電機學在講什麼？

為什麼感覺電機學這門課程這麼難學？感覺很沒有條理？一般教材都是講直流電機同步非同步電機變壓器還有繞組那塊完全不懂。。

沒條件系統回答這個問題，但想聊一點感受。

我也覺得電機學是電氣本科最難的專業基礎課。當年修這門課，先後買了五本中英文教材一起看，因為對教材不滿意，覺得理解得不暢快。

現在回想起來，感覺這塊兒的教學有兩方面問題。

一是動手的環節不夠。我印象很深的是，當年買的五本教材里，只有一本清華出版社的，有比較豐富的真實電機解剖照片。至少我個人，是在看了那照片之後，才確信知道繞組什麼樣子、怎麼連的。大部分教材，描述繞組的圖已經高度符號化，不給人直觀概念。不信看到這裡的人回憶一下，當年你知不知道那些線在槽與槽之間怎麼彎過去的。這方面我感覺這幾年好學校都在改進，軟體模擬大作業、配套實驗逐漸豐富。當然由於課程容量有限，有時實驗只能放到另外的課，甚至選修課里。

另一個問題就是，這部分知識已經高度成熟系統化，很多教材、課程，就是在完成知識組織呈現，簡言之，就是告訴學生結果：電機是這麼建模的，這麼繞線的，有這樣的性質。但對於電機這種非常需要理解的課，光告訴結果是不夠的，更需要輔助學生去思考，為什麼要研究這些東西，為什麼有這麼些結果。在引導學生髮現知識這方面，我感覺傳統電機課的教學體系是很薄弱的。一個不知所以然的人，往往會覺得，電機學真複雜。而明白了來龍去脈的人就會知道，那些知識明明就是努力把複雜問題簡單化的成果：一個那麼複雜的機器，那麼複雜的電磁場環境，主要特性用幾個電路、畫幾個相量、加減乘除就大概就講清了。

初學者只有靠自己多投入，去彌補這些不足。電機是硬課，你若問我怎麼學，我只能說，多考慮實物多動手，多理解來龍去脈和目的，最關鍵的，多花時間。這門課需要按學分的1.5倍以上去投入。比較高的境界，就是假想自己現在要去對一種叫電機的東西建模，想想你會怎麼辦。然後自己一點點重新構建起那些主要知識。但也不要心急，一步到位對大多數人不太現實。隨著學習工作逐漸深入，部分內容要反覆學很多次的。

其實這門課雖然磁場電場繞組亂七八糟，但是你如果認真鑽進去研究你會發現還是非常具有邏輯思維的。很多時候可以抽象成數學問題，只要你數學功底夠好，給你一個直流電機的機械特性方程，你什麼結論都不用記了，直接在公式里看。什麼啟動制動調速，再數形結合，其實很清晰明白。我再舉一個交流電機統一理論的例子，那個圓形旋轉磁場的推理也是非常有邏輯性，從一個線圈到多個線圈，再到線圈組，完全是通過嚴密的邏輯一步一步數學推導出來的，包括一步非常漂亮的和差化積（還是積化和差來著記得不是特別清楚了），最後能推出結果。

所以個人覺得這門課還是很有意思的，前提是你的數學基本功一定要紮實，包括複變函數的知識，相量圖要熟練掌握。這種處處貫穿著數學邏輯的課我就覺得很有意思，很值得推敲。你看現在最吃香的行業都是和數學邏輯緊密相關的，比如大數據計算機。而像生化環材這種偏重知識積累和實驗的專業就一般（我不是這些專業的，只是個人看法，一家之言）。所以建議題主好好鑽研進去，一通百通，而如果電機學這門課學不好，做為一名電氣學生後面可能就有苦頭吃了……

電機學（也有叫電機與拖動基礎的，這門課我拿了89，雞兒老師壓分，為了不寫高分情況說明，乾脆一個90分的都不給）這門課主要就是介紹不同的電機的機械結構，以及應用場合，工作原理，以及控制問題

這就涉及到了直流電機，交流電機，變壓器（至於為什麼變壓器也是電機，過會就知道了），以及步進電機的相關理論。

總得來說，其實只涉及了機械結構與原理+控制理論兩部分的內容。

1:機械結構與系統原理

想要認識電機的工作原理，那就必須從其機械結構和系統組成說起，直流電機為什麼要有電刷？為什麼要有換向器？變壓器為什麼也是電機？通過書本以及簡單的電磁學理論我們就可以知道，直流電機在繞組內電流方向是發生變化的，因此需要換向器使輸出的電流方向統一，而電刷就是鏈接換向器和外接電路的「橋樑」。你還會發現交流電機本質上就是變壓器，或者說兩者的工作方式甚至與機械結構都太相似了。

2:控制

我們利用電機，無非是為了達到以下三中目的

A:利用電機帶動負載達到期望的速度(當然也有控制加速度和距離的，屬於同一類問題)

B：利用電機帶動負載克服一定的力(或力矩)

C：利用電機帶動負載轉一定的角度

這就分別涉及到直流電機、交流電機的機械特性曲線以及速度特性曲線，而轉動角度的問題一般由步進電機完成（當然並不是說除了步進電機以外的電機不能實現角度轉動，只是其他類型的電機需要外部機械結構的幫助，這無疑增加了系統複雜度和遲滯發生的可能，而利用步進電機是方便快捷的）

要控制速度，就得看速度特性，我們會發現無非就是勵磁繞組磁場大小（其實是控制勵磁繞組電壓），線圈繞組電阻以及外接電壓。為什麼電流不能控制呢？從公式中我們也能知道，因為大電流意味著幾何速度增長的功耗，功耗一大，電機就燒。

要控制力矩，就得看機械特性曲線（這一部分留作課後作業，因為我自己也記得不太清楚了）

至於角度控制，這通常是容易的，困難的是如何不使用步進電機進行控制（至於為什麼，我們過會再說）以及如何實現角度的平穩、無誤差、快速的控制，包括檢測，變送等環節的設計，這一部分將在《運動控制系統》以及《感測器原理》這兩門課當中學習。

——————————————————————————————————————————————————————

了解了其機械結構，工作原理以及控制模式，才能開始應用。直流電機控制簡單，但由於電刷的存在壽命不長，作用於負載不太大的場合，並且正在逐步被無刷直流電機取代。交流電機因為其轉矩大的優點正在被逐步的廣泛應用(順帶一提，你家的電動汽車就是交流電機驅動的)。步進電機及基於其原理設計的新型電機正在逐步行用於MEMS(微電機系統)，機器人，sop(片上系統)，特種感測器等新興領域。

以上就是電機學介紹的內容，短短一千多字即可概括，但是具體的學習還得從書本和實踐入手，買個小型電機，自己搭個調壓電路，根據書上的公式研究研究，既有趣，還直觀明了。

呵呵，這個題目有意思。

作為電氣工程畢業的人，很理解第一次上電機課程的痛苦。

也理解畢業後對電機課程不理解的抱怨。

電機得基礎，有兩部分，第一電路，第二電磁學。

電路，作為電氣工程的一個入門基礎學科，我個人認為國內的課本又點太深，不適合面相剛剛畢業的高中學生。沒有學好的同學可以看看引進國外的電路原理第七版pdf，網上有鏈接。

電磁學就算了，可能大部分學生聽了學長的話也不會去選這門學科，有點可惜。

在說說電機學再本課程的地位：第一們電氣工程的專業課，是學習電力系統的基礎。雖然電力系統的一些基礎還是電路，但是只要進行一些深入的理解，不可能避開同步電機。同步電機得學習也是電機學的重點難點。

電機學分為變壓器與旋轉電機。電機學綜合了電學，磁學，力學。特別是磁學的分析，足以讓對對電氣工程有濃厚興趣的工科男轉專業，再加上國內課本遍的不像高中課本那樣通俗易懂，缺少插圖，所以就。。。。當然我也沒有資格去評價各大高校遍的課本，只能說不適合我這個二本院校的人的口味，特別是清華大學的電機學，翻了幾遍沒有任何效果。

我最開始的學習方法是，反正電機學到最後都會綜合成一個電路，那我就不管電磁學與力學，記住電路就得了

變壓器就不說了，對電氣不感興趣的話也不會選擇電氣工程。雖然有一些不好理解的地方，但是相信對變壓器本質的理解不會差太遠。

旋轉電機分為直流電機與交流電力。交流電機分為同步非同步，同步是同步發電機，非同步是非同步電動機。

如果你的目標只是學校的考試，或者註冊電氣的基礎考試，多看看題目怎麼考的，多理解一下答案，只看電路部分就可以，完全沒必要去動磁學部分。

直流電機我後來就沒有管他，因為用的很少，考試的話多理解答案就行了

非同步電動機暫時沒有看，即使看也只是看非同步電動機的電氣特性部分，因為電動機都是掛在負荷低壓端，如果電力系統發生短路或者不平衡就會造成端電壓的降低。

同步發電機，我想說的是它力學部分對於電氣專業要求很低，即源動力與電磁力的增大於變小，對應與旋轉轉子就是加速減速，對於電網頻率升高降低。

電磁學部分，如果從三相定子看去，直流的轉子會產生一個旋轉的運動磁場，很難去分析。但是如果從轉子看去即轉子不動，三相定子在轉子上會形成一個與轉子上的勵磁繞組磁場作用完全相反的繞組，就像是變壓器的二次繞組。

即轉子的勵磁繞組是變壓器的一次繞組，在轉子上有一個虛擬的二次繞組，跟變壓器的二次繞組一樣。不同的是變壓器的是交流，這裡兩個繞組是直流。虛擬繞組通過旋轉，蔣動能轉換成定子繞組的三相交流電。

電氣特性需要認真的看，因為在電力系統裡邊很重要。當然如果只是單純的看電機學，你根本無法理解電機的電氣特性如何應用。

電機作為電力系統的一個原件，單獨拉出來講解，本來就違背了一個學習的規律，再加上電力系統的老師不講同步電機的話，相信同學們對電力系統也會失去興趣的，惡性循環呀。

推薦學習的方法：先看看電機學的電路部分，磁部分的話盡量看，看不同就算了，不要硬幹，積極性會這被頓兵搓銳。這樣的話，電氣特性也不會有太深的理解。沒有推薦的課本，我用的清華大學的，不太推薦