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第1章 电机学基础知识 1

1.1 电机的基本功能与主要类型 1

1.2 电机的基本原理 2

1.2.1 磁场的基本概念 2

1.2.2 磁路及其基本定律 4

1.2.3 电磁感应定律 7

1.2.4 线圈的电路方程 8

1.2.5 电磁力定律与电磁转矩 8

1.2.6 电机的可逆性原理 9

1.3 电机的制造材料 10

1.3.1 概述 10

1.3.2 铁磁材料的重要特性 11

1.3.3 永磁材料的特性 14

思考题与习题 18

第2章 直流电机 20

2.1 直流电机的工作原理 20

2.1.1 直流电动机的工作原理 20

2.1.2 直流发电机的工作原理 21

2.2 直流电机的基本结构和额定值 22

2.2.1 直流电机的基本结构 22

2.2.2 直流电机的电枢绕组 23

2.2.3 直流电机的额定值 25

2.2.4 直流电机按励磁方式分类 26

2.3 直流电机的磁场和电枢反应 27

2.3.1 直流电机的空载磁场 27

2.3.2 电枢磁动势 28

2.3.3 电枢反应 29

2.3.4 电枢反应对换向的影响及改善换向的措施 30

2.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩 32

2.4.1 直流电机的感应电动势 32

2.4.2 直流电机的电磁转矩 33

2.5 直流电动机的运行分析 33

2.5.1 直流电动机的基本方程 33

2.5.2 他励／并励直流电动机的工作特性 35

2.6 直流发电机的运行分析 37

2.6.1 直流发电机的基本方程 37

2.6.2 他励直流发电机的工作特性 38

2.6.3 并励直流发电机的自励过程与外特性 39

思考题与习题 41

第3章 变压器 44

3.1 变压器的基本结构、分类与额定值 44

3.1.1 变压器的基本结构 44

3.1.2 变压器的分类 48

3.1.3 变压器的额定值 49

3.2 变压器的工作原理 51

3.2.1 变压器各电磁量的参考方向 51

3.2.2 变压器的空载运行 52

3.2.3 变压器的负载运行 57

3.3 变压器的等效电路和相量图 59

3.3.1 绕组折算 60

3.3.2 T形等效电路 61

3.3.3 近似和简化等效电路 62

3.3.4 变压器负载运行时的相量图 63

3.4 标幺值 64

3.4.1 标幺值的定义 64

3.4.2 采用标幺值的优点 65

3.5 变压器的参数测定 67

3.5.1 变压器的空载试验 67

3.5.2 变压器的短路试验 69

3.6 变压器的运行特性 72

3.6.1 变压器的外特性与电压调整率 72

3.6.2 变压器的损耗与效率特性 73

3.7 三相变压器及其联结组 76

3.7.1 三相变压器的类型 76

3.7.2 三相变压器的联结组 77

3.8 三相变压器的并联运行 81

3.8.1 并联运行的理想状态及条件 81

3.8.2 联结组对并联运行的影响 82

3.8.3 电压比对并联运行的影响 83

3.8.4 短路阻抗对并联运行的影响 83

3.9 特殊变压器 85

3.9.1 自耦变压器 86

3.9.2 三绕组变压器 89

3.9.3 仪用互感器 90

3.10 节能变压器 92

3.10.1 非晶合金变压器 92

3.10.2 卷铁心变压器 93

3.10.3 超导变压器 95

3.10.4 变压器性能参数比较 97

思考题与习题 97

第4章 异步电机 101

4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理 101

4.1.1 三相异步电动机的基本结构 101

4.1.2 异步电动机的基本工作原理 104

4.1.3 三相异步电动机的额定值和主要系列 107

4.2 三相交流电机的绕组 109

4.2.1 交流绕组的基本概念 109

4.2.2 三相双层绕组 111

4.2.3 三相单层绕组 112

4.3 三相交流绕组的磁动势 113

4.3.1 单相绕组的磁动势——脉振磁动势 113

4.3.2 三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势 118

4.3.3 三相定子绕组建立的磁场 121

4.4 三相交流绕组的感应电动势 122

4.4.1 集中整距线圈的感应电动势 122

4.4.2 分布绕组的感应电动势 123

4.4.3 短距绕组的感应电动势 123

4.4.4 相电动势 124

4.5 三相异步电动机的等效电路 125

4.5.1 转子磁动势和电动势 125

4.5.2 定子、转子绕组的电压方程——频率归算 126

4.5.3 绕组归算 127

4.5.4 异步电动机的等效电路和相量图 128

4.5.5 异步电动机的简化等效电路 129

4.5.6 笼型绕组的磁极数和相数 130

4.6 三相异步电动机的功率和转矩 131

4.6.1 三相异步电动机的功率关系 131

4.6.2 三相异步电动机的转矩关系 132

4.6.3 三相异步电动机电磁转矩的物理表达式 133

4.6.4 三相异步电动机的转矩-转差率特性 133

4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定 137

4.7.1 三相异步电动机的工作特性 137

4.7.2 三相异步电动机的主要性能指标 138

4.7.3 三相异步电动机的参数测定 139

4.8 单相异步电动机 141

4.8.1 单相异步电动机的工作原理 142

4.8.2 两相绕组的磁动势 143

4.8.3 单相异步电动机的主要类型和起动方法 144

4.9 三相异步发电机 146

4.9.1 三相异步发电机的单机运行 146

4.9.2 笼型三相异步发电机的并网运行 146

4.9.3 双馈异步发电机变速恒频风力发电系统 148

思考题与习题 150

第5章 同步电机 152

5.1 同步电机的基本结构和额定值 152

5.1.1 同步电机的基本结构 152

5.1.2 同步电机的励磁系统 155

5.1.3 同步电机的冷却方式 157

5.1.4 同步电机的基本类型 157

5.1.5 同步电机的额定值 158

5.2 三相同步电机的工作原理 159

5.2.1 三相同步电机的基本原理 159

5.2.2 同步电机的空载运行 159

5.2.3 同步电机的负载运行和电枢反应 160

5.2.4 三相同步电机的运行状态 163

5.3 三相同步发电机的稳态分析 164

5.3.1 隐极同步发电机的稳态分析 164

5.3.2 凸极同步发电机的稳态分析 167

5.4 三相同步发电机的功率和转矩 172

5.4.1 功率平衡方程 172

5.4.2 电磁功率与功角特性 172

5.4.3 电磁转矩与矩角特性 174

5.5 三相同步发电机的运行特性 175

5.5.1 外特性 175

5.5.2 调整特性 176

5.5.3 效率特性 176

5.6 同步发电机与电网的并联运行 177

5.6.1 并联运行的条件 177

5.6.2 并联运行的方法 178

5.6.3 有功功率的调节与稳定问题 179

5.6.4 无功功率的调节与V形曲线 182

5.7 三相同步电动机与同步补偿机 184

5.7.1 同步电动机的运行分析 184

5.7.2 同步电动机的功率和转矩 186

5.7.3 同步电动机的运行特性 187

5.7.4 同步补偿机 188

5.8 同步发电机的三相突然短路 189

5.8.1 同步发电机突然短路的物理过程 189

5.8.2 同步发电机的瞬态电抗 191

5.8.3 同步发电机的超瞬态电抗 192

思考题与习题 193

第6章 控制电机 196

6.1 伺服电动机 196

6.1.1 交流伺服电动机 196

6.1.2 直流伺服电动机 198

6.2 步进电动机 199

6.2.1 基本工作原理 200

6.2.2 反应式步进电动机 201

6.3 测速发电机 203

6.3.1 直流测速发电机 203

6.3.2 交流异步测速发电机 204

6.4 自整角机 205

6.4.1 自整角机的结构 205

6.4.2 力矩式自整角机 206

6.4.3 控制式自整角机 206

6.5 旋转变压器 208

6.6 感应同步器 209

思考题与习题 211

第7章 电力拖动基础 213

7.1 电力拖动系统的组成与分类 213

7.2 电力拖动系统的运动方程式 213

7.2.1 单轴电力拖动系统的运动方程式 213

7.2.2 多轴电力拖动系统的折算 215

7.3 电力拖动系统的负载特性 220

7.3.1 恒转矩负载 220

7.3.2 恒功率负载 221

7.3.3 通风机与泵类负载 221

7.4 电力拖动系统的稳定运行条件 221

7.5 电力拖动系统的调速 222

7.5.1 调速的基本概念 222

7.5.2 调速系统的主要性能指标 223

思考题与习题 224

第8章 他励直流电动机的电力拖动 227

8.1 他励直流电动机的机械特性 227

8.1.1 固有机械特性 227

8.1.2 人为机械特性 228

8.2 他励直流电动机的起动和反转 229

8.2.1 电枢回路串联电阻起动 230

8.2.2 降低电枢电压起动 231

8.2.3 他励直流电动机的反转 231

8.3 他励直流电动机的调速 231

8.3.1 电枢回路串联电阻调速 232

8.3.2 降低电枢电压调速 232

8.3.3 减弱磁通调速 233

8.3.4 调速方式与负载类型的配合 234

8.4 他励直流电动机的制动 236

8.4.1 能耗制动 237

8.4.2 反接制动 238

8.4.3 回馈制动 241

8.5 他励直流电动机的四象限运行 242

思考题与习题 243

第9章 异步电动机的电力拖动 245

9.1 三相异步电动机的机械特性 245

9.1.1 固有机械特性 245

9.1.2 人为机械特性 248

9.2 三相异步电动机的起动 250

9.2.1 笼型异步电动机的起动 250

9.2.2 高起动转矩的异步电动机 255

9.2.3 绕线转子异步电动机的起动 258

9.3 三相异步电动机的调速 260

9.3.1 变极调速 260

9.3.2 变频调速 262

9.3.3 调压调速 267

9.3.4 绕线转子异步电动机转子串电阻调速 268

9.3.5 绕线转子异步电动机串级调速 270

9.3.6 电磁调速电动机 271

9.4 三相异步电动机的制动 273

9.4.1 回馈制动 273

9.4.2 反接制动 275

9.4.3 能耗制动 279

9.4.4 软停车与软制动 280

9.5 异步电动机的各种运行状态 280

思考题与习题 281

第10章 同步电动机的电力拖动 283

10.1 同步电动机的机械特性及稳定运行 283

10.1.1 同步电动机的机械特性 283

10.1.2 同步电动机的稳定运行 284

10.2 同步电动机的起动 284

10.2.1 拖动起动法 285

10.2.2 异步起动法 285

10.2.3 变频起动法 285

10.3 同步电动机的调速和制动 286

10.3.1 同步电动机的调速方法概述 286

10.3.2 同步电动机的制动方法 287

10.4 特种同步电动机调速系统 288

10.4.1 永磁同步电动机调速系统 288

10.4.2 无刷直流电动机调速系统 290

10.4.3 开关磁阻电动机调动系统 293

思考题与习题 296

第11章 电力拖动系统中电动机的选择 298

11.1 电动机选择的基本原则 298

11.1.1 类型的选择 298

11.1.2 额定功率的选择 299

11.1.3 电压等级的选择 300

11.1.4 转速的选择 300

11.1.5 结构型式的选择 301

11.1.6 安装型式的选择 302

11.1.7 工作制的选择 302

11.1.8 型号的选择 302

11.2 电动机的发热与冷却 303

11.2.1 电动机的发热过程与温升 303

11.2.2 电动机的冷却过程与冷却方式 304

11.3 电动机的工作制 305

11.3.1 连续工作制（S1） 305

11.3.2 短时工作制（S2） 305

11.3.3 断续周期工作制（S3） 306

11.4 电动机额定功率的选择 307

11.4.1 电动机的允许输出功率 307

11.4.2 拖动连续运行负载电动机额定功率的选择 308

11.4.3 拖动短时运行负载电动机额定功率的选择 311

11.4.4 拖动断续周期运行负载电动机额定功率的选择 313

11.5 电动机的经济运行 314

11.5.1 电动机的经济运行管理 314

11.5.2 电动机经济运行的基本参数 314

11.5.3 电动机的经济运行措施 316

思考题与习题 316

参考文献 318