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第一篇 直流电机 7

第1章 直流电机的工作原理、结构及额定值 7

1.1 直流电机的工作原理 7

1.1.1 直流发电机的工作原理 7

1.1.2 直流电动机的工作原理 9

1.2 直流电机的结构 10

1.2.1 定子 11

1.2.2 转子 12

1.3 电枢绕组 13

1.4 直流电机的额定值 17

本章小结 18

习题与思考题 18

第2章 直流电机的基本理论 20

2.1 直流电机的励磁方式 20

2.2 空载时直流电机的气隙磁场 21

2.3 负载时直流电机的气隙磁场 21

2.4 电枢绕组中的感应电势 25

2.5 直流电机的电势平衡方程 26

2.5.1 直流发电机的电势平衡方程 26

2.5.2 直流电动机的电势平衡方程 26

2.6 电磁转矩 27

2.7 直流电机的损耗和功率平衡方程 27

2.7.1 直流电机中的损耗 27

2.7.2 直流发电机的功率平衡方程 28

2.7.3 直流电动机的功率平衡方程 29

本章小结 31

习题与思考题 32

第3章 直流发电机 34

3.1 他励直流发电机的运行特性 34

3.1.1 开路特性 34

3.1.2 外特性 34

3.2 并励直流发电机的运行特性 35

3.2.1 并励直流发电机的建压条件 35

3.2.2 开路特性 36

3.2.3 外特性 36

3.3 复励直流发电机的运行特性 36

3.3.1 开路特性 37

3.3.2 外特性 37

本章小结 38

习题与思考题 38

第4章 直流电动机 40

4.1 直流电动机的起动及改变转向 40

4.1.1 电枢回路串电阻起动 40

4.1.2 他励直流电动机降低电枢电压起动 41

4.1.3 改变直流电动机转向的方法 41

4.2 他励直流电动机的工作特性 41

4.2.1 转速特性 41

4.2.2 转矩特性 42

4.2.3 效率特性 42

4.3 他励直流电动机的机械特性 42

4.3.1 机械特性方程式 42

4.3.2 固有机械特性 43

4.3.3 人为机械特性 43

4.4 串励直流电动机的机械特性 44

4.5 复励直流电动机的机械特性 45

4.6 负载的机械特性 45

4.6.1 恒转矩负载 46

4.6.2 泵类负载 46

4.6.3 恒功率负载 46

4.7 电动机稳定运行的条件 47

4.8 他励直流电动机的调速方法 48

4.8.1 改变电枢电压调节转速 48

4.8.2 调节励磁回路电阻，改变励磁电流If调节转速 49

4.8.3 电枢回路串入调节电阻调节转速 50

4.8.4 不同调速方式时电动机的功率与转矩 51

4.9 直流电动机的制动 51

4.9.1 能耗制动 52

4.9.2 反接制动 53

4.9.3 回馈制动 54

4.10 直流电机的换向 55

本章小结 56

习题与思考题 57

第二篇 变压器 60

第5章 变压器的结构、原理及额定值 60

5.1 变压器的用途和工作原理 60

5.2 变压器的结构及类型 61

5.2.1 绕组 62

5.2.2 铁心 63

5.2.3 油箱和冷却装置 65

5.2.4 总体结构 66

5.3 变压器的额定值 67

本章小结 67

习题与思考题 68

第6章 变压器的基本理论 69

6.1 变压器的空载运行 69

6.1.1 变压器空载运行时的物理分析 69

6.1.2 磁通和电势、电压的相互关系 70

6.1.3 变压器的变比k和电压比K 71

6.1.4 变压器空载运行时的等效电路和相量图 72

6.2 变压器的负载运行 73

6.2.1 变压器负载时的磁势平衡方程 73

6.2.2 负载运行时的电势平衡方程 75

6.3 变压器的等效电路和相量图 75

6.3.1 变压器的折算法 76

6.3.2 变压器负载运行时的等效电路 77

6.3.3 变压器负载运行的相量图 79

6.4 变压器的参数测定和标幺值 80

6.4.1 变压器的空载试验 80

6.4.2 稳态短路试验 81

6.4.3 标幺值 82

6.5 变压器运行时副边电压的变化和调压装置 83

6.5.1 电压调整率 83

6.5.2 变压器的稳压装置 84

6.6 变压器的损耗和效率 86

6.6.1 变压器的损耗 86

6.6.2 效率 86

本章小结 92

习题与思考题 92

第7章 三相变压器 94

7.1 三相组式和芯式变压器 94

7.1.1 三相组式变压器 94

7.1.2 三相芯式变压器 94

7.2 三相变压器的联结组 95

7.2.1 原、副方绕组感应电势之间的相位关系（即单相变压器的联结组） 95

7.2.2 三相变压器的联结组 96

7.2.3 三相变压器的标准联结组 100

7.3 三相变压器的励磁电流和电势波形 101

7.3.1 单相变压器励磁电流的波形 101

7.3.2 三相变压器不同联结组中的电势波形 102

7.4 变压器的并联运行 104

7.5 三相变压器的不对称运行 108

7.5.1 对称分量法的原理 108

7.5.2 “Yy”联结变压器的单相短路时的接线图 109

本章小结 111

习题与思考题 112

第8章 自耦变压器、三绕组变压器和互感器 114

8.1 自耦变压器 114

8.1.1 定义 114

8.1.2 变比ka 114

8.1.3 磁势平衡 115

8.1.4 容量关系 115

8.1.5 传导容量和电磁容量 116

8.2 三绕组变压器 116

8.2.1 结构和用途 116

8.2.2 三绕组变压器的特性 117

8.3 互感器 118

8.3.1 电流互感器 119

8.3.2 电压互感器 119

本章小结 120

习题与思考题 120

第9章 变压器的暂态运行 121

9.1 变压器空载合闸 121

9.2 变压器暂态短路 123

9.2.1 副绕组突然短路时的短路电流 123

9.2.2 暂态短路时的机械力 125

9.3 过电压现象 125

本章小结 127

习题与思考题 127

第三篇 异步电机 130

第10章 交流旋转电机的绕组 130

10.1 三相同步发电机的工作原理 130

10.2 交流绕组概述 130

10.2.1 相关概念和术语 131

10.2.2 交流绕组的构成原则 132

10.2.3 电势星形图 133

10.3 三相单层绕组 134

10.4 三相双层绕组 137

10.4.1 双层叠绕组 137

10.4.2 双层波绕组 138

本章小结 138

习题与思考题 139

第11章 交流绕组中的感应电势 140

11.1 一个线圈的感应电势 140

11.1.1 导体的感应电势 140

11.1.2 线圈的电势 141

11.2 交流分布绕组的感应电势 143

11.2.1 线圈组的电势 143

11.2.2 单层绕组的相电势 144

11.2.3 双层绕组的相电势 145

11.3 高次谐波电势及其削弱方法 145

本章小结 147

习题与思考题 147

第12章 交流绕组产生的磁势 149

12.1 交流电机定子单相绕组中的磁势——脉振磁势 149

12.1.1 整距集中绕组的磁势 149

12.1.2 矩形波磁势的谐波分析法 150

12.1.3 整距分布绕组的磁势及分布系数 152

12.1.4 双层短距绕组的磁势及短距系数 153

12.2 单相脉振磁势的分解 155

12.2.1 数学分解 155

12.2.2 图解分析 156

12.3 三相绕组的基波合成磁势——旋转磁势 157

12.3.1 三相绕组中的各相磁势 157

12.3.2 用数学变换求合成磁势 158

12.3.3 三相基波合成磁势的结论 159

12.4 三相合成磁势中的高次谐波磁势 160

12.5 交流旋转电机中的主磁通和漏磁通 161

12.5.1 主磁通 161

12.5.2 漏磁通及漏电抗 161

12.5.3 影响漏电抗大小的因素 162

本章小结 163

习题及思考题 163

第13章 异步电机的基本理论 165

13.1 异步电机的结构及额定值 165

13.1.1 定子 165

13.1.2 气隙 167

13.1.3 转子 167

13.1.4 异步电动机的型号及额定值 168

13.2 异步电机的三种运行状态 169

13.2.1 三相异步电动机的工作原理——异步电机作为电动机状态时 169

13.2.2 异步电机作为发电机运行状态 170

13.2.3 异步电机在制动状态下运行 170

13.3 异步电动机的电势平衡 171

13.3.1 定子绕组的电势平衡方程 171

13.3.2 转子绕组的电势平衡方程 172

13.4 异步电动机的磁势平衡 173

13.4.1 转子磁势的大小和转速 173

13.4.2 磁势平衡方程 174

13.5 异步电动机的等效电路及相量图 175

13.5.1 把转子旋转的异步电动机折算为堵转时的异步电动机——频率折算 175

13.5.2 异步电动机的转子绕组折算和等效电路 176

13.5.3 异步电动机的相量图分析 178

13.5.4 等效电路的简化——异步电动机的近似等效电路 178

13.6 三相异步电动机的功率平衡及转矩平衡方程 179

13.6.1 功率平衡方程及效率 179

13.6.2 转矩平衡方程 180

13.7 异步电动机的电磁转矩和机械特性 183

13.7.1 电磁转矩 183

13.7.2 机械特性 184

13.7.3 异步电动机的最大转矩及过载能力 185

13.7.4 异步电动机的启动电流和启动转矩 186

13.7.5 转矩的实用公式 187

13.8 异步电动机的工作特性 189

13.9 三相异步电动机的参数测定 191

13.9.1 空载试验 191

13.9.2 堵转试验 192

本章小结 193

习题与思考题 194

第14章 三相异步电动机的起动及速度调节 197

14.1 异步电动机的起动性能 197

14.2 鼠笼式异步电动机的起动方法 197

14.2.1 直接起动 197

14.2.2 降压起动 198

14.2.3 软起动 200

14.3 绕线式异步电动机的起动 201

14.3.1 转子回路串电阻起动 201

14.3.2 转子回路串频敏变阻器起动 202

14.4 改善起动性能的三相鼠笼式异步电动机 203

14.5 异步电动机的调速方法综述 205

14.6 三相异步电动机的变极调速 206

14.6.1 单绕组变极三相异步电动机的变速原理 206

14.6.2 单绕组变极三相异步电动机的转动方向分析 207

14.6.3 变极三相电动机接法及其功率与转矩的关系 207

14.7 异步电动机变频调速 210

14.7.1 从基频向低变频调速 210

14.7.2 从基频向高变频调速 212

14.8 改变定子电压调速 213

14.9 绕线式转子异步电动机调速 214

14.9.1 在转子回路中串电阻调速 214

14.9.2 在转子回路接入附加电势调速——串级调速 215

本章小结 217

习题与思考题 217

第15章 单相异步电动机 220

15.1 单相异步电动机结构及分类 220

15.2 单相异步电动机的磁场和机械特性 220

15.2.1 一相定子绕组通电时的磁场和机械特性 220

15.2.2 两相定子绕组通电时的磁场和机械特性 221

15.3 各种类型的单相异步电动机 222

本章小结 226

习题与思考题 226

第四篇 同步电机 228

第16章 同步电机原理和结构 228

16.1 同步发电机原理简述 228

16.1.1 结构模型 228

16.1.2 工作原理 228

16.1.3 同步电机的运行方式 229

16.2 同步发电机的型式和结构 229

16.2.1 两种基本型式 229

16.2.2 同步电机的结构特点 230

16.2.3 同步发电机励磁方式简介 231

16.3 同步电机额定值和型号 233

16.3.1 额定值 233

16.3.2 国产同步电机型号 233

本章小结 233

习题与思考题 234

第17章 同步发电机的基本理论 235

17.1 空载运行分析 235

17.1.1 空载气隙磁场 235

17.1.2 空载特性 236

17.2 负载运行和电枢反应分析 236

17.2.1 负载后的磁势分析 236

17.2.2 电枢反应 237

17.2.3 电枢反应电抗和同步电抗 240

17.3 同步发电机的电势方程及相量图 241

17.4 同步发电机的基本特性及电抗测定 243

17.4.1 短路特性 243

17.4.2 利用短路特性和空载特性求同步电抗 243

17.4.3 零功率因数负载特性 244

17.4.4 利用零功率因数特性和空载特性求取同步电抗和漏抗 245

17.4.5 外特性和电压调整率 245

本章小结 247

习题与思考题 248

第18章 同步发电机的并网运行 250

18.1 并联条件及并联方法 250

18.2 功率平衡方程和功角特性 253

18.2.1 功率平衡方程 253

18.2.2 功角及功角特性 254

18.3 并网后有功功率及无功功率的调节、V形曲线 256

18.3.1 有功功率的调节 256

18.3.2 无功功率的调节 257

本章小结 261

习题与思考题 261

第19章 同步电动机 263

19.1 同步电动机工作原理 263

19.2 同步电动机电势平衡和相量图 264

19.3 同步电动机的优点 264

19.4 同步电动机的功角特性 265

19.5 同步电动机的异步起动法 266

19.6 磁阻同步电动机 268

19.7 开关磁阻电动机简介 269

本章小结 270

习题与思考题 270

第20章 同步发电机的异常运行 272

20.1 三相同步发电机不对称运行的分析方法 272

20.2 稳态不对称短路分析 274

20.2.1 单相线对中点短路 274

20.2.2 两相线对线短路 275

20.3 三相突然短路分析 276

20.3.1 分析的基本方法——超导闭合回路磁链不变原则 276

20.3.2 三相突然短路的物理过程 276

20.3.3 突然短路时的电抗 278

20.4 突然短路电流 279

20.5 同步电机的振荡 280

20.6 不对称运行和突然短路的影响 282

20.6.1 不对称运行影响 282

20.6.2 突然短路的影响 282

本章小结 282

习题与思考题 283

第五篇 特种电机 286

第21章 特种用途的电机 286

21.1 直流弧焊机 286

21.1.1 电源外特性与焊接电弧的关系 286

21.1.2 对弧焊机的要求 287

21.1.3 旋转式直流弧焊机的结构和原理 287

21.2 汽车用电机 288

21.2.1 汽车用发电机 289

21.2.2 汽车用起动机 293

21.2.3 汽车用磁电机 294

21.3 无刷直流电动机 295

21.4 防爆电动机 297

21.4.1 概述 297

21.4.2 分类 297

21.4.3 结构特点及要求 298

本章小结 299

习题与思考题 299

第22章 微特电机 301

22.1 步进电动机 301

22.1.1 概述 301

22.1.2 反应式步进电动机的原理 302

22.1.3 步进电动机的基本特点及特性 303

22.2 自整角机 304

22.2.1 结构 304

22.2.2 类型 305

22.2.3 控制式自整角机的原理 306

22.2.4 力矩式自整角机的原理功能简述 307

22.3 电机扩大机 308

22.3.1 结构 308

22.3.2 原理 309

本章小结 311

习题与思考题 311

参考文献 312