学习，同学们应掌握电机的基本理论、基本分析方法和基本实验技能。为学习后理论、基本分析方法和基本实验技能。为学习后续课程和从事专业工作打下坚实的基础。续课程和从事专业工作打下坚实的基础。本课程具有概念多、理论性强、与工程实际本课程具有概念多、理论性强、与工程实际联系紧密的特点，因此学习本课程对培养同学联系紧密的特点，因此学习本课程对培养同学们具有科学的学习能力，以及树立理论联系实们具有科学的学习能力，以及树立理论联系实际的工程观点等方面都有着重要的作用。际的工程观点等方面都有着重要的作用。二、教学参考书二、教学参考书许实章主编：电机学（第三版），许实章主编：电机学（第三版），机械工业出版社机械工业出版社汤蕴赇主编：电机学（第一版），汤蕴赇主编：电机学（第一版），机械工业出版社机械工业出版社周周鹗主编：电机学（第三版），鹗主编：电机学（第三版），中国电力出版社中国电力出版社李发海主编：电机学（第三版），李发海主编：电机学（第三版），中国科学出版社中国科学出版社王毓东主编：电机学（第一版），王毓东主编：电机学（第一版），浙江大学出版社浙江大学出版社许实章主编：电机学习题集（第一版），许实章主编：电机学习题集（第一版），机械工业机械工业出版社出版社胡虔生主编：电机学例题与习题教程（第一版），胡虔生主编：电机学例题与习题教程（第一版），中国水利水电出版社中国水利水电出版社电电机机学学课程考试大纲课程考试大纲考试时间：考试时间：110分钟分钟一、考试内容和基本要求一、考试内容和基本要求1、要求理解和掌握的内容、要求理解和掌握的内容直流电机部分直流电机部分：直流电机的电枢感直流电机的电枢感应电动势和电磁转矩的计算，直流电应电动势和电磁转矩的计算，直流电动机的基本理论、基本分析方法、机动机的基本理论、基本分析方法、机械特性及相应计算，直流电动机的启械特性及相应计算，直流电动机的启动特点和方法、调速原理和方法，自动特点和方法、调速原理和方法，自励发电机自励条件和过程。励发电机自励条件和过程。变压器部分：变压器部分：变压器空载、负载运行时的基变压器空载、负载运行时的基本理论、基本分析方法、运行特本理论、基本分析方法、运行特性和相应计算，单相、三相变压性和相应计算，单相、三相变压器的绕组联结法及联结组，并联器的绕组联结法及联结组，并联运行条件、负载分配的理论和相运行条件、负载分配的理论和相应计算，对称分量法、各序阻抗应计算，对称分量法、各序阻抗与各序等效电路、典型的不对称与各序等效电路、典型的不对称情况计算，三绕组变压器、自耦情况计算，三绕组变压器、自耦变压器的等效电路、参数。变压器的等效电路、参数。交流绕组基本理论部分交流绕组基本理论部分：交流绕组交流绕组电动势的计算方法，交流绕组磁动电动势的计算方法，交流绕组磁动势性质的基本分析方法。势性质的基本分析方法。异步电机部分异步电机部分：转差率概念、三转差率概念、三种运行状态的概念，感应电机运行种运行状态的概念，感应电机运行时的基本理论、基本分析方法、机时的基本理论、基本分析方法、机械特性及其计算，异步电动机启动械特性及其计算，异步电动机启动的特点和方法、调速原理和方法。的特点和方法、调速原理和方法。n同步电机部分同步电机部分：同步发电机对称稳态运行时的同步发电机对称稳态运行时的基本理论、基本分析方法、运行特性及相应计算，基本理论、基本分析方法、运行特性及相应计算，同步发电机并联运行的条件和方法，同步发电机同步发电机并联运行的条件和方法，同步发电机的功角特性、功率调节关系、的功角特性、功率调节关系、V形曲线、静态稳形曲线、静态稳定概念，不对称稳态运行时的各序阻抗、各序等定概念，不对称稳态运行时的各序阻抗、各序等效电路和相应计算，瞬态和超瞬态电抗概念。效电路和相应计算，瞬态和超瞬态电抗概念。2、要求了解的内容、要求了解的内容磁磁路路的的概概念念、定定律律、简简单单计计算算，铁铁磁磁材材料料的的特特性性；变变压压器器的的基基本本结结构构、用用途途、额额定定值值。瞬瞬态态过过程程的的一一般般分分析析和和过过电电流流对对变变压压器器的的影影响响，三三绕绕组组变变压压器器、自自耦耦变变压压器器、电电流流电电压压互互感感器器的的结结构构特特点点及及用用途途，自自耦耦变变压压器器的的各各种种容容量量概概念及相互关系，互感器使用时的注意事项。念及相互关系，互感器使用时的注意事项。感应电动机结构、用途、额定值，感应电动机的感应电动机结构、用途、额定值，感应电动机的工作特性、制动的概念，单相感应电动机的原理和工作特性、制动的概念，单相感应电动机的原理和启动方法；同步电机的基本结构、用途、额定值，启动方法；同步电机的基本结构、用途、额定值，同步电动机、补偿机的工作原理和启动方法。同步电动机、补偿机的工作原理和启动方法。二、题型和试卷结构二、题型和试卷结构1、题型、题型选择题（选择题（20）；）；问答题（问答题（30）；）；作图题（作图题（10）；）；计算题（计算题（40）。）。2、试卷结构、试卷结构直流电机部分：约直流电机部分：约10%变压器部分：变压器部分：约约30%交流绕组基本理论部分：约交流绕组基本理论部分：约10%异步电机部分：约异步电机部分：约20%同步电机部分：约同步电机部分：约30%考核方式：考核方式：期末采用闭卷考试方式，卷面成绩占期末采用闭卷考试方式，卷面成绩占70%,平时成绩占平时成绩占15%（作业等占（作业等占10%，考勤，考勤占占5%）,实验成绩占实验成绩占15%。电机学电机学课程实验教学大纲课程实验教学大纲实验课程名称：电机学实验课程名称：电机学课程编号：课程编号：CX201120A 学学分：分：1学学 时：时：1212适用专业：适用专业：电气工程及其自动化等电气工程及其自动化等一、实验的目的与任务一、实验的目的与任务 培培养养同同学学们们的的创创新新能能力力、独独立立思思考考能能力力、理论联系实际能力和实际动手能力。理论联系实际能力和实际动手能力。l二、实验的基本要求二、实验的基本要求l同学们应掌握直流电机的可逆原理、调速、换向同学们应掌握直流电机的可逆原理、调速、换向和制动的方法，要求会使用常用的电工仪器、仪表、和制动的方法，要求会使用常用的电工仪器、仪表、电气设备和具备必要的电工安全知识；要求掌握变电气设备和具备必要的电工安全知识；要求掌握变压器参数的测定方法和计算；要求掌握异步电动机压器参数的测定方法和计算；要求掌握异步电动机的启动、调速和制动；要求掌握同步电机参数测定的启动、调速和制动；要求掌握同步电机参数测定方法和计算，同步电动机的启动方法，同步发电机方法和计算，同步电动机的启动方法，同步发电机投入电网运行的方法、投入电网运行的方法、V形曲线的测定分析等。形曲线的测定分析等。三、实验三、实验内容内容与学时分配与学时分配实验项目与学时分配一览表实验项目与学时分配一览表序序号号实验项实验项目目内容内容提要提要学学时时实验性质实验性质备注备注演演示示验验证证设设计计综综合合必必做做选选做做1直流电直流电机机调速、调速、换向换向及机及机械特械特性测性测定定22 2变压器变压器参数参数测定测定运行运行特性特性测定测定43异步异步电机电机参数参数测定测定启动启动调速调速24同步电同步电机机参数参数测定测定并网并网V形形曲线曲线测定测定4人生理念分享人生理念分享l上大学首先学的是做人。上大学首先学的是做人。所谓做人就是要培养一种道所谓做人就是要培养一种道德观念，培养好的习惯。德观念，培养好的习惯。l为人孝当先为人孝当先l简单就是美简单就是美l乐观是财富的垫基石乐观是财富的垫基石l其次，应该学会一种做事的方法其次，应该学会一种做事的方法，把上课时学习把上课时学习到的理论技术提升到领悟水准。因为我们所学的到的理论技术提升到领悟水准。因为我们所学的知识不是封闭的，可以通过实践和创造变成一种知识不是封闭的，可以通过实践和创造变成一种灵感和智慧。灵感和智慧。l玫瑰不着急玫瑰不着急l路遥识马力路遥识马力l会转弯的汽车才能翻越高山会转弯的汽车才能翻越高山l在大学里学习，最重要的不是你学到了多少，在大学里学习，最重要的不是你学到了多少，而是你学会了什么。而是你学会了什么。以后在社会上做事，需要的以后在社会上做事，需要的是你做事的能力。一个人在大学里受到的文化熏是你做事的能力。一个人在大学里受到的文化熏陶将会影响他一辈子，这是在其他地方学不到的。陶将会影响他一辈子，这是在其他地方学不到的。另外，大学所学的课程是一个体系，就像一幢房另外，大学所学的课程是一个体系，就像一幢房子，少了哪一块基石，房子都盖不起来。只有当子，少了哪一块基石，房子都盖不起来。只有当你读完大学的时候，才能很深切地感受到这种收你读完大学的时候，才能很深切地感受到这种收获。获。大学期间面临的主要问题大学期间面临的主要问题u学习的压力：斜晖脉脉水悠悠，肠断白苹洲学习的压力：斜晖脉脉水悠悠，肠断白苹洲大学的学习和高中区别很大。从高中以老师讲授为大学的学习和高中区别很大。从高中以老师讲授为主的应试教学环境，而大学授课进度快、内容多、信息主的应试教学环境，而大学授课进度快、内容多、信息涵盖量大，致使不少学生跟不上学习的节奏。涵盖量大，致使不少学生跟不上学习的节奏。l因此要根据自己所学专业找到合适的学习方法。同时，因此要根据自己所学专业找到合适的学习方法。同时，还要给自己制定目标，目标要小要细，这样你才会不断还要给自己制定目标，目标要小要细，这样你才会不断有成就感，才会对学习始终保持一种激情。有成就感，才会对学习始终保持一种激情。明确学习第明确学习第一一，合理安排时间，你的大学生活就会很充实。，合理安排时间，你的大学生活就会很充实。u心理的落差：只恐双溪舴艋舟，载不动许多愁。心理的落差：只恐双溪舴艋舟，载不动许多愁。大学里大学里“卧虎藏龙卧虎藏龙”，人才到处都是。有些同学，人才到处都是。有些同学的优越感一下子就没了，心理落差凸显。的优越感一下子就没了，心理落差凸显。l造成落差的行为原因是不必要的攀比，心理原因是存造成落差的行为原因是不必要的攀比，心理原因是存在自卑情绪。习惯成为大家目光中心的人一般都有很在自卑情绪。习惯成为大家目光中心的人一般都有很强的自尊心理，但心灵上却是很脆弱很容易自卑的，强的自尊心理，但心灵上却是很脆弱很容易自卑的，小事也会使自尊心受伤害。所以我们要培养自我价值，小事也会使自尊心受伤害。所以我们要培养自我价值，与自己作比较。要认识到没有人非要重视你，就像你与自己作比较。要认识到没有人非要重视你，就像你也不重视每个人一样。也不重视每个人一样。l专业认识模糊专业认识模糊。产生产生“迷茫迷茫”和和“彷徨彷徨”。l情感上的纠结。情感上的纠结。滋生滋生“忧郁忧郁”与与“遗憾遗憾”。l就业上的攀比。就业上的攀比。顿生顿生“困惑困惑”与与“急躁急躁”。l第一问：第一问：“我是一个什么样的人我是一个什么样的人?”l这一问是认识自己的性格、气质。从心理学上来说，每一种气质这一问是认识自己的性格、气质。从心理学上来说，每一种气质类型都有自己的长处和不足，客观地加以认识，就能扬长避短，类型都有自己的长处和不足，客观地加以认识，就能扬长避短，增强规划的匹配性和可行性。增强规划的匹配性和可行性。l第二问：第二问：“我将来想做什么我将来想做什么?”l这二问是了解自己的职业取向，自己将来想从事什么样的工作岗这二问是了解自己的职业取向，自己将来想从事什么样的工作岗位，这个工作岗位是否与自己的性格、气质相符的，是否是自己位，这个工作岗位是否与自己的性格、气质相符的，是否是自己愿意做的。愿意做的。塑造自我的三问法塑造自我的三问法第三问：第三问：“我能干什么？我能干什么？”这三问是了解目前已有知识和能力水平。因为不同的职这三问是了解目前已有知识和能力水平。因为不同的职业对同学们的知识、能力结构的要求是不同的，认清自己业对同学们的知识、能力结构的要求是不同的，认清自己现有的知识能力与未来职业要求的差距，就能找准努力的现有的知识能力与未来职业要求的差距，就能找准努力的方向，就能对症下药，提高效率。方向，就能对症下药，提高效率。这三问实际上都是为了让同学们了解自己，认识自己，这三问实际上都是为了让同学们了解自己，认识自己，这是做好人生规划的前提。这是做好人生规划的前提。成功的大学生涯规划的成功的大学生涯规划的成功的大学生涯规划的成功的大学生涯规划的7 7个步骤个步骤个步骤个步骤l产生规划意识产生规划意识l进行自我评估进行自我评估l确立目标确立目标l制定方案制定方案l执行计划执行计划l调整修正调整修正l收获成功收获成功l我们的目标：我们的目标：受教育、长才干、做贡献受教育、长才干、做贡献一个大学毕业生的来信一个大学毕业生的来信一个大学毕业生的来信一个大学毕业生的来信如果我的大学重新开始如果我的大学重新开始l学习，永远是最重要的事学习，永远是最重要的事l青春，拒绝任性和叛逆青春，拒绝任性和叛逆l爱情，顺其自然才是真爱情，顺其自然才是真 风雨送春归，飞雪迎春到。风雨送春归，飞雪迎春到。已是悬崖百丈冰，犹有花枝已是悬崖百丈冰，犹有花枝俏。俏也不争春，只把春来俏。俏也不争春，只把春来报。待到山花烂漫时，她在报。待到山花烂漫时，她在丛中笑。丛中笑。_毛泽东卜算子咏梅赏析：赏析：驿外断桥边，寂寞开无主。已是黄昏独自愁，更驿外断桥边，寂寞开无主。已是黄昏独自愁，更著风和雨。无意苦争春，一任群芳妒。零落成泥碾著风和雨。无意苦争春，一任群芳妒。零落成泥碾作尘，只有香如故。作尘，只有香如故。_陆游原词卜算子陆游原词卜算子咏梅咏梅 赏析：赏析：引言引言引言引言l应用及发展趋势：应用及发展趋势：l课程特点：概念性强、公式多、内容广、难学。课程特点：概念性强、公式多、内容广、难学。l误区：平时不烧香，临时抱佛脚。误区：平时不烧香，临时抱佛脚。l准则：学习不会成为遗憾。准则：学习不会成为遗憾。l态度：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。态度：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。l方法：耐心读、反复问、细致做。方法：耐心读、反复问、细致做。l分析思路分析思路:电磁关系电磁关系基本方程基本方程等效电路等效电路相量图相量图运运行特性行特性l纪律要求：纪律要求：绪论绪论学习方法学习方法所需基本知识所需基本知识意义意义课程内容课程内容绪论意义绪论意义电机：电机：与电能有关的能量转换机械，与电能有关的能量转换机械，是实现电能是实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制的电磁的生产、变换、传输、分配、使用和控制的电磁机械装置。机械装置。绪论意义绪论意义1.电能的生产、传输和分配电能的生产、传输和分配绪论意义绪论意义2.2.驱动生产机械和装备驱动生产机械和装备驱动生产机械和装备驱动生产机械和装备拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交拖动生产机械如金属切削、矿山机械、交通运输机械、起重机械、化工机械、农用机通运输机械、起重机械、化工机械、农用机械、电动工具、家用电器等械、电动工具、家用电器等绪论意义绪论意义3.控制系统和智能化装置的重要元件控制系统和智能化装置的重要元件绪论绪论课程内容课程内容1.电机分类电机分类动力类动力类控制电机控制电机变压器变压器直流电机直流电机旋转电机旋转电机电动机电动机发电机发电机异步电机异步电机同步电机同步电机电动机电动机发电机发电机电动机电动机发电机发电机自自动动控控制制系系统统中中的的执执行行元元件件、检检测测元元件件绪论绪论课程内容课程内容具有良好的起、制具有良好的起、制动性能，平滑调速。动性能，平滑调速。世界电力拖动研究的世界电力拖动研究的中心。逐渐取代直流中心。逐渐取代直流拖动拖动l电电电路电路导线、绝缘导线、绝缘l磁磁磁路磁路导磁材料：硅钢片等导磁材料：硅钢片等l力力结构件支撑：铸铁、钢板等结构件支撑：铸铁、钢板等绪论绪论课程内容课程内容3.3.电机的材料电机的材料电机的材料电机的材料绪论绪论基本知识基本知识电学、磁学和动力学原理的综合运用电学、磁学和动力学原理的综合运用l直流和交流电路分析原理直流和交流电路分析原理l磁路定律磁路定律l电磁关系电磁关系l电、磁和力的关系电、磁和力的关系l力学定律力学定律l能量转换和守恒定律能量转换和守恒定律l材料的特性材料的特性绪论绪论基本名词基本名词电流、电压、电阻；电流、电压、电阻；磁通磁通、磁场密度、磁场密度B、磁场强度磁场强度H、磁动势磁动势F；磁阻、磁导；磁阻、磁导；磁滞、涡流；磁滞、涡流；为弄清磁场强度为弄清磁场强度H的概念需讲明的几个物理量的概念需讲明的几个物理量（1）磁通密度或磁感应强度：磁通密度或磁感应强度：B=/A（T）；1T=1wb/m2采用磁力线（感应线）来描述磁场的空间分布，是一闭合线。如图示。（2）磁场强度）磁场强度H：只是一个辅助性的物理量，反应了磁场的源，A/m。（3）磁导率磁导率：=B/H亨/米；H/m绪论绪论电路分析电路分析交、直流电路分析交、直流电路分析l欧姆定律：欧姆定律：l基尔霍夫定律基尔霍夫定律：列回路方程时，首先规定正方向，然后选定某一方向环绕回路，凡正方向与环绕方向一致时取正号，反之取负号（一般取电动势与电流的方向一致）。如图可得电路方程式：即：即：绪论绪论电路分析电路分析绪论绪论磁路分析磁路分析l磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：l基尔霍夫定律：基尔霍夫定律：l1、全电流定律、全电流定律l用以描述电磁联系即：lHdl=iill注意：注意：式中电流符号由右手螺旋法则确定，如下图式中电流符号由右手螺旋法则确定，如下图可得：可得：电流电流磁场磁场i=1nii=i1+i2-i3绪论绪论电磁定律电磁定律2 2、电磁感应定律、电磁感应定律、电磁感应定律、电磁感应定律l2）电磁感应定律电磁感应定律（1831年法拉第发明）：l正方向的规定：正方向的规定：电流的正方向与电动势的正方向一致，电流方向与磁通方向符合右手螺旋法则，则电磁感应定律：l1）电磁感应现象：）电磁感应现象：2 2、电磁感应定律、电磁感应定律、电磁感应定律、电磁感应定律l若若N匝线圈中通过的磁通均为匝线圈中通过的磁通均为，则，则=N变压器电动势变压器电动势设=msintE=eT =-Nmcost =Emsin(t-90 0)有效值有效值 ：补充：补充：自感系数L=/i;e=-Ldi/dt互感系数M=21/i1;em2=-Mdi1/dt*运动电动势运动电动势运动电动势运动电动势如左图，设如左图，设N匝线圈在恒定的磁场中匝线圈在恒定的磁场中垂直垂直v沿右方向水平运动，有效长度为沿右方向水平运动，有效长度为l，则任意时刻穿过线圈的磁通为：则任意时刻穿过线圈的磁通为：注：注：B.v.e之间关系由右手定则（又称发电机定则）确定。之间关系由右手定则（又称发电机定则）确定。感应电动势即运动电动势为：感应电动势即运动电动势为：绪论绪论电、磁、力的关系电、磁、力的关系右手定则：右手定则：导体在磁场中运动产生电势导体在磁场中运动产生电势.eBvBfi左手定则：左手定则：载流导体在磁场中受到的载流导体在磁场中受到的电磁力。电磁力。绪论绪论力学定律力学定律l直线运动和旋转运动的动力学定律直线运动和旋转运动的动力学定律力和力和力矩的关系：力矩的关系：旋转运动：旋转运动：与功率关系与功率关系：Tem=p/:电机气隙磁场旋转角速度。电机气隙磁场旋转角速度。绪论绪论能量守恒能量守恒l输入能量输出能量损耗储备输入能量输出能量损耗储备绪论绪论材料特性材料特性l导电性、导磁性导电性、导磁性l磁化曲线、磁滞现象磁化曲线、磁滞现象HB01、上升曲线和下降曲线不上升曲线和下降曲线不重合；重合；2、剩磁、矫顽力。、剩磁、矫顽力。真空的磁导率：真空的磁导率：相对磁导率：相对磁导率：绪论材料特性绪论材料特性l饱和性饱和性l磁滞损耗、涡流损耗磁滞损耗、涡流损耗Bf（H）HBf（H）0绪论学习方法绪论学习方法l综合性综合性各种规律同时作用、多个物理量互相影响。各种规律同时作用、多个物理量互相影响。l实用性实用性主次之分，主次之分，具体条件作具体分析。具体条件作具体分析。