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目录 1

绪论 1

0.1 电机与电力拖动系统发展概况 1

0.2　课程特点 2

0.3　电机理论中常用的基本电磁规律 2

0.3.1　描述磁场的物理量 2

0.3.2　铁磁材料的特性 3

0.3.3　电磁感应定律 4

0.3.4　电磁力定律 5

0.3.5　全电流定律 6

第1章 电力拖动系统动力学 7

1.1　单轴电力拖动系统动力学 7

1.1.1　单轴电力拖动系统 7

1.1.2　单轴电力拖动系统的运动方程式 7

1.2　多轴电力拖动系统的简化 9

1.2.1　工作机构作旋转运动 9

1.2.2　工作机构作升降运动 11

1.3.1　负载的转矩特性 14

1.3　负载的转矩特性和电力拖动系统稳定运行的条件 14

1.3.2　系统稳定运行的条件 15

小结 18

思考题与习题 18

2.1.1　直流电机的用途 20

2.1.2　主要结构 20

2.1　直流电机的基本工作原理 20

第2章　直流电机原理 20

2.1.3　基本工作原理 22

2.1.4　额定数据和型号 23

2.2　直流电机的空载磁路 24

2.2.1　直流电机的磁路 25

2.2.2　空载气隙磁通密度的分布 25

2.2.3　空载磁化特性 27

2.2.4　直流电机的励磁方式 27

2.3.1　概述 28

2.3　直流电机的电枢绕组 28

2.3.2　单叠绕组 30

2.3.3　单波绕组 33

2.4　感应电势与电磁转矩 35

2.4.1　感应电势 35

2.4.2　电磁转矩 36

2.5　直流电机的电枢反应 37

2.5.1 电枢磁势 37

2.5.2　电枢反应 39

2.6　直流发电机 41

2.6.1　稳定运行时的基本平衡式 42

2.6.2　他励直流发电机的运行特性 45

2.6.3　并励直流发电机 46

2.7　直流电动机 47

2.7.1 直流电机的可逆原理 47

2.7.2　基本平衡式 48

2.7.3　工作特性 51

2.8　直流电动机的机械特性 52

2.8.1　机械特性的一般表达式 52

2.8.2　固有机械特性 52

2.8.3　人为机械特性 54

2.8.4　串励电机的机械特性 56

2.8.5　复励电机的机械特性 57

2.9　直流电机换向的改进措施 57

2.10　航空直流启动发电机 59

小结 61

思考题与习题 63

第3章　他励直流电动机的运行 66

3.1　他励直流电动机的启动 66

3.1.1　降压启动 66

3.1.2　电枢回路串电阻启动 66

3.2　他励直流电动机的调速 67

3.2.1　调速方法 67

3.2.2　调速的性能指标 72

3.2.3　调速方式 75

3.2.4　调速方式与负载性质的匹配 76

3.3　他励直流电动机四象限运行 80

3.3.1　电动运行 80

3.3.2　反接制动过程 81

3.3.3　能耗制动 82

3.3.4　倒拉反转运行 84

3.3.5　回馈制动（再生制动） 84

3.4　电力拖动系统的过渡过程 89

3.4.1　他励直流电动机过渡过程的数学分析 89

3.4.2　机电时间常数的性质 91

3.4.3　他励电动机考虑电枢电感的启动过渡过程 92

小结 94

思考题与习题 95

4.1　变压器的工作原理、分类及结构 98

4.1.1　单相变压器的工作原理 98

第4章　变压器 98

4.1.2　单相变压器的基本结构 99

4.1.3　变压器的分类和额定数据 101

4.2　单相变压器的空载运行 102

4.2.1　空载运行时的物理现象 102

4.2.2　空载电势分析 103

4.2.3　空载电流分析 105

4.2.4　空载等值电路和矢量图 107

4.3.1　负载运行时的电磁关系 108

4.3　单相变压器的负载运行 108

4.3.2　负载运行时的等值电路 109

4.3.3　相对单位制 112

4.4　试验和参数测定 113

4.4.1　短路试验 113

4.4.2　空载试验 113

4.5　外特性与效率 114

4.5.1　外特性和电压调整率 114

4.6　三相变压器 115

4.5.2　电磁功率和效率 115

4.6.1　铁心结构 116

4.6.2　绕组连接法及其组别 116

4.6.3　三相变压器空载电势波形 118

4.7　特殊变压器 120

4.7.1 自耦变压器 121

4.7.2　电压互感器 122

4.7.3　电流互感器 122

小结 123

思考题与习题 124

第5章 交流电机的绕组电势和磁势 127

5.1　交流绕组及其感应电势 127

5.1.1　绕组电势 127

5.1.2　60°/120°相带绕组 136

5.1.3　谐波电势的特征 140

5.2.1　单相绕组的脉振磁势 142

5.2　交流绕组的磁势 142

5.2.2　三相绕组的旋转磁势 150

5.2.3 高次空间谐波磁势 156

5.2.4　双重绕组技术 157

小结 159

思考题与习题 160

6.1 三相异步电动机的结构与基本原理 162

6.1.1　三相异步电动机的结构 162

第6章　异步电动机的运行原理 162

6.1.2　基本工作原理 165

6.1.3　航空异步电动机的型号及其额定数据 166

6.2　转子静止时的分析 167

6.2.1　转子绕组开路 167

6.2.2　转子绕组短路 170

6.3　转子转动时的分析 173

6.3.1　定、转子的磁势关系 173

6.3.3　基本平衡式、等值电路和矢量图 175

6.3.2　转动转子变为静止转子 175

6.3.4　笼型转子的特点 176

6.3.5　试验和参数测定 178

6.4　三相异步电动机的机械特性 180

6.4.1　功率转换关系 180

6.4.2　电磁转矩 182

6.4.3　机械特性和工作特性 188

6.4.4　电磁转矩实用公式 190

6.4.5　空间高次谐波对异步电动机的影响 191

小结 193

思考题与习题 194

第7章 异步电动机的各种运行方式分析 197

7.1　异步电动机的启动特性 197

7.1.1　直接启动 197

7.1.2　降压启动 198

7.1.3　深槽和双笼型异步电动机 199

7.2.1　反接制动 200

7.1.4　串接变阻器启动 200

7.2　异步电动机的制动特性 200

7.2.2　能耗制动 201

7.2.3　回馈制动 203

7.3　异步电动机的调速特性 205

7.3.1　变极调速 206

7.3.2　变频调速 210

7.3.3　转子电路外接电阻调速 210

7.3.4　非正弦电源对异步电动机的影响 211

小结 215

思考题与习题 215

第8章 同步电动机的运行原理 216

8.1　同步电机的基本工作原理和结构 216

8.1.1　基本工作原理 216

8.1.2　基本结构 218

8.1.3　航空同步发电机的结构特点 219

8.1.4　同步电机的额定值 220

8.2　同步电动机的电枢反应 221

8.2.1 电枢电流？与反电势E0同相 221

8.2.2 电枢电流？滞后于反电势E0一个锐角ψ（ψ＜0） 222

8.2.3 电枢电流？超前于反电势E0一个锐角ψ（ψ＞0） 224

8.3　电压平衡式、同步电抗和矢量图 225

8.3.1 电压平衡式和同步电抗 225

8.3.2　同步电动机的矢量图 227

8.4　功角特性和有功功率调节 229

8.4.1　功角特性 229

8.4.2　有功功率调节和静态稳定 231

8.5　无功功率调节和V形曲线 234

8.5.1　无功功率调节 234

8.5.2　V形曲线 236

8.6　同步电动机的启动 237

8.7　反应式同步电动机 238

8.8.1　d,q,0坐标系统 239

8.8　同步电动机的数学模型 239

8.8.2　同步电动机的基本电磁关系 241

8.8.3　电磁式同步电动机的数学模型 244

8.8.4　永磁同步电动机的数学模型 246

小结 247

思考题与习题 248

9.1　单相异步电动机 250

9.1.1　基本工作原理 250

第9章　微特电机 250

9.1.2　等值电路 251

9.1.3　启动和调速 252

9.2　两相伺服电动机 255

9.2.1　功用、结构及特点 255

9.2.2　机械特性和控制特性 257

9.3　异步测速发电机 259

9.4　自整角机 260

9.4.1　力矩式自整角机系统 261

9.4.2　控制式自整角机系统 264

9.5　旋转变压器 265

9.5.1 正、余弦旋转变压器 266

9.5.2　无刷旋转变压器 268

9.5.3　误差和精度等级 269

9.6　无刷直流电动机 270

9.6.1　结构和工作原理 271

9.6.2　基本公式 273

9.6.3　机械特性和调节特性 275

9.6.4　航空航天应用 276

9.7　永磁同步伺服电动机 277

9.7.1　基本结构和工作原理 277

9.7.2　矢量图和功角特性 278

9.8　磁滞电动机 279

9.8.1　结构和工作原理 279

9.8.2　机械特性和特点 281

9.9.1　反应式步进电机 282

9.9　步进电机 282

9.9.2　永磁式步进电机 285

小结 286

思考题与习题 287

第10章　小型电机调速系统 288

10.1　直流电动机调速系统 288

10.1.1　直流电动机的PWM控制 288

10.1.2　闭环调速系统静特性 290

10.1.3　系统的动态结构 292

10.2　无刷直流电动机调速系统 294

10.2.1　无刷直流电动机动态数学模型 294

10.2.2　系统的控制方法 296

10.2.3　调速系统 299

10.2.4　航空双通道无刷直流电动机调速系统 300

10.3　永磁同步电动机调速系统 303

10.3.1　调速原理 304

10.3.2　调速系统结构 305

10.3.3　航空双通道永磁同步电动机调速系统 308

10.4　笼型电动机变频调速系统 310

10.4.1　变频调速控制方法 310

10.4.2　SPWM静止逆变器 313

10.4.3　转速开环变频调速系统 317

10.5　笼型电动机矢量控制调速系统 319

10.5.1　异步电动机的数学模型 319

10.5.2　矢量控制变换基本方程式 324

10.5.3　矢量控制系统结构 326

10.6　开关磁阻电机调速系统 329

10.6.1　SR电机结构和工作原理 330

10.6.2　电流波形分析 333

10.6.3　控制方式 336

10.6.4　航空开关磁阻启动／发电机系统（SR-S/G系统） 340

小结 341

思考题与习题 342

11.1.1 电动机的发热过程 343

11.1 电动机的发热与冷却过程 343

第11章 电动机的功率选择 343

11.1.2　电动机的冷却过程 345

11.2　电动机的额定功率与运行方式 345

11.2.1 电动机的允许温升 345

11.2.2　电动机的工作方式 346

11.2.3　连续工作方式下电动机的额定功率 347

11.2.4　短时工作方式下电动机的额定功率 348

11.2.5　周期性断续工作方式下电动机的额定功率 349

11.3　电动机额定功率的选择 349

11.3.1　电动机额定功率选择的步骤 350

11.3.2　负载功率计算 350

11.3.3　常值负载时电动机额定功率的选择 351

11.3.4　负载变化时电动机额定功率的预选与发热校核 354

11.3.5　等效转矩法校核发热时弱磁段转矩的修正 356

小结 358

思考题与习题 359