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第1章 电机中的电磁学基本知识 1

1.1磁路的基本知识 1

1.1.1电路与磁路 1

1.1.2电机电器中的磁路 1

1.1.3电气设备中磁动势的产生 2

1.2磁场的基本知识 2

1.2.1磁感应强度B 2

1.2.2磁通φ 3

1.2.3磁场强度H 3

1.3电磁学的基本定律 3

1.3.1安培环路定律——描述电流产生磁场的规律 3

1.3.2电磁感应定律——描述磁场产生电势的规律 4

1.3.3毕-萨电磁力定律——描述电磁作用产生力的规律 5

1.3.4磁路欧姆定律 6

1.3.5磁路基尔霍夫第一定律 6

1.3.6磁路基尔霍夫第二定律 7

1.4铁磁材料 7

1.4.1铁磁材料的磁化 7

1.4.2起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线 8

1.4.3软磁材料和硬磁材料 9

1.4.4磁滞损耗和涡流损耗 9

1.5简单磁路的计算 10

1.5.1直流磁路 10

1.5.2交流磁路 12

1.6永磁材料的应用与特点 13

小结 14

思考题 14

习题 15

第2章 电力拖动系统动力学 17

2.1电力拖动系统运动方程及转矩符号分析 17

2.1.1电力拖动系统运动方程 17

2.1.2运动方程式中转矩的符号分析 18

2.2复杂电力拖动系统的简化 18

2.2.1工作机构为旋转运动的简化 19

2.2.2工作机构为直线运动的简化 21

2.3电力拖动系统的负载特性 22

2.3.1恒转矩负载特性 23

2.3.2恒功率负载特性 23

2.3.3风机、泵类负载的转矩特性 24

2.3.4电力拖动交通车辆的阻力曲线 25

2.4电力拖动系统稳定运行的条件 26

小结 27

思考题 27

习题 28

第3章 直流电机 31

3.1直流电机的工作原理及结构 31

3.1.1直流电机的工作原理及电路符号 31

3.1.2直流电机的主要结构部件 33

3.1.3直流电机的铭牌数据 37

3.2直流电机的电枢绕组 38

3.2.1电枢绕组的特点 38

3.2.2单叠绕组 39

3.2.3单波绕组 42

3.3直流电机电枢磁动势对电机运行的影响 44

3.3.1直流电机的磁路、磁密与磁通 45

3.3.2直流电机的空载磁场及磁化曲线 45

3.3.3直流电机的励磁方式 47

3.3.4直流电机负载时电枢磁动势对电机运行的影响 47

3.4直流电机的电枢电动势与电磁转矩 50

3.4.1电枢电动势 50

3.4.2电磁转矩 51

3.5直流电机的运行原理 52

3.5.1直流电机的可逆原理 52

3.5.2直流电机的基本方程 53

3.5.3直流电机的工作特性 56

3.5.4直流发电机的工作特性 59

3.6直流电机换向 61

小结 64

思考题 64

习题 66

第4章 直流电机的电力拖动 69

4.1他励直流电机的机械特性 69

4.1.1机械特性的一般表达式 69

4.1.2固有机械特性 71

4.1.3人为机械特性 71

4.2他励直流电机拖动时的运行状态 75

4.2.1他励直流电机的启动和反转 75

4.2.2他励直流电机的调速 78

4.2.3他励直流电机的制动 80

4.2.4电力拖动系统的过渡过程 89

4.3其他直流电机的运行机械特性 91

4.3.1串励直流电机的机械特性 91

4.3.2复励直流电机的机械特性 92

4.4直流电机拖动系统的控制方法 93

4.4.1电力拖动调速系统的性能指标 93

4.4.2调速控制 95

4.4.3转矩控制 97

小结 97

思考题 98

习题 99

第5章 变压器 103

5.1变压器概述 103

5.1.1变压器的工作原理 103

5.1.2变压器的基本结构 104

5.1.3变压器的型号与额定参数 107

5.1.4变压器的分类 108

5.2变压器的空载运行 109

5.2.1变压器空载运行原理 109

5.2.2变压器空载运行时的电势、电流及漏电抗 110

5.2.3变压器空载运行时的电压方程、相量图和等效电路 114

5.3变压器的负载运行 116

5.3.1负载时的磁动势平衡方程及一、二次侧电流关系 116

5.3.2负载时变压器的电压方程 117

5.4变压器的等效电路和相量图 118

5.4.1绕组折算 118

5.4.2变压器负载时的等效电路 120

5.4.3变压器负载时的相量图 122

5.4.4理想变压器 124

5.5变压器的参数测定与应用 125

5.5.1变比K、铁耗PFe、励磁阻抗Zm的测定——空载试验 125

5.5.2铜耗和短路参数的测定——短路试验 126

5.5.3阻抗电压 127

5.5.4变压器的工程应用 128

5.6三相变压器 129

5.6.1三相变压器的磁路系统 130

5.6.2三相变压器的电路系统 131

5.6.3连接组和磁路结构对电压波形的影响 134

5.7变压器的稳态运行 136

5.7.1变压器的运行特性 136

5.7.2变压器的效率 138

5.8变压器参数的标幺值与变压器的并联运行 142

5.8.1标幺值 142

5.8.2变压器的并联运行 143

5.9自耦变压器与互感器 146

5.9.1自耦变压器 146

5.9.2多绕组变压器 149

5.9.3电压互感器和电流互感器 149

小结 151

思考题 152

习题 153

第6章 交流绕组的电动势及磁动势 157

6.1交流绕组的基本概念 157

6.1.1交流绕组的基本知识和基本量 157

6.1.2交流绕组的排列和连接——单层绕组 159

6.1.3三相双层叠绕组 162

6.2单相交流绕组产生的磁动势 163

6.2.1整距线圈的磁动势 164

6.2.2线圈组的磁动势 166

6.2.3短距线圈组的磁动势 168

6.2.4相绕组的磁动势及其性质 169

6.3三相交流绕组的合成磁动势 170

6.3.1三相绕组的基波合成磁动势 171

6.3.2三相绕组的谐波磁动势 175

6.4三相交流绕组的电动势 176

6.4.1线圈的感应电动势 176

6.4.2线圈组的感应电动势 179

6.4.3相绕组的感应电动势 180

6.4.4绕组的谐波电动势 181

小结 183

思考题 184

习题 184

第7章 三相异步电机的运行原理 186

7.1三相异步电机的基本原理及结构 186

7.1.1三相异步电机的结构 186

7.1.2三相异步电机的铭牌数据 189

7.1.3三相异步电机的工作原理 191

7.2三相异步电机空载时的电磁关系 192

7.2.1异步电机空载时的电磁关系 192

7.2.2异步电机空载时的电路参数与等效电路 195

7.3三相异步电机负载时的电磁关系 196

7.3.1负载时的转子磁动势 196

7.3.2转子磁动势对电机磁场的影响——磁势方程 198

7.3.3负载时的转子电势方程和等效电路 199

7.4三相异步电机负载时的电压方程、等效电路与相量图 200

7.4.1异步电机负载时的电磁关系 200

7.4.2异步电机的转子绕组归算 201

7.4.3等效电路、电压方程和相矢图 204

7.4.4简化的Γ型等效电路 206

7.5三相异步电机的功率和转矩 208

7.5.1损耗与功率方程 209

7.5.2转矩方程 211

7.5.3电磁转矩的物理表达式 212

7.6三相异步电机的工作特性及其求取 213

7.6.1工作特性分析 213

7.6.2工作特性求取 215

7.7三相异步电机参数的测定 215

7.7.1空载试验与励磁参数的测定 216

7.7.2堵转试验与相关参数的测定 217

7.8单相异步电机 218

7.8.1单相异步电机的工作原理——双旋转磁场理论 218

7.8.2单相异步电机的主要类型 221

小结 223

思考题 225

习题 226

第8章 交流电机电力拖动的运行状态 228

8.1三相异步电机的机械特性 228

8.1.1机械特性的表达式 228

8.1.2机械特性的实用表达式 231

8.2固有机械特性和人为机械特性 234

8.2.1固有机械特性 234

8.2.2人为机械特性 234

8.3电力拖动中异步电机的运行状态 237

8.3.1电动运行 237

8.3.2能耗制动运行 238

8.3.3反接制动 243

8.3.4倒拉反转运行 246

8.3.5回馈制动 247

8.4异步电机的参数计算 252

小结 254

思考题 255

习题 256

第9章 三相异步电机的启动 258

9.1三相异步电机的启动 258

9.1.1笼型异步电机的启动方法 258

9.1.2绕线式异步电机的启动方法 263

9.2启动设备的选择与计算 265

9.2.1定子对称启动电抗的计算 266

9.2.2启动设备的选择与计算 267

9.2.3绕线式异步电机转子串电阻分级启动的计算 269

9.3改善启动性能的三相异步电机 272

9.3.1深槽式异步电机 272

9.3.2双笼型异步电机 273

小结 274

思考题 275

习题 275

第10章 三相异步电机电力拖动的调速 277

10.1能耗转差调速 277

10.1.1降压调速 278

10.1.2绕线式异步电机转子回路串电阻调速 279

10.2变频调速 282

10.2.1从基频向下调速 282

10.2.2从基频向上调速 284

10.2.3恒功率运行 286

10.3变极调速 288

10.3.1变极调速的基本原理 288

10.3.2Y-YY变极调速 289

10.3.3△-YY变极调速 291

10.4绕线式转子异步电机的双馈调速及串级调速 293

10.4.1双馈调速的基本原理 293

10.4.2串级调速的基本原理 299

10.5电磁转差离合器调速 301

10.5.1电磁转差离合器的结构与工作原理 301

10.5.2电磁转差离合器调速特性 302

小结 303

思考题 304

习题 304

第11章 同步电机 306

11.1同步电机的基本工作原理 306

11.1.1同步发电机的工作原理 306

11.1.2同步电机的工作原理 307

11.1.3同步电机的结构 308

11.2同步电机的电磁关系 309

11.2.1同步电机的磁动势及磁通 309

11.2.2同步电机的双反应原理 311

11.2.3同步电机的电压平衡方程及相量图 312

11.3同步电机的功率关系与矩角特性 315

11.3.1同步电机的功率方程及转矩方程 315

11.3.2同步电机的功角特性 317

11.3.3同步电机的矩角特性 318

11.3.4同步电机的运行 318

11.4同步电机的功率因数调节和V形曲线 320

11.4.1同步电机的功率因数调节 320

11.4.2同步电机的V形曲线 322

11.5同步电机的启动 323

11.6无换向器电机 324

11.6.1无换向器电机的分类 325

11.6.2无换向器电机的工作原理 326

11.6.3无换向器同步电机的特性 328

小结 332

思考题 333

习题 333

第12章 电力拖动系统电机的选择 335

12.1电力拖动系统电机选择的一般问题 335

12.1.1电机种类的选择 335

12.1.2电机额定电压与额定转速的选择 336

12.2电机的发热与冷却 337

12.2.1电机的发热与温升 337

12.2.2电机的冷却与散热 338

12.2.3电机的允许温升与绝缘材料 339

12.3电机额定功率的选择 339

12.3.1电机的工作方式 339

12.3.2连续工作制电机的选择 340

12.3.3短时工作制电机的选择 345

12.3.4断续周期工作制电机的选择 346

12.3.5电力拖动调速电机的选择 346

12.4电机额定功率选择的其它问题 347

12.4.1统计法 347

12.4.2带冲击负载对电机额定功率选择的影响 347

12.4.3笼型异步电机小时合闸次数的确定 349

小结 350

思考题 350

习题 351

第13章 控制电机 352

13.1伺服电动机 352

13.1.1直流伺服电动机 352

13.1.2交流伺服电动机 353

13.2力矩电机 358

13.3测速发电机 359

13.3.1直流测速发电机 359

13.3.2交流测速发电机 360

13.4自整角机 362

13.4.1自整角机的基本结构 362

13.4.2自整角机的工作原理 363

13.5旋转变压器 368

13.5.1正弦、余弦旋转变压器的空载原理 369

13.5.2正弦、余弦旋转变压器的负载原理 370

13.5.3原边补偿的正弦、余弦旋转变压器 371

小结 371

思考题 372

第14章 特种电机 373

14.1永磁电机 373

14.1.1永磁同步电机 373

14.1.2永磁无刷直流电动机 375

14.2开关磁阻电机 380

14.2.1SRM电机的结构和基本原理 380

14.2.2SRM电机的相电流 384

14.2.3SRM电机的功率变换器主电路 386

14.2.4SRM电机的控制方式 387

14.3步进电机 389

14.3.1步进电机的原理 389

14.3.2步进电机的结构 390

14.3.3步进电机的控制方式 391

14.3.4步进电机的运行特性 393

14.3.5步进电机的驱动电路 396

14.4直线感应电机 397

14.4.1直线感应电机的工作原理 397

14.4.2直线感应电机的基本结构与运行原理 399

小结 401

习题 402

附录直 流电机运行的MATLAB分析 404

参考文献 411