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第一章 绪论 1

1.1 电机概述 1

1.1.1 电机在国民经济中的作用 1

1.1.2 电机工业发展概况 2

1.1.3 电机分类 3

1.2 本课程的性质、要求及学习方法 3

1.2.1 电机学课程内容及要求 3

1.2.2 电机学课程的学习方法 4

1.3 电机学中常用的磁路知识 4

1.3.1 描述磁场的几个物理量 4

1.3.2 磁路基本定律 5

1.3.3 铁磁材料的磁化曲线 10

1.4 电机制造材料 12

本章小结 13

思考题 13

习题 14

第二章 变压器 15

2.1 变压器的工作原理、分类和结构 15

2.1.1 原理、分类 15

2.1.2 结构 16

2.1.3 铭牌及额定值 19

2.1.4 发热、温升与冷却 20

2.2 变压器的空载运行 20

2.2.1 变压器空载运行的物理情况 20

2.2.2 参考方向 22

2.2.3 变比 22

2.2.4 空载运行的基本方程 23

2.2.5 等效电路与相量图 24

2.2.6 空载功率 25

*2.2.7 空载电流分析 25

2.3 变压器的负载运行 27

2.3.1 负载运行时的物理情况 27

2.3.2 负载运行时的电磁关系与基本方程 28

2.3.3 二次侧的归算 29

2.3.4 等效电路 31

2.3.5 相量图 32

2.3.6 近似等效电路和简化等效电路 32

2.4 标幺值 33

2.4.1 标幺值的定义 33

2.4.2 基值 33

2.4.3 标幺值的优点 34

2.5 变压器的参数测定 34

2.5.1 空载试验 35

2.5.2 短路试验 36

2.6 变压器的运行性能 41

2.6.1 电压调整率 41

2.6.2 损耗与效率 44

2.7 三相变压器及其运行 47

2.7.1 三相变压器的磁路 47

2.7.2 三相变压器的联结组 48

*2.7.3 三相变压器绕组连接法及磁路系统对电动势波形的影响 52

2.8 变压器的并联运行 55

2.9 三绕组变压器、自耦变压器、互感器 59

2.9.1 三绕组变压器 59

2.9.2 自耦变压器 63

2.9.3 互感器 66

2.10 变压器的瞬态过程 68

2.10.1 二次侧突然短路 68

2.10.2 变压器空载合闸时的瞬态过程 71

2.11 三相变压器的不对称运行 73

2.11.1 对称分量法 73

2.11.2 Yyn联结三相变压器单相运行 75

本章小结 77

思考题 80

习题 81

第三章 交流电机的基本理论 86

3.1 交流电机的工作原理 86

3.1.1 同步电机的工作原理 86

3.1.2 异步电机的工作原理 87

3.2 交流电机的绕组和电动势 88

3.2.1 交流电机绕组的要求 88

3.2.2 三相双层绕组 89

3.2.3 正弦磁场下交流绕组的感应电动势 92

*3.2.4 感应电动势中的高次谐波 96

3.3 交流电机绕组的磁动势 99

3.3.1 概述 99

3.3.2 单相绕组的磁动势—脉振磁动势 100

3.3.3 三相绕组的磁动势—旋转磁动势 106

*3.3.4 交流电机的气隙磁场和励磁电抗 110

本章小结 112

思考题 113

习题 114

第四章 异步电机 116

4.1 异步电机的基本类型和基本结构 116

4.1.1 异步电机的结构 116

4.1.2 异步电机的分类 119

4.1.3 异步电机的铭牌额定值、技术数据 121

4.2 异步电机的基本工作原理 122

4.2.1 异步电机的基本工作原理 122

4.2.2 异步电机的三种运行状态 123

*4.2.3 异步电机的主磁通与漏磁通 124

4.3 转子静止时的异步电机 125

4.3.1 转子绕组开路 125

4.3.2 转子绕组短路 127

4.4 转子旋转时的异步电机及其等效电路 130

4.4.1 转子绕组的电动势和电流 130

4.4.2 平衡方程 131

4.4.3 频率归算 132

4.4.4 等效电路与相量图 133

4.4.5 异步电机等效电路的简化 135

4.5 异步电动机的功率方程和转矩方程 136

4.5.1 异步电动机的功率关系 136

4.5.2 异步电动机的转矩关系 140

4.6 异步电机的参数测定 141

4.7 三相异步电动机的机械特性 144

4.7.1 电磁转矩的一般表达形式（物理表达式） 145

4.7.2 机械特性的参数表达式 145

*4.7.3 实用表达式 148

*4.7.4 稳定运行问题 148

4.8 异步电机的工作特性 151

4.9 三相异步电动机的起动 153

4.9.1 起动电流与起动转矩 153

4.9.2 普通三相笼型异步电动机的起动 154

4.9.3 高起动转矩的三相笼型异步电动机 158

4.9.4 绕线型三相异步电动机的起动 160

*4.9.5 三相异步电动机的软起动 162

4.10 三相异步电动机的调速 163

4.10.1 概述 163

4.10.2 变极调速 164

4.10.3 变频调速 165

4.10.4 改变转差率调速 167

4.11 三相异步电机的电制动 170

4.12 异步发电机 171

4.13 单相异步电动机简介 174

本章小结 176

思考题 179

习题 180

第五章 同步电机 183

5.1 同步电机的基本知识 183

5.1.1 同步电机的用途和基本类型 183

5.1.2 同步电机的基本结构 184

5.1.3 同步电机的额定值 189

5.2 同步电机的运行原理 189

5.2.1 同步发电机的空载运行 189

5.2.2 对称负载时的电枢反应 196

5.2.3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和时空矢量图 199

5.2.4 凸极同步发电机的双反应理论、电动势方程式、同步电抗和时空矢量图 203

5.3 同步发电机的运行特性 209

5.3.1 同步发电机的空载特性和短路特性 209

5.3.2 同步发电机的零功率因数负载特性 210

5.3.3 同步发电机的短路比和直轴同步电抗 214

5.3.4 同步发电机的外特性和调整特性 216

5.3.5 电压调整率和额定励磁磁动势的求法 217

5.3.6 同步发电机稳态参数的测定 220

5.4 同步发电机的并联运行 221

5.4.1 并联投入的条件和方法 221

5.4.2 同步发电机的功率和转矩平衡方程式 226

5.4.3 同步发电机的功角特性 226

5.4.4 同步发电机与大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定 228

5.4.5 无功功率的调节和V形曲线 231

5.5 同步电动机和同步调相机 233

5.5.1 同步电动机的基本方程式、矢量图和功角特性 233

5.5.2 无功功率的调节 236

5.5.3 同步电动机的起动方法 237

5.5.4 同步调相机 239

*5.6 同步发电机的不对称运行 241

5.6.1 同步发电机不对称运行时的各相序阻抗和等效电路 241

5.6.2 三相同步发电机的不对称稳定短路 245

5.6.3 负序和零序参数的测定 248

5.6.4 不对称运行对发电机的影响 249

*5.7 同步电机的突然短路 250

5.7.1 超导闭合线圈磁链守恒原理 250

5.7.2 对称突然短路的物理过程 252

5.7.3 瞬态电抗和超瞬态电抗及其测定方法 255

5.7.4 突然短路电流及其衰减时间常数的计算 259

5.7.5 不对称突然短路概念 264

5.7.6 突然短路对电机的影响 265

本章小结 267

思考题 268

习题 270

第六章 直流电机 276

6.1 直流电机的工作原理和基本结构 276

6.1.1 直流电机的基本工作原理及其分类 276

6.1.2 直流电机的基本结构 279

6.1.3 直流电机的型号和额定值 283

6.2 电枢绕组及直流电机基本原理 284

6.2.1 电枢绕组简介 284

6.2.2 电枢电动势及电磁转矩 289

6.2.3 电枢反应 291

*6.2.4 换向概述 295

6.3 直流电机运行 298

6.3.1 直流电机的基本方程 298

6.3.2 直流发电机 302

6.3.3 直流电动机 306

本章小结 311

思考题 313

习题 314

第七章 其他电机简介 315

7.1 双馈异步发电机及其在风力发电中的应用 315

7.1.1 双馈异步发电机工作原理 315

7.1.2 等值电路及相量图 316

7.1.3 双馈电机在风力发电中的应用 317

7.2 永磁无刷直流电动机 319

7.2.1 基本结构 319

7.2.2 工作原理 320

7.2.3 运行特性 321

7.3 开关磁阻电机 321

7.3.1 结构特点 322

7.3.2 工作原理 322

7.3.3 运行特性 322

7.4 步进电动机 323

7.4.1 基本结构 323

7.4.2 工作原理 324

7.4.3 转速 324

7.5 控制电机简介 325

7.5.1 作为测量元件使用的控制电机 325

7.5.2 作为执行元件使用的控制电机 326

本章小结 326

思考题 327

习题 328

第八章 MATLAB在电机分析计算中的应用 329

8.1 MATLAB简介 329

8.1.1 MATLAB概述 329

8.1.2 MATLAB快速入门 330

8.1.3 Simulink简介 333

8.2 MATLAB在电机分析计算中的应用实例 334

8.2.1 变压器问题 334

8.2.2 异步电机问题 339

8.2.3 同步电机问题 345

本章小结 347

习题 347

附录A 348

A.1 三相单层绕组 348

A.2 电机选用 350

A.2.1 电机的发热、绝缘与冷却 350

A.2.2 电机的工作制 352

A.2.3 电机的选择 353

A.3 dq0变换 354

附录B 357

电机学常用中英文名词、术语 357

参考文献 365