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绪论 1

0.1 电机的分类和应用 1

0.1.1 分类 1

0.1.2 应用 1

0.2 我国电机工业简介 2

0.3 我国风电概况 2

0.4 电机中的铁磁材料及其特性 3

0.4.1 磁化曲线 4

0.4.2 磁滞回线 4

0.4.3 交流磁路中的铁心损耗 4

0.5 常用基本电磁定律 5

0.5.1 电路定律 5

0.5.2 电磁感应定律 6

0.5.3 全电流定律（安培环路定律） 6

0.5.4 电磁力定律 6

0.5.5 磁路定律 6

0.5.6 电路与磁路的比较 7

0.6 电机的发热与温升 7

0.6.1 电机的发热与冷却 7

0.6.2 电动机的工作制 8

0.7 教材内容、课程性质、教学任务及学习方法建议 9

0.7.1 教材内容 9

0.7.2 课程性质 9

0.7.3 教学任务 9

0.7.4 学习方法建议 9

本章小结 10

思考题与习题 10

第1章 变压器 11

本章教学基本要求 11

本章重点 11

1.1 概述 11

1.1.1 变压器的基本工作原理 11

1.1.2 变压器的用途与分类 12

1.1.3 变压器的主要结构 13

1.1.4 变压器的铭牌数据和主要系列 13

1.2 单相变压器的空载运行 15

1.2.1 变压器空载运行时的磁场 15

1.2.2 变压器各电磁量的正方向 15

1.2.3 空载运行时电压、电动势与主磁通的关系 15

1.2.4 变压器的励磁电流 17

1.2.5 变压器空载运行时的相量图与等效电路 18

1.3 单相变压器的负载运行 19

1.3.1 负载运行时的磁动势平衡方程 20

1.3.2 负载运行时的基本方程 20

1.3.3 变压器的参数折算 21

1.3.4 折算后变压器的基本方程 22

1.3.5 等效电路 22

1.3.6 变压器相量图和功率关系 23

1.4 变压器参数的试验测定 28

1.4.1 变压器空载试验 28

1.4.2 变压器短路试验 29

1.5 标幺值 32

1.6 变压器的运行特性 33

1.6.1 电压变化率和外特性 33

1.6.2 变压器效率和效率特性 34

1.7 三相变压器 35

1.7.1 三相变压器的磁路系统 35

1.7.2 三相变压器的绕组联结组标号 36

1.7.3 试验确定绕组的极性和三相变压器的联结组标号 39

1.7.4 三相变压器空载运行时的电动势波形 41

1.8 其他用途的变压器 44

1.8.1 自耦变压器 44

1.8.2 互感器 46

1.9 变压器的并联运行 47

1.9.1 电压比不等时的变压器并联运行 48

1.9.2 联结组标号不同时的变压器并联运行 48

1.9.3 短路阻抗标幺值不等时的变压器并联运行 49

本章小结 49

思考题与习题 50

第2章 交流电机基础 52

本章教学基本要求 52

本章重点 52

2.1 交流电机的基本工作原理和定子结构 52

2.1.1 三相同步电机的基本工作原理 52

2.1.2 三相异步电机的基本工作原理 53

2.1.3 交流电机的定子结构 53

2.2 旋转磁动势 54

2.2.1 单相脉振磁动势 54

2.2.2 三相绕组的合成旋转磁动势 57

2.2.3 两相绕组产生的旋转磁动势 57

2.3 交流绕组的感应电动势 59

2.3.1 一根导体的感应电动势 60

2.3.2 整距线匝的感应电动势 61

2.3.3 整距线圈的感应电动势 62

2.3.4 整距分布线圈的感应电动势 62

2.3.5 短距线圈的感应电动势 63

2.3.6 一相交流绕组的感应电动势 63

2.3.7 交流绕组的谐波感应电动势 63

本章小结 66

思考题与习题 66

第3章 异步电动机 68

本章教学基本要求 68

本章重点 68

3.1 三相异步电动机 68

3.1.1 基本结构和铭牌数据 68

3.1.2 三相异步电动机空载运行 71

3.1.3 三相异步电动机负载运行 75

3.1.4 三相异步电动机的电压方程和等效电路 81

3.1.5 三相异步电动机的功率和转矩方程 85

3.1.6 笼型转子的极数和相数 87

3.1.7 三相异步电动机的机械特性 88

3.1.8 三相异步电动机的工作特性及参数测定 93

3.2 其他常用异步电动机 96

3.2.1 单相异步电动机 96

3.2.2 直线电动机 100

本章小结 101

思考题与习题 102

第4章 同步电机 104

本章教学基本要求 104

本章重点 104

4.1 同步电机的分类、结构、励磁和铭牌数据 104

4.1.1 同步电机的基本结构和铭牌数据 104

4.1.2 同步电机的励磁方式 106

4.2 同步发电机 108

4.2.1 同步发电机的基本工作原理 109

4.2.2 同步发电机的空载运行 110

4.2.3 同步发电机的负载运行和电枢反应 111

4.2.4 同步发电机的基本方程和相量图 113

4.2.5 同步发电机的运行特性和电抗测试 116

4.2.6 同步发电机的功率与转矩 119

4.2.7 同步发电机的并联运行 121

4.3 同步电动机 126

4.3.1 同步电动机的基本工作原理 126

4.3.2 同步电动机的基本方程和相量图 126

4.3.3 同步电动机的功率和转矩方程 129

4.3.4 同步电动机的功角特性和矩角特性 130

4.3.5 同步电动机的励磁调节和V形曲线 132

4.3.6 同步电动机的起动 134

4.4 其他同步电机 135

4.4.1 永磁同步电机 135

4.4.2 同步补偿机 138

本章小结 139

思考题与习题 140

第5章 直流电机 141

本章教学基本要求 141

本章重点 141

5.1 直流电机的工作原理 141

5.1.1 直流电机的基本工作原理及主要结构 141

5.1.2 电枢绕组和直流电机模型 145

5.1.3 直流电机的铭牌数据和主要系列 146

5.2 直流电机的磁场 147

5.2.1 直流电机的励磁方式 147

5.2.2 直流电机的空载磁场 148

5.2.3 直流电机负载时的磁场 149

5.2.4 直流电机的电枢反应 151

5.2.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩 152

5.3 直流电机的基本方程 153

5.3.1 电压方程 153

5.3.2 转矩方程 154

5.3.3 电磁功率和功率平衡方程 155

5.4 直流发电机的运行特性与试验测试 159

5.4.1 他励直流发电机的空载特性 159

5.4.2 他励直流发电机的外特性 159

5.4.3 并励直流发电机 160

5.5 直流电动机的工作特性与试验测试 161

5.5.1 他励（并励）直流电动机的工作特性 162

5.5.2 串励直流电动机的工作特性 163

5.6 直流电动机的机械特性 164

5.6.1 他励直流电动机的机械特性表达式 164

5.6.2 他励直流电动机的固有机械特性 165

5.6.3 他励直流电动机的人为机械特性 166

5.7 直流电机的换向 168

5.7.1 换向的物理过程 168

5.7.2 换向元件的感应电动势 169

5.7.3 改善换向的方法 169

本章小结 170

思考题与习题 171

第6章 风力发电机 173

本章教学基本要求 173

本章重点 173

6.1 风力发电基本理论 173

6.1.1 风能的计算 173

6.1.2 风机的功率 175

6.1.3 独立运行风力发电系统 177

6.1.4 并网运行风力发电系统 178

6.1.5 大型风力发电机的主流机型 181

6.1.6 小型风力发电机的主流机型 182

6.2 定速感应发电机 183

6.2.1 定速感应发电机的结构和工作原理 183

6.2.2 定速感应发电机的稳态特性 184

6.2.3 用于风力发电的定速感应发电机 186

6.2.4 定速感应发电机的建模 188

6.3 直驱式永磁同步发电机 192

6.3.1 永磁同步发电机的结构和工作原理 193

6.3.2 永磁同步发电机的气隙磁场和等效绕组 195

6.3.3 永磁同步发电机的基本方程和相量图 196

6.3.4 永磁同步发电机的工作特性和控制 198

6.4 双馈式交流励磁感应发电机 201

6.4.1 双馈式交流励磁感应发电机的结构和工作原理 201

6.4.2 双馈式交流励磁感应发电机的稳态特性 202

6.4.3 双馈式异步发电机的控制与特性 205

6.4.4 无刷双馈发电机 212

本章小结 213

思考题与习题 213

附录 215

附录A 部分S9系列配电变压器的主要技术数据 215

附录B 交流绕组连接规律举例 216

附录C 交流绕组的分布系数和短距系数 218

附录D 部分Y3系列三相异步电动机的技术数据 220

附录E 生产机械的负载转矩特性 222

附录F 小功率异步电动机的技术数据 223

附录G 直流电机的电枢绕组 224

附录H 部分Z4系列直流电动机的技术数据 226

参考文献 228