绪 论
电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作
原理进行电能的传递或机电能量转换的机械 。
一、电机在国民经济中的作用,
? 1,电能的生产、传输和分配中的主要设备
? 2,各种生产机械和装备的动力设备
? 3,自动控制系统中的重要元件
电机与拖动基础
图 0-1 简单的电力系统示意图
发电机 电动机 变压器 控制电机
就能量转换的功能来看
静止电机
（变压器）
旋转电机
按学科的不同
直流电机 交流电机
根据应用场合的要求和电源的不同
电机的分类
二,电机的分类,
由此，我们已经可以看出电机是任何一个国家基
础建设所必不可缺的进行电能的生产、传输和分
配中的主要设备。
三、电机中所用的主要材料,
已经知道电机是进行机电能量转换或讯号转换的
机械电磁装置，由此，电机中所用的材料无外乎,
1）导电材料：构成电机中的电路系统，为了减少损
耗，要求材料的电阻率小，常用的有紫铜和铝。
2）导磁材料：构成电机中的磁路系统，要求材料具
有较高的导磁率和较底的铁耗系数，常用硅钢片、
钢板和铸钢。
3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心间
的电气隔离，要求耐热好，介电性能高。
4）结构材料：使电机各个零件构成一个整体，要
求材料的机械强度好，加工方便，重量轻。
四、电机的发热,
任何机械装置工作了一段时间后，都会出现发热
的现象，我们已经学过了电工和大物，那么，很
显然，这是损耗的出现所导致的结果。
1,温升,电机的温度在工作了一段时间后不在上升
而达到某一稳定数值，此值和周围冷却介质温度
之差，我们称之为温升。
电机的温升不仅取决与损耗的大小和散热情况，
还与电机的工作方式有关,
定额：制造厂按国家标准的要求对电机的全
部电量和机械量的数值以及运行的持续时
间和顺序所做的规定称为电机的定额，
（既电机的工作方式）。
1）连续定额 2）短时定额 3）周期工作定额
五,电机的冷却,
电机的冷却快慢直接 决定了电机的寿命和额
定容量。
1）冷却介质：空气，氢气，水和油
2）冷却方式：外部冷却和内部冷却。现代
巨型电机均采用内部冷却方式。
六、电机的防护,
电机的防护方式有开启式、防护式、封闭式和
防爆式。
1）开启式：即电机的定子两端和端盖上都有很大
的通分口，散热好但只能在清洁、干净的环境
中使用。
2）防护式：机座下面有通风口，散热好，但不能
防止潮气和灰尘，适于在干燥的环境中使用。
3）封闭式：完全封闭，适用于任何环境中
4）防爆式：在封闭的基础上制成隔爆形式，机壳
有足够的强度。适用与易燃易爆的场合 。
七、研究电机时常用的基本定律,
1、全电流定律（安培环路定律）,
在磁场中沿任一闭和回路磁场强度的线积分等于穿过该
回路所有电流的代数和，即
∮ LH ?dl=∑I
其中电流的正方向与闭合回路的正方向满足右手定则。
2、电磁感应定律,
在我们回顾的所有定律中这将是最重要的一个, 简单的
说电磁感应定律就是变化的电场附近会产生变化的磁场，
而变化的磁场附近会产生变化的电场。
定义：无论何种原因使的与闭合线圈交链的
磁链 ψ随着时间 T变化时, 线圈中将会
产生感应电动势 e
分类：根据原因的不同, 感应电动势可分为以
下两类,
1） 切割 （ 运动 ） 电动势,指线圈不动, 跨接在
线圈上的导体运动, 使得穿过线圈的磁通随着
时间的变化而变化 。 此时的 e叫做切割电动势
e=Blv,方向由右手定则判定 。
dt
dN
dt
de ????? ?
2） 变压器电动势,指线圈不变, 穿过线
圈的磁通 Ф发生变化, 这样在线圈内将
产生感应电动势, 其大小与线圈的匝数
和磁通变化率成正比, 方向由楞次定律
决定,
dt
d
Ne
?
??
3.电磁力定律,
载流导体在磁场中要受到力的作用，方
向
用左手定则判定。
f=Bil
在旋转电机中，作用在转子载流导体上
的电磁力将使转子受到一个力矩，我们
称之为电磁转矩。电磁转矩是电机实现
机电能量转换的重要物理量。
4.回顾右手定则，左手定则、磁感应强度
（磁通密度） B,和磁通 Ф,
5.电路定律,
1）欧姆定律,u=iR
2)基尔霍夫第一定律（电流定律）,
∑i=0
3)基尔霍夫第二定律（电压定律）,
在电路中，对任一回路，沿回路环绕一周，
回路内所有电动势的代数和等于所有电压
降的代数和，即,
∑e= ∑u
6.磁路及磁路定律,
无论是静止的电机还是旋转的电机，都必须以电磁场作为
其耦合场，换句话说，磁场是电机必不可缺的工作环境。
电流在它周围的空间建立磁场，磁场的分布我们常用一些
闭合线（磁力线）来描述,
电路：电流流过的路径我们称之为电路。
磁路：磁力线所经过的路径称为磁路。
磁路的材料不同，其导磁性能也不同。
铁磁材料的特点,
（ 1）磁导率随着外加磁场的变化而发生相应的变化,存在
磁饱和现象 。
（ 2）在交变磁场的作用下，存在磁滞和涡流现象，在铁磁
物质内产生能量损耗，即铁耗。
1）磁路的欧姆定律,
考虑到磁路和电路在分析思路上基本一直，所以
我们在分析磁路时，可以将全电流定律应用到磁路
中来。如图所示，截面相等的无分支闭和磁路上，
则有,
∮ LH ?dl=∑I =Hl=Ni
因为 B=μH=,即 于是,
A
?
NiAl ???
m
m
F
R
F
Al
Ni
?????
?/
即磁路中的磁通 Φ等于作用在该磁路上的磁动势 F
除以磁路的磁阻 Rm或乘以磁导,这就是磁 路的
欧姆定律。
2）磁路的基尔霍夫第一定律
于是如图所示,
3）磁路的基尔霍夫第二定律
磁路和电路在这里有所不同，在磁路中，构成磁路的
各个部分的材料和截面会有所不同，这样在分析时，我
们要将磁路进行分段，每段有相同的材料和截面，即 B
和 μ要相同。则
m?
0???
0321 ??????
? ? ? ? ? ?????? mRFNiHldlH
注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律
上有一一对应的关系，但是，磁路和电路仍
有本质的区别,
1） 电路中可以有电动势而无电流，磁路中有
磁动势必有磁通
2）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通
下，磁路中无损耗
3）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁
通外还必须考虑到漏磁通的影响
4）电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而
由于铁磁材料构成的磁路中，磁导率是随着
磁密而变化的，所以磁导率不是一个常数。
八、能量守恒定律,
物理中的能量守恒定律在这里同样使用,
稳态运行时,
九、本课程的任务,
电机学是电气工程及其自动化、自动化专业的主
要技术基础课。是为了为以后的专业课的学习打
下准备和基础。所以，学好电机学对后面的专业
课的学习是至关重要的，并为今后从事专业方面
的工作打下坚实的基础。
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电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作
原理进行电能的传递或机电能量转换的机械 。
一、电机在国民经济中的作用,
? 1,电能的生产、传输和分配中的主要设备
? 2,各种生产机械和装备的动力设备
? 3,自动控制系统中的重要元件
电机与拖动基础
图 0-1 简单的电力系统示意图
发电机 电动机 变压器 控制电机
就能量转换的功能来看
静止电机
（变压器）
旋转电机
按学科的不同
直流电机 交流电机
根据应用场合的要求和电源的不同
电机的分类
二,电机的分类,
由此，我们已经可以看出电机是任何一个国家基
础建设所必不可缺的进行电能的生产、传输和分
配中的主要设备。
三、电机中所用的主要材料,
已经知道电机是进行机电能量转换或讯号转换的
机械电磁装置，由此，电机中所用的材料无外乎,
1）导电材料：构成电机中的电路系统，为了减少损
耗，要求材料的电阻率小，常用的有紫铜和铝。
2）导磁材料：构成电机中的磁路系统，要求材料具
有较高的导磁率和较底的铁耗系数，常用硅钢片、
钢板和铸钢。
3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心间
的电气隔离，要求耐热好，介电性能高。
4）结构材料：使电机各个零件构成一个整体，要
求材料的机械强度好，加工方便，重量轻。
四、电机的发热,
任何机械装置工作了一段时间后，都会出现发热
的现象，我们已经学过了电工和大物，那么，很
显然，这是损耗的出现所导致的结果。
1,温升,电机的温度在工作了一段时间后不在上升
而达到某一稳定数值，此值和周围冷却介质温度
之差，我们称之为温升。
电机的温升不仅取决与损耗的大小和散热情况，
还与电机的工作方式有关,
定额：制造厂按国家标准的要求对电机的全
部电量和机械量的数值以及运行的持续时
间和顺序所做的规定称为电机的定额，
（既电机的工作方式）。
1）连续定额 2）短时定额 3）周期工作定额
五,电机的冷却,
电机的冷却快慢直接 决定了电机的寿命和额
定容量。
1）冷却介质：空气，氢气，水和油
2）冷却方式：外部冷却和内部冷却。现代
巨型电机均采用内部冷却方式。
六、电机的防护,
电机的防护方式有开启式、防护式、封闭式和
防爆式。
1）开启式：即电机的定子两端和端盖上都有很大
的通分口，散热好但只能在清洁、干净的环境
中使用。
2）防护式：机座下面有通风口，散热好，但不能
防止潮气和灰尘，适于在干燥的环境中使用。
3）封闭式：完全封闭，适用于任何环境中
4）防爆式：在封闭的基础上制成隔爆形式，机壳
有足够的强度。适用与易燃易爆的场合 。
七、研究电机时常用的基本定律,
1、全电流定律（安培环路定律）,
在磁场中沿任一闭和回路磁场强度的线积分等于穿过该
回路所有电流的代数和，即
∮ LH ?dl=∑I
其中电流的正方向与闭合回路的正方向满足右手定则。
2、电磁感应定律,
在我们回顾的所有定律中这将是最重要的一个, 简单的
说电磁感应定律就是变化的电场附近会产生变化的磁场，
而变化的磁场附近会产生变化的电场。
定义：无论何种原因使的与闭合线圈交链的
磁链 ψ随着时间 T变化时, 线圈中将会
产生感应电动势 e
分类：根据原因的不同, 感应电动势可分为以
下两类,
1） 切割 （ 运动 ） 电动势,指线圈不动, 跨接在
线圈上的导体运动, 使得穿过线圈的磁通随着
时间的变化而变化 。 此时的 e叫做切割电动势
e=Blv,方向由右手定则判定 。
dt
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2） 变压器电动势,指线圈不变, 穿过线
圈的磁通 Ф发生变化, 这样在线圈内将
产生感应电动势, 其大小与线圈的匝数
和磁通变化率成正比, 方向由楞次定律
决定,
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3.电磁力定律,
载流导体在磁场中要受到力的作用，方
向
用左手定则判定。
f=Bil
在旋转电机中，作用在转子载流导体上
的电磁力将使转子受到一个力矩，我们
称之为电磁转矩。电磁转矩是电机实现
机电能量转换的重要物理量。
4.回顾右手定则，左手定则、磁感应强度
（磁通密度） B,和磁通 Ф,
5.电路定律,
1）欧姆定律,u=iR
2)基尔霍夫第一定律（电流定律）,
∑i=0
3)基尔霍夫第二定律（电压定律）,
在电路中，对任一回路，沿回路环绕一周，
回路内所有电动势的代数和等于所有电压
降的代数和，即,
∑e= ∑u
6.磁路及磁路定律,
无论是静止的电机还是旋转的电机，都必须以电磁场作为
其耦合场，换句话说，磁场是电机必不可缺的工作环境。
电流在它周围的空间建立磁场，磁场的分布我们常用一些
闭合线（磁力线）来描述,
电路：电流流过的路径我们称之为电路。
磁路：磁力线所经过的路径称为磁路。
磁路的材料不同，其导磁性能也不同。
铁磁材料的特点,
（ 1）磁导率随着外加磁场的变化而发生相应的变化,存在
磁饱和现象 。
（ 2）在交变磁场的作用下，存在磁滞和涡流现象，在铁磁
物质内产生能量损耗，即铁耗。
1）磁路的欧姆定律,
考虑到磁路和电路在分析思路上基本一直，所以
我们在分析磁路时，可以将全电流定律应用到磁路
中来。如图所示，截面相等的无分支闭和磁路上，
则有,
∮ LH ?dl=∑I =Hl=Ni
因为 B=μH=,即 于是,
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即磁路中的磁通 Φ等于作用在该磁路上的磁动势 F
除以磁路的磁阻 Rm或乘以磁导,这就是磁 路的
欧姆定律。
2）磁路的基尔霍夫第一定律
于是如图所示,
3）磁路的基尔霍夫第二定律
磁路和电路在这里有所不同，在磁路中，构成磁路的
各个部分的材料和截面会有所不同，这样在分析时，我
们要将磁路进行分段，每段有相同的材料和截面，即 B
和 μ要相同。则
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注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律
上有一一对应的关系，但是，磁路和电路仍
有本质的区别,
1） 电路中可以有电动势而无电流，磁路中有
磁动势必有磁通
2）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通
下，磁路中无损耗
3）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁
通外还必须考虑到漏磁通的影响
4）电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而
由于铁磁材料构成的磁路中，磁导率是随着
磁密而变化的，所以磁导率不是一个常数。
八、能量守恒定律,
物理中的能量守恒定律在这里同样使用,
稳态运行时,
九、本课程的任务,
电机学是电气工程及其自动化、自动化专业的主
要技术基础课。是为了为以后的专业课的学习打
下准备和基础。所以，学好电机学对后面的专业
课的学习是至关重要的，并为今后从事专业方面
的工作打下坚实的基础。
??? pPP 21
