转自：广东水利电力职业技术学院 陈吉芳
“电机学”、“电机及拖动”、“电机应用技术基础”等是电类专业重要的专业基础课，这些课程的核心内容都是电机。而“电机”难教、难学又是许多师生的共同感慨。这是因为电机既有空间概念，又有时间概念；既有电、磁的专业知识，又有机械知识……电机的种类繁多，既有自流电机，又有交流电机；既有同步电机，又有异步电机；既有发电机，又有电动机……学生要掌握这此电机的结构、工作原理和运行分析等内容确实有一定的难度。笔者在多年的电机教学中体会到：若能运用“类比法”进行教学，则易收到满意的效果。下而就从分析各种电机的结构及工作原理入手，谈一下笔者是如何运用“类比法”进行教学的。
深刻理解各种电机如自流发电机、自流电动机、异步电动机、同步发电机、同步电动机等的结构和工作原理是电机教学中的一个重点内容。很多学生觉得的单独学习一两种电机的结构和工作原理时井不难，但若要他们比较各种电机工作原理的异同时就难了。因为这些复杂的内容分布在电机教学的各个章节中，他们对此不能够科学地进行梳理和贯穿，从而清晰地理解和把握这些知识。
自流电机的主要结构有定子主磁极、转子电枢、电刷装置和换向器等。直流电机工作时定子主磁极通入直流电以产生主磁场。电刷装置和换向器用来实现机械整流(即把交流电变换为直流电或把直流电变换为交流电)。而转子电枢则是直流电机的核心，作为发电机运行时，转子电枢绕组中产生交流电动势，通过电刷装置和换向器把交流电变换为直流电输出；作为电动机运行时，转子电枢绕组通入自流电，它在定子主磁场作用下产生电磁转矩而运动。在分析这两种电机的工作原理时，笔者采用了“类比法”.将这两种电机的工作原理作了以下的归纳和类比，如下表1：
表1 直流电动机与直流发电机的对比
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名称 |
工作原理 |
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直流电动机 |
定子绕组通电(直)，转子电枢绕组通电(直)—转子转动 |
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交流发电机 |
定子绕组通电(直)，原动机拖动—转子发电 |
注：括写中的“直”指“直流电”
通过类比，同学们不仅可以很好地理解直流发电机和直流电动机工作的条件，比较出两者工作原理的异同，还加深了对直流电机结构的理解。
异步电动机的主要结构有定子、转子和气隙。定子中的三相对称绕组通入三相对称交流电产生旋转磁场。转子的主要作用是产生感应电流，形成电磁转矩，以实现机电能量的转换。异步电动机的工作原理是电磁感应定律和电磁力定律的综合运用，但实际分析起来也并非易事。学生对这部分知识也较难理解。在教学中，笔者先运用右手螺旋定则、右手定则说明转子绕组产生感应电流的原理，再由左手定则判断转子绕组所受的电磁力，分析电磁转矩产生的过程。通过详细分析异步电动机的工作原理后，再把异步电动机的工作原理简单归纳为：定子绕组通电(交流电)分转子转动。最后与直流电动机的工作原理作类比：如下表2，.这样学生就可一目了然地比较出这两种电动机工作原理的异同了。
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名称 |
工作原理 |
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直流电动机 |
定子绕组通电(直)，转子电枢绕组通电(直)—转子转动 |
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交流发电机 |
定子绕组通电(交)—转子转动 |
注：括号中的“直”指“直流电”，“交”指“交流电”。
在讲到同步发电机和同步电动机的下作原理时，笔者同样采用了“类比法”。同步电动机的主要结构同样有定子、转子和气隙。与异步电动机不同的是，同步电动机的气隙中的旋转磁场是由转子中的励磁绕组通入直流电，再被原动机(汽轮机或水轮机)拖动而产生的。同步发电机的工作原理是右手定则的运用，比起异步电动机要简单一些。不过，同步电动机的工作原理与异步电动机相比，就有较大的差别了。下面对同步发电机和同步电动机以及所学过的其它电机的工作原理作简单的归纳和列表类比，如下表3：
表3 各种旋转电机的比较
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名称 |
工作原理 |
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直流电动机 |
定子绕组通电（直），转子电枢绕组通电（直）—转子转动 |
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直流发电机 |
定子绕组通电（直），原动机托动—转子发电 |
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异步电动机 |
定子绕组通电（交），—转子转动 |
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同步发电机 |
转子绕子通电（直），原动机托动—定子发电 |
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同步电动机 |
定子绕组通电（交），转子绕组通电（直），电动机起动后—转子转动 | >
注：括号中的“直”指“直流电”，“交”指“交流电”。
我们知道，各种旋转电机的主要结构是相同的，都是由定子、转子和气隙组成。但从表3可以看出，电机类型不同、各部分所起的作用也不同。如直流电机定子绕组通入的是直流电，而异步电动机和同步电动机的定子绕组通入的是交流电。无论是直流发电机还是同步发电机，要发电必须要有原动机的拖动。但直流发电机是定子绕组通电(直)、转子绕组发电(直)，而同步发电机则是转子绕组通电(直)、定子发电(交)。同步电动机与异步电动机相比，其中一个区别在于同步电动机在转子中通入了自流电，而这正是同步电动机过激运行时可向电网输送感性无功功率，从而改善电网功率因数的原因；区别之二在于同步电动机无起动转矩，必须有合适的起动方法帮助其起动。这样，通过列表类比，同学们便可以比较出各种电机工作原理的异同，从而达到深刻理解的目的。
其实，在电机教学的许多方面均可以采用“类比法”。异步电动机的等效电路可与变压器的等效电路作类比；同步发电机的并联运行可与变压器的并联运行作类比；同步电动机的V形曲线可与同步发电机的V形曲线作类比；异步电动机的起动、调速和制动均可与直流电动机的起动、调速和制动作类比；各种电机的机电能量转换原理如变压器利用磁势平衡、同步电机利用电枢反应、异步电机利用磁势平衡、直流电机利用电枢反应亦可进行类比……
实践证明，好的教学方法可以达到事半功倍的效果。在电机教学中，若能较好地运用“类比法”，可使较复杂、抽象的问题简单化从而增强学生学习电机的信心，培养学生学习电机的兴趣。通过类比，学生既能轻松地学习新知识，又能巩固旧知识，达到温故而知新的目的，取得了较好的学习效果。 |
