杭州電子科技大學(xué)《電機(jī)學(xué)》本課程的性質(zhì)（課程地位）課程目標(biāo)工程知識(shí)：直流電機(jī)、變壓器、交流繞組、同步電機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)等基本原理；分析問(wèn)題的能力：識(shí)別電機(jī)類型并準(zhǔn)確描述其原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究能分析其基本問(wèn)題并獲得有效結(jié)論；設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)能力：設(shè)計(jì)電機(jī)控制方案并體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)；研究能力：理解與設(shè)計(jì)電機(jī)控制電路，實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析處理，獲得正確研究結(jié)果；使用現(xiàn)代工具：學(xué)會(huì)使用電源、示波器、萬(wàn)用表等實(shí)驗(yàn)工具，能判斷測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性。本課程的主要內(nèi)容緒論直流電機(jī)原理他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速變壓器交流繞組的共性問(wèn)題同步電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)原理異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)本課程的實(shí)驗(yàn)要求他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與制動(dòng)實(shí)驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與制動(dòng)實(shí)驗(yàn)本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的學(xué)時(shí)安排課內(nèi)總學(xué)時(shí)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)64568課外學(xué)時(shí)：線上學(xué)習(xí)（計(jì)入平時(shí)成績(jī)）本課程的考核方式平時(shí)成績(jī)（30%）

課堂表現(xiàn)、作業(yè)、線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)、線上考試、學(xué)習(xí)筆記、回帖/發(fā)帖實(shí)驗(yàn)成績(jī)（10%）

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收、實(shí)驗(yàn)報(bào)告期末考試（60%）本課程的教學(xué)資源教材：《電機(jī)學(xué)》自編講義教學(xué)視頻和PPT：

浙江省高等學(xué)校在線開(kāi)放課程共享平臺(tái)

登錄賬號(hào)：HDU_學(xué)號(hào)，大寫字母（可能小寫字母）、下劃線、無(wú)空格

登錄密碼：身份證上的年月日8位數(shù)字

在共享平臺(tái)上：觀看視頻、提交作業(yè)、線上測(cè)驗(yàn)、線上考試、

學(xué)習(xí)筆記、回帖/發(fā)帖本課程的教學(xué)資源教學(xué)參考書1、湯蘊(yùn)璆等，《電機(jī)學(xué)》（第5版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20142、顧繩谷，《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》上、下冊(cè)（第5版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20163、海老原大樹(shù)主編，王益全等譯，《電動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》。北京：科學(xué)出版社，20054、StephenJ.Chapman，《ElectricMachineryFundamentals》

（5thEdition）。McGraw-HillEducation，20115、A.E.Fitzgerald等，《ElectricMachinery》（6thEdition）

McGraw-HillEducation，2003網(wǎng)絡(luò)資源：鵬芃科藝

/杭州電子科技大學(xué)《電機(jī)學(xué)》自動(dòng)化學(xué)院1.3課程的基礎(chǔ)知識(shí)1.3.1電機(jī)學(xué)的基本概念電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的規(guī)定：電機(jī)的轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，而按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)。電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極中心線與定子的磁極中心線之間的夾角，單位為度(°)或者弧度(rad)。1.角位置

電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極中心線相對(duì)于定子的磁極中心線之間的旋轉(zhuǎn)角速度。單位為度/秒(°/s)和弧度/秒(rad/s)。2.角速度

rad/s和r/min之間的換算關(guān)系采用很難直觀地理解電機(jī)的轉(zhuǎn)速情況。常采用轉(zhuǎn)/分(r/min)作為電機(jī)轉(zhuǎn)速的單位，并用表示。電機(jī)轉(zhuǎn)子上單根導(dǎo)體所受到的電磁轉(zhuǎn)矩單位為牛米(N.m)，單根導(dǎo)體所受到的電磁力，導(dǎo)體到轉(zhuǎn)子中心的距離。3.轉(zhuǎn)矩

電機(jī)轉(zhuǎn)子繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子慣性的量度。4.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直接關(guān)系到電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能：細(xì)而長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，具有良好的加、減速性能；粗而短的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，具有良好的穩(wěn)速性能。5.功

在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)子所做的功式中，為轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)子所做的功，單位為焦耳()。當(dāng)轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，功的計(jì)算6.功率P

在電機(jī)學(xué)中，功率是電機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。單位為焦耳/秒(J/s)或者瓦(W)。包括電功率和機(jī)械功率。

從電功率的角度，以直流電動(dòng)機(jī)為例，式中，為直流電動(dòng)機(jī)的供電電壓，為直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流。從機(jī)械功率的角度，機(jī)械功率的計(jì)算或者表示為磁感應(yīng)強(qiáng)度，也稱磁通密度或者磁密，是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，單位為特斯拉(T)。7.磁感應(yīng)強(qiáng)度iB(a)螺線管磁力線(b)單根導(dǎo)體磁力線iB用磁感應(yīng)強(qiáng)度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱：磁感應(yīng)強(qiáng)度越大表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小表示磁場(chǎng)越弱。通常用磁力線的多少描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁力線是無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線。8.磁通通過(guò)磁場(chǎng)中某一面積的磁力線的數(shù)量稱為通過(guò)該面積的磁通量，也稱磁通。單位為韋伯(Wb)。若磁力線在某一平面上均勻分布，并且磁力線與該平面垂直，9.磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)基本量，單位為安培/米(A/m)。磁場(chǎng)強(qiáng)度與介質(zhì)無(wú)關(guān)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度與物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率有關(guān)。磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系10.磁動(dòng)勢(shì)

磁動(dòng)勢(shì)(Magneto-motiveforce，MMF)是電流流過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生磁通量的勢(shì)力，是用來(lái)度量磁場(chǎng)的一種量。類似于電場(chǎng)中的電動(dòng)勢(shì)。磁動(dòng)勢(shì)也稱為磁通勢(shì)或者磁勢(shì)，單位為安培(A)。(1)

其中為磁通，為磁阻。(2)

其中為匝數(shù)，為電流。(3)

其中為磁場(chǎng)強(qiáng)度，為磁路的長(zhǎng)度。1.3.2電路基本定律1.基爾霍夫電流定律

電路中流入任意節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。2.基爾霍夫電壓定律電路中任意一條閉合回路電壓的代數(shù)和等于零。1.3.3磁路基本定律

1.磁路歐姆定律磁阻的計(jì)算與電阻計(jì)算公式表述形式相似，磁阻的大小與磁路的長(zhǎng)度成正比，與材料的磁導(dǎo)率和磁路的截面積成反比。根據(jù)可得2.磁路基爾霍夫定律變壓器一相繞組及其等效磁路磁通方程式磁動(dòng)勢(shì)回路方程式電路和磁路的類比電路磁路電動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)電流磁通電阻磁阻歐姆定律歐姆定律節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)回路回路電場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度磁路與電路在形式上具有很多的相似之處，但是它們之間卻存在著本質(zhì)的區(qū)別。電流的流動(dòng)是真實(shí)的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，而鐵磁材料的磁化是鐵磁材料內(nèi)部磁疇的轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一個(gè)附加的磁場(chǎng)。當(dāng)電流流過(guò)電阻會(huì)引起能量的損耗，而恒定的磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)磁阻不會(huì)產(chǎn)生任何形式的能量損耗，而只是表示有能量?jī)?chǔ)存在該磁阻表示的磁路段中。1.3.4電磁學(xué)基本定律1.安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理也稱為全電流定律，是電生磁的基本定律。在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線積分等于該閉合路徑所包圍的各個(gè)電流的代數(shù)和。假定閉合磁力線是由匝線圈電流產(chǎn)生的，且沿閉合磁力線上的磁場(chǎng)強(qiáng)度處處相等。2.電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律是由法拉第提出，也稱法拉第電磁感應(yīng)定律，是描述磁生電的基本定律。交變的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，并在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(Electro-motiveforce,EMF)，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電機(jī)學(xué)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以分為兩種，即變壓器電動(dòng)勢(shì)和運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)(也稱為切割電動(dòng)勢(shì)或者速度電動(dòng)勢(shì))。變壓器電動(dòng)勢(shì)是由交變的磁場(chǎng)在線圈中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，而運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)是導(dǎo)體切割磁力線而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。變壓器電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算螺線管的電流正方向與磁通的正方向符合右手螺旋定則。運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算在磁場(chǎng)中，若導(dǎo)線中通過(guò)的電流為，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，假設(shè)磁場(chǎng)在空間的分布均勻且不隨時(shí)間變化，則導(dǎo)體所受電磁力的大小為

3.電磁力的計(jì)算

1.3.5鐵磁材料及其特性附加磁場(chǎng)外磁場(chǎng)鐵磁材料一般采用鐵或者鐵與鈷、鎢、鎳和鋁等組成的合金材料。采用鐵磁材料的目的是加強(qiáng)電機(jī)的磁場(chǎng)，提高電機(jī)的運(yùn)行效率。B1<B2iB1iB21.鐵磁材料的曲線

鐵磁材料除了具有高的磁導(dǎo)率，還存在飽和和磁滯現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)反復(fù)的磁化過(guò)程，最后穩(wěn)定在一個(gè)閉合曲線上，這個(gè)閉合曲線稱為磁滯回線。磁化曲線和磁滯回線是鐵磁材料分類和選用的主要依據(jù)。按照磁滯回線形狀的不同，磁性材料分為軟磁性材料和硬磁性材料。軟磁材料：磁滯回線狹長(zhǎng)，矯頑力、剩磁和磁滯損耗均較小，

是制造變壓器、電機(jī)和交流磁鐵的主要材料。硬磁材料：磁滯回線較寬，矯頑力大、剩磁強(qiáng)，

可用來(lái)制造永磁體。2.鐵心損耗鐵心損耗：鐵磁材料存在于交變或脈動(dòng)磁場(chǎng)中產(chǎn)生的功率損耗，

也稱為鐵耗或者磁芯損耗，鐵心損耗以熱的形式表現(xiàn)。鐵心損耗分為磁滯損耗和渦流損耗兩部分。磁滯損耗：當(dāng)鐵磁材料受到交變磁場(chǎng)的作用被反復(fù)磁化后，

其內(nèi)部的磁疇將相互間不斷地摩擦而引起鐵心發(fā)熱。為磁滯損耗系數(shù)，為交變磁場(chǎng)的頻率，為最大磁通密度，為鐵心的體積，