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绪论 1

0.1 电机概述 1

0.1.1 电机的主要类型 1

0.1.2 电机及电力拖动技术在国民经济中的作用 2

0.2　本课程的性质、内容与学习方法 2

第1章　直流电机 4

1.1　直流电机的基本工作原理 4

1.1.1 直流发电机的基本工作原理 4

1.1.2　直流电动机的基本工作原理 6

1.1.3　直流电机的可逆原理 7

1.2 直流电机的基本结构与铭牌 7

1.2.1　直流电机的基本结构 7

1.2.2　直流电机的铭牌 11

1.2.3　直流电机的主要系列 13

1.3　直流电机的磁场 13

1.3.1　直流电机的励磁方式 14

1.3.2 直流电机的空载磁场和磁化曲线 14

1.3.3 直流电机的负载磁场和电枢反应 16

1.4　直流电机的基本公式 17

1.4.1 直流电机的电枢电动势 17

1.4.2　直流电机的电磁转矩 18

1.4.3　直流电机的电磁功率 18

1.5　直流电动机的运行原理 19

1.5.1　电动势平衡方程式 19

1.5.2　转矩平衡方程式 19

1.5.3　功率平衡方程式 20

1.6　直流电动机的工作特性 22

1.6.1　他励直流电动机的工作特性 22

1.6.2 串励直流电动机的工作特性 24

1.7 直流电机的换向 25

1.7.1 直流电机的换向过程 25

1.7.2　影响换向的电磁原因 26

1.7.3　改善换向的方法 26

小结 27

思考与练习题 28

第2章　直流电动机的电力拖动 30

2.1 电力拖动系统的运动方程式 30

2.1.1　单轴电力拖动系统的运动方程式 31

2.1.2 电力拖动系统的运动状态分析 32

2.2　生产机械的负载转矩特性 33

2.3　他励直流电动机的机械特性 34

2.3.1　他励直流电动机的机械特性方程式 34

2.3.2 他励直流电动机的固有机械特性 35

2.3.3　他励直流电动机的人为机械特性 36

2.3.4 电力拖动系统稳定运行的条件 37

2.4 他励直流电动机的启动和反转 38

2.4.1　他励直流电动机的启动 38

2.4.2 他励直流电动机的反转 40

2.5　他励直流电动机的调速 41

2.5.1 调速指标 41

2.5.2　他励直流电动机的调速方法 42

2.6　他励直流电动机的制动 47

2.6.1 能耗制动 47

2.6.2 反接制动 50

2.6.3 回馈制动 53

小结 54

思考与练习题 55

第3章　变压器 57

3.1 变压器的基本工作原理和基本结构 57

3.1.1　变压器的基本工作原理 57

3.1.2　变压器的应用和分类 58

3.1.3　变压器的基本结构 59

3.1.4 变压器的铭牌与主要系列 62

3.2　单相变压器的空载运行 64

3.2.1　空载运行时的物理状况 64

3.2.2　感应电动势和漏电动势 65

3.2.3　空载电流和空载损耗 66

3.2.4　电动势平衡方程式和等效电路 66

3.2.5　空载运行时的相量图 67

3.3　单相变压器的负载运行 68

3.3.1　负载运行时的物理状况 68

3.3.2　负载运行时的基本方程式 69

3.3.3　负载运行时的等效电路 69

3.4　变压器参数的测定 72

3.4.1　空载试验 72

3.4.2　短路试验 73

3.5　变压器的运行特性 76

3.5.1　变压器的外特性和电压变化率 76

3.5.2　变压器的损耗和效率特性 77

3.6　三相变压器 79

3.6.1　三相变压器的磁路系统 79

3.6.2 三相变压器的电路系统——连接组 80

3.6.3　三相变压器的并联运行 84

3.7　其他常用变压器 85

3.7.1 自耦变压器 85

3.7.2　仪用互感器 87

小结 88

思考与练习题 89

第4章　三相异步电动机 92

4.1 三相异步电动机的基本工作原理 93

4.1.1 三相交流电的旋转磁场和旋转磁动势 93

4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理 96

4.2　三相异步电动机的基本结构和铭牌 97

4.2.1 三相异步电动机的基本结构 97

4.2.2 三相异步电动机的铭牌 101

4.2.3 三相异步电动机的主要系列简介 102

4.3 三相异步电动机的定子绕组和感应电动势 103

4.3.1 交流绕组的基本知识 103

4.3.2 三相单层绕组的排列和连接 105

4.3.3 异步电动机的感应电动势 109

4.4 三相异步电动机的空载运行 110

4.4.1　空载运行时的物理情况 110

4.4.2 电动势平衡方程式和等效电路 111

4.5 三相异步电动机的负载运行 111

4.5.1 负载运行时的物理情况 111

4.5.2　负载运行时的基本方程式 112

4.5.3　负载运行时的等效电路 113

4.6　三相异步电动机的功率和转矩 118

4.6.1　功率转换过程 118

4.6.2　功率平衡方程式 119

4.6.3　转矩平衡方程式 119

4.7　三相异步电动机的工作特性 121

4.8 三相异步电动机参数的测定 122

4.8.1 空载试验 122

4.8.2　堵转试验 124

小结 125

思考与练习题 127

第5章 三相异步电动机的电力拖动 129

5.1 三相异步电动机的电磁转矩表达式 129

5.1.1 电磁转矩的物理表达式 129

5.1.2　电磁转矩的参数表达式 130

5.1.3　电磁转矩的实用表达式 132

5.2　三相异步电动机的机械特性 132

5.2.1　固有机械特性 133

5.2.2　人为机械特性 134

5.3 三相异步电动机的启动 136

5.3.1 三相笼型异步电动机的启动 136

5.3.2 三相绕线转子异步电动机的启动 142

5.4 三相异步电动机的制动 144

5.4.1　能耗制动 144

5.4.2　反接制动 146

5.4.3 回馈制动 148

5.5 三相异步电动机的调速 149

5.5.1 变极调速 150

5.5.2 变频调速 153

5.5.3　改变转差率调速 155

小结 159

思考与练习题 160

第6章　其他交流电动机 162

6.1　单相异步电动机 162

6.1.1 单相单绕组异步电动机的工作原理 162

6.1.2 单相异步电动机的主要类型和启动方法 163

6.1.3　单相异步电动机的应用 165

6.2　三相同步电动机 167

6.2.1 三相同步电动机的基本结构 167

6.2.2　三相同步电动机的工作原理 168

6.2.3 三相同步电动机的相量图与电磁功率 169

6.2.4　同步电动机的V形曲线及功率因数调节 170

6.2.5 同步电动机的启动 171

6.3　单相（微型）同步电动机 172

6.3.1　永磁式同步电动机 172

6.3.2　磁阻式（反应式）同步电动机 173

6.3.3　磁滞式同步电动机 174

6.4　直线异步电动机 175

6.4.1　直线异步电动机的工作原理 175

6.4.2　直线异步电动机的结构形式 176

小结 178

思考与练习题 179

第7章　控制电机 180

7.1　伺服电动机 180

7.1.1　直流伺服电动机 181

7.1.2　交流伺服电动机 184

7.2　步进电动机 188

7.2.1 三相磁阻式步进电动机的结构和工作原理 188

7.2.2　步进电动机的应用 192

7.3　测速发电机 193

7.3.1 直流测速发电机 193

7.3.2　交流测速发电机 195

7.4 自整角机 196

7.4.1 力矩式自整角机的工作原理 197

7.4.2　控制式自整角机的工作原理 198

7.5　旋转变压器 199

7.5.1 正余弦旋转变压器的工作原理 200

7.5.2　线性旋转变压器的工作原理 200

小结 201

思考与练习题 202

第8章 电力拖动系统中电动机的选择 203

8.1 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 203

8.1.1　电动机种类的选择 203

8.1.2　电动机电压等级的选择 204

8.1.3　电动机额定转速的选择 204

8.1.4　电动机结构形式的选择 205

8.2　电动机容量选择的基本知识 205

8.2.1　电动机的温升和绝缘 205

8.2.2　电动机的发热和冷却 206

8.3　电动机容量选择的基本方法 209

8.3.1　连续工作制电动机容量的选择 209

8.3.2　短时工作制电动机容量的选择 211

8.3.3 断续周期工作制电动机容量的选择 213

8.3.4 选择电动机容量的统计法和类比法 214

小结 215

思考与练习题 215

附录　本课程中常用的基础知识 217

附录A　磁场及其基本物理量 217

附录B　安培定律及电磁感应定律 219

附录C　常用铁磁材料及其特性 220

附录D　磁路的概念和基本定律 225

参考文献 231