第1节 交流电机简介(修订中)
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在美国爱迪生公司引入直流配电系统后，开始逐步过渡到更经济的交流系统。照明在交流电和直流电上都工作得很好。
用交流电 (opens new window)传输电能的距离更长，损耗更低。然而，电机是交流电的问题。最初，交流电机的构造类似于直流电机，但由于磁场的变化而遇到了许多问题。
交流电动机系列图
Charles P. Steinmetz 通过对铁电枢磁滞损耗的研究为解决这些问题做出了贡献。尼古拉特斯拉设想了一种全新的电机，他设想了一种旋转的涡轮机，它不是由水或蒸汽驱动，而是由旋转磁场 (opens new window)驱动。
他的新型电机，交流感应电机，至今仍是该行业的主力军。其坚固性和简单性使其使用寿命长、可靠性高、维护成本低。
然而，类似于直流电机的小型有刷交流电机与小型特斯拉感应电机一样，仍然存在于小型电器中。超过一马力（750 W），特斯拉电机至高无上。
现代固态电子电路通过直流电源产生的交流[波形驱动](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- (opens new window)
上图显示了本章描述的交流电机的家族树。
游轮和其他大型船舶用大型多兆瓦发电机和电动机代替减速齿轮传动轴。多年来，较小规模的柴油电力机车就是这种情况。
电机系统级图
在系统级别，（上图）电机通过电势差和电流吸收电能，将其转换为机械功。不幸的是，电动机的效率不是 100%。由于电机绕组中的 I2R 损耗（也称为铜损），一些电能会因热量（另一种形式的能量）而损失掉。
热量是这种转化的不希望有的副产品。它必须从电机上拆下，可能会对使用寿命产生不利影响。因此，一个目标是最大限度地提高电机效率，减少热损失。交流电机也有一些直流电机没有遇到的损耗：磁滞和涡流。
# 1. 磁滞和涡流
交流电机的早期设计者遇到的问题可追溯到交流磁体特有的损耗。在使直流电机适应交流操作时遇到了这些问题。尽管当今很少有交流电机与直流电机有任何相似之处，但必须先解决这些问题，然后才能正确设计任何类型的交流电机。
交流电机的转子和定子铁芯都是由一堆绝缘叠片组成。叠片在堆叠和栓接成最终形式之前涂有绝缘清漆。通过将潜在的导电回路分成较小的损耗较小的部分，可以最大限度地减少_涡流。 (opens new window)_（下图）
电流回路看起来像短路的[变压器](https://www.allaboutcircuits.com/video- 电阻 (opens new window)，从而降低涡流的幅度。
铁芯中的涡流
如果叠片由硅合金取向钢制成，则_磁滞_损失最小化。与磁化力相比，磁滞是磁场强度的滞后。如果软铁钉被螺线管暂时磁化，一旦螺线管断电，人们会认为钉子会失去磁场。然而，由于磁滞现象，少量_剩余磁化强度_B R仍然存在（下图）。
交流电必须消耗能量 -H C，即_矫顽力_，以克服这种剩余磁化强度，然后才能将磁芯磁化为零，更不用说在相反的方向上。
每次交流电的极性反转时都会遇到滞后损耗。损耗与 BH 曲线上的磁滞回线所包围的面积成正比。“软”铁合金的损耗低于“硬”高碳钢合金。硅晶粒取向钢（含 4% 硅）经过轧制以优先取向晶粒或晶体结构，具有更低的损耗。
低损耗和高损耗合金的滞后曲线
一旦 Steinmetz 的磁滞定律可以预测铁芯损耗，就有可能设计出按设计运行的交流电机。这类似于能够提前设计一座一旦真正建成就不会倒塌的桥梁。
涡流和磁滞的这种知识首先应用于构建类似于直流电机的交流换向器电机。今天，这只是交流电机的一小部分。其他人发明了与直流电机几乎没有相似之处的新型交流电机。
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