主题：胡侃电机（一：序） -- 崇山彩云
借用达雅同志的一句话，我写这个帖子是为了满足自己的胡说八道欲的。
虽然我也很关注河里如下的TOPICS OF FREQUENT DISCUSSION:
祖国/帝国，三哥/宝宝，大事件中的对/错，WANE/WAX OF USA……
但是我现在更愿意在河里讲讲我对发电机/电动机的理解（想到哪里写到哪里，反正也不是我专业方向，纯正的胡说八道，欢迎批评指正）。
最后特别感谢四位河友：
乃力：俺和您是一个专业的，如果俺没有猜错的话，俺和您还是一个学校一个课题组的（广义的意义上）。俺读您在河里的《电力系统漫谈》系列经常读到半夜三点……
黑皮：俺爹和您是一个专业的，俺读您在河里的电机系列经常读到半夜三点……
晨枫：虽然俺和您不是一个专业的，但是俺读您在河里的自动控制的故事经常读到半夜三点……
厚积薄发：虽然您已经不来河里了，但是俺每天只要想到您在《开源工程》帖子中指出的数学之路，就能激动到半夜三点……借用“暗香疏影月黄昏”河友的话，您指出的路是我所向往的路，但是我终究没有踏上去……
是为序。
下期预告：为啥电机学难学？
我甚至还以为他是我一个学校一个专业的，结果不是。
一本电机学就是一本难念的经。
搞电力系统稳定分析，不精通电机，就难以登堂入室。实实在在一道鬼门关。最懂的人，无疑是那些做电机的。比如GE。据说，现在很多大学电力系统的教授在GE老资格工程师面前都比较腼腆。
虽是胡侃，勇气可嘉，不知要勾起多少痛苦与欢乐并存的回忆。
你可不要TJ啊。
电机学为何难学，同样的句式可用于诸如：单片机为何难学，控制理论为何难学等等等等。
单片机为何难学，估计晨大应该有体会。搞控制的人肯定要用到单片机，这玩意说起来容易，可惜国内教材太操蛋，一本书看下来累死人不说效果还极差。至于控制理论，原来也觉得很难，结果某日被某人稍微点拨几下才花三天时间就把胡寿松那本书全看完了，效果还不错。
电机难学综合了很多因素。第一大因素，教材操蛋。国内在电机学方面确实缺乏一本好教材，实际上绝大部分学科都是这样。真正算上好教材的屈指可数，同济版的高数教材就是其中之一。
教材烂，最大的问题就是不分主次得将所有知识灌输给人。目前国内的电机学几百个公式，首先就给你当头一棒把人打晕。再者电机学里的公式和控制理论这些偏理论的学科不同，它实际性很强，光靠强大的数学功底不足以让学生推导并理解公式，你得经常拆解电机了解其结构才行。脱离了实物教电机无异于纸上谈兵，然而很多学校实际上就是纸上谈兵，学生能学好那还真奇怪了。
电机学难又难在模型多。电机分几大类，神马直流交流，同步异步，模型都不一样，一些特殊电机还有特殊构造，模型也不一样。每一种模型首先是物理模型不同，涉及的电势电流计算方法也不同，能量转换又有区别，更别提物理结构的区别，各个都要人亲命。模型建立起来才能用数学去推导理解公式，这推导又是老大难问题。且不提某些变态的推导过程，就是各个公式里的变量都要人亲命啊。26个字母早就不够用了，算上希腊字母也不够，这给记忆带来了很大的困难。
以上只是理论分析，这实际应用更是千变万化，不同电机特点不同，这搞电机怎么滴这电力系统得学好吧，这控制理论得学好吧，这力学，机械神马的，只要是工科的，没有电机不沾边的，你要用好电机都得学好才能用得好。用电机基本的，电力系统，控制理论，计算机，数模电，电路原理，力学分析，这些都是最基本的。
现在的电气工科狗们的共同感叹：大一的时候感叹，高数，大物怎么这么难？大二的时候感叹，电路原理，模电怎么那么难，这高数这么简单以前咋没学好？等到大三学电机，又感叹电路模电实在是太简单了，和我们大电机学比起来简直就是玩一样么！
我认为有六个方面的原因：
第一，教材中的论述不能解答教材自己提供的的问答题。
电机学教材中问答题通常是这种风格：
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XX变压器外接电源频率要是从50Hz上升到了60Hz, 那么，漏抗变大/变小？铁耗变大变小？铜耗变大变小？变比变大变小？为什么？
XX变压器原边本来是星形，结果错误的接成了三角形，那么漏抗变大/变小？铁耗变大变小？铜耗变大变小？变比变大变小？为什么？
XX电机中的XX电阻（也有可能是xx绕组多绕了多少圈）增大了，那么另一个XX阻抗变大变小？XX电流变大变小？XX电压变大变小？XX功率变大变小？XX转矩变大变小？XX损耗变大变小？为什
么？
XX电动机中有哪些调速方式？哪种调速方式机械特性硬/软？为什么？
为什么XX电机启动电流比YY电机启动电流大？
……
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变大变小的问题本身已经够抓狂的了，“为什么”更抓狂，然而最抓狂的事情是：教材中不能直接找到这些问题的答案，而且除非福尔摩斯这样千年难遇的人才，想从教材的论述中“推断”
出答案也是不可能的事情……
我不知道别人什么看法，反正我读电机学教材的感觉是：彻底的空灵，如同看了一场艺术致死的电影一样。这教材表面上有诗歌的空灵悠远的意境，却没有诗歌的韵律和节奏，回头有机会贴
一点原文上来请南方有嘉木河友鉴赏一下。
第二，教材本身引入了若干新概念，但是对于这些概念进行解释的风格不适合初学者。
以下通过四种概念来展示教材多么的不“初学者友好”。
1.励磁
我很坦诚的供认，我当时学的时候把这两个概念彻底搞混了：励磁和励磁控制系统。以下分别阐述我当时稀里糊涂的可笑的认识：
用大白话讲，励磁相当于一块磁铁，但是教材上很有专业精神的把各种磁路栩栩如生的画出来，就是不明讲这是一块磁铁。专业精神、栩栩如生、不打开天窗说亮话的结果是：我找不出图里
哪些部分代表励磁？而且我自己也找不到磁铁在哪里：自己看见的不是铁心就是气隙，磁铁呢？当然现在知道了，如果不是永磁电机，励磁都是电磁铁，可是教材里哪张图里把励磁画成《大
学物理》里的电磁铁的样子了？我都上了硕士了，才在高景德老师的书上看见非永磁它励直流机的励磁被画成了一个中规中矩的《大学物理》和《高中物理》中的电磁铁，瞬间就顿悟了（这
也是为什么我后来对高景德老师敬仰的原因之一）。当然了，任何电机的励磁的实物看起来都不会像《大学物理》里画的电磁铁，但是作为给初学者讲解新的概念，要么明确地把“励磁就是
磁铁”这一论断赤裸裸的讲出来，要么就把图画成大二学生很熟悉的样子，难道是一个很高的要求吗？
在励磁控制系统方面，我是到了硕士阶段才醒悟过来：励磁控制系统跟励磁本身是两回事情，励磁控制系统的本质就是晨枫老大过去在《自动控制的故事》里提到无数次的框图和传递函数，
它的物理实现有无穷多种方式，励磁控制系统相当于控制器（虽然设计这种控制系统的时候很少照搬现代控制理论的结论和工具），励磁（甚至包括电机本身）都只是被控对象而已。虽然说
电机学教学大纲和教材都不会把励磁控制系统当作重点来论述，不过这种云山雾绕的论述还是把一根筋的我绕晕了。我当时读电机书的感觉是：为啥励磁一会儿像铁心，一会儿是直流机，一
会儿是晶闸管电路，一会儿又是个能产生空载电压但是物理本质很空灵的装置……
于是乎，励磁在我心中成了薛定谔的猫，双缝干涉过程中的光子，刘慈欣同志笔下的球状闪电，三体星人眼中的乱纪元……最后打包成为一团浆糊铭刻在了我本科的回忆里。
2.电枢反应
用大白话讲，电枢反应指的是转子磁场和定子磁场之间的叠加。
事实上，这是一个很新的概念。例如，高中物理或者大学物理当中我们无数次的经历过这么一种场景：一个线圈在恒定磁场中旋转，根据电磁感应，一定有电动势感应出来，如果线圈连接一个电阻而闭合，就会有感应电流产生……我们在对这个场景进行计算的时候忽略了一点：旋转的线圈上要是有电流，那么也会有磁场产生，但是这种磁场在物理课上啥时候考虑过？这种忽略其实也就是对于电枢反应的忽略。然而，电机学在解释电枢反应的时候绝不是采取这种大白话的方式。首先啥叫电枢？标准定义是：“在电机实现机械能与电能相互转换过程中，起关键和枢纽作用的部件。”（有没有一种很庄严神圣的感觉？要是这个时候配上《人民军队忠于党》这种感觉就更神圣了）我学的时候就晕了，根本意识不到这是定子或者转子的另一种说法。其次，教材为了“直观”，画磁场分布的时候把磁力线画的弯弯曲曲（我猜这是采用了有限元分析的结果），这样对我的影响是：我认为电枢反应是一种比量子隧道效应还要高级的神秘效应，它的物理本质是不可解释的，我就这样堕落到不可知论的深渊去了……其实啊，要是我来写教材就会这样：假定转子磁场和定子磁场都分别是沿某一方向的匀强磁场，那么他们的叠加就只会根据平行四边形法则来确定。哪里来的这么多弯弯绕绕的曲线？
3.助磁和去磁
这些概念更扯了，为了确定电机在某种状态下是助磁还是去磁，需要不停的跟以下概念纠缠：
功率因素角，功角，各种空间向量……
其实我除了功率因素角，其它概念当时都不懂……
完整吃透了同步电机数学模型之后才知道，这事儿没那么困难，归根到底就一点：转子磁场和定子磁场叠加之后，如果励磁绕组中的磁链增大了就是助磁，如果减小了就是去磁……
4.保梯电抗
首先要说的是：这个概念的理解上我也很二……
保梯是一个人的名字:Potier，可是教材自始至终没有讲这一点，我的理解是：和复变函数中保角变换类似，在电机的什么什么关系中一定要保持一个梯形……于是就悲剧了，我在各种曲线和表格中试图找到一个“梯形关系”，差点成了民科，可是“梯形关系”跟永动机一样虚无缥缈……
在保梯电抗的问题上，我承认我很二，不过我也由此恨透了教材的编写者，后来干脆把电机学教材烧了……
不过同济版的高数倒也不能算是好教材，呵呵
以前听老师说过，教材不是写不好，不过限制太多。以前写教材，受成本制约，篇幅极其有限。受条件制约，不可能每年再版。所以很多好老师写的教材也很让人糊涂。
外国的教材，舍得花钱配图，有足够的篇幅翻来覆去的讲，就好一些。
当然了，最好的教材是言简意赅，简明扼要，引人深思，这种经典多少年也没有几本，所以不能用来要求所有教材。
我的感悟是：电机就是两块旋转的电磁铁，转子是一块，定子是一块。转子电磁铁拖着定子电磁铁转的是发电机。定子电磁铁拖着转子电磁铁转的是电动机。
“至于控制理论，原来也觉得很难，结果某日被某人稍微点拨几下才花三天时间就把胡寿松那本书全看完了，效果还不错。”
老兄多说几句吧，我一直觉着我的控制没入门。先花为谢。
今天还跟同组同事倒苦水，有个研发部的新工程师不会说话，跟我打电话时漏一句，“我跟我们部门有些人不一样，他们觉得搞制造的不是真工程师”，太瞧不起俺们。
看你这一通金庸式互相比较，认命了罢，我是那种到现在还觉得高数挺难，大物挺难的。
你失眠
不是啥正经的学术讨论
我是为了满足自己的胡说八道欲来发帖的