电机学概述 8
第一篇 直流电机 8
第1章 直流电机的工作原理、结构及额定值 8
1.1 直流电机的工作原理 8
1.1.1 直流发电机的工作原理 8
1.1.2 直流电动机的工作原理 11
1.2 直流电机的结构 12
1.2.1 定子 12
1.2.2 转子 14
1.3 电枢绕组 15
1.4 直流电机的额定值 20
本章小结 21
习题与思考题 22
第2章 直流电机的基本理论 23
2.1 直流电机的励磁方式 23
2.2 空载时直流电机的气隙磁场 24
2.3 负载时直流电机的气隙磁场 25
2.4 电枢绕组中的感应电势 29
2.5.1 直流发电机的电势平衡方程 30
2.5.2 直流电动机的电势平衡方程 30
2.5 直流电机的电势平衡方程 30
2.6 电磁转矩 31
2.7 直流电机的损耗和功率平衡方程 32
2.7.1 直流电机中的损耗 32
2.7.2 直流发电机的功率平衡方程 33
2.7.3 直流电动机的功率平衡方程 35
本章小结 36
习题与思考题 36
3.1.2 外特性 38
3.1.1 开路特性 38
3.1 他励直流发电机的运行特性 38
第3章 直流发电机 38
3.2 并励直流发电机的运行特性 39
3.2.1 并励直流发电机的建压条件 39
3.2.2 开路特性 41
3.2.3 外特性 41
3.3 复励直流发电机的运行特性 41
3.3.1 开路特性 42
3.3.2 外特性 42
本章小结 42
习题与思考题 43
4.1.1 电枢回路串电阻启动 44
4.1 直流电动机的启动及改变转向 44
第4章 直流电动机 44
4.1.2 他励直流电动机降低电枢电压启动 45
4.1.3 改变直流电动机转向的方法 45
4.2 他励直流电动机的工作特性 45
4.2.1 转速特性 45
4.2.2 转矩特性 46
4.2.3 效率特性 46
4.3 他励直流电动机的机械特性 46
4.3.1 机械特性方程式 46
4.3.3 人为机械特性 47
4.3.2 固有机械特性 47
4.4 串励直流电动机的机械特性 49
4.5 复励直流电动机的机械特性 50
4.6 负载的机械特性 50
4.6.1 恒转矩负载 50
4.6.2 泵类负载 51
4.6.3 恒功率负载 52
4.7 电动机稳定运行的条件 52
4.8 他励直流电动机的调速方法 53
4.8.1 改变电枢电压调节转速 54
4.8.2 调节励磁回路电阻，改变励磁电流If调节转速 55
4.8.3 电枢回路串入调节电阻调节转速 56
4.8.4 不同调速方式时电动机的功率与转矩 57
4.9 直流电动机的制动 57
4.9.1 能耗制动 58
4.9.2 反接制动 59
4.9.3 回馈制动 61
4.10 直流电机的换向 62
本章小结 64
习题与思考题 65
5.1 变压器的用途和工作原理 70
第5章 变压器的结构、原理及额定值 70
第二篇 变压器 70
5.2 变压器的结构及类型 71
5.2.1 绕组 72
5.2.2 铁心 73
5.2.3 油箱和冷却装置 76
5.2.4 总体结构 77
5.3 变压器的额定值 78
本章小结 79
习题与思考题 79
6.1.1 变压器空载运行时的物理分析 80
第6章 变压器的运行分析 80
6.1 变压器的空载运行 80
6.1.2 磁通和电势、电压的相互关系 81
6.1.3 变压器的变比k和电压比K 83
6.1.4 变压器空载运行时的等效电路和相量图 84
6.2 变压器的负载运行 85
6.2.1 变压器负载时的磁势平衡方程 85
6.2.2 负载运行时的电势平衡方程 87
6.3 变压器的等效电路和相量图 87
6.3.1 变压器的折算法 88
6.3.2 变压器负载运行时的等效电路 89
6.3.3 变压器负载运行的相量图 92
6.4 变压器的参数测定和标幺值 93
6.4.1 变压器的空载试验 93
6.4.2 稳态短路试验 94
6.4.3 标幺值 95
6.5 变压器运行时副边电压的变化和调压装置 97
6.5.1 电压调整率 97
6.5.2 变压器的调压装置 98
6.6 变压器的损耗和效率 100
6.6.1 变压器的损耗 100
6.6.2 效率 101
本章小结 106
习题与思考题 107
第7章 三相变压器 110
7.1 三相组式和芯式变压器 110
7.1.1 三相组式变压器 110
7.1.2 三相芯式变压器 110
7.2 三相变压器的联结组 111
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） 111
7.2.2 三相变压器的联结组 113
7.3.1 单相变压器励磁电流的波形 118
7.2.3 三相变压器的标准联结组 118
7.3 三相变压器的励磁电流和电势波形 118
7.3.2 三相变压器不同联结组中的电势波形 119
7.4 变压器的并联运行 122
7.5 三相变压器的不对称运行 126
7.5.1 对称分量法的原理 126
7.5.2 “Y，yn”联结变压器的单相短路 128
本章小结 131
习题与思考题 132
8.1.1 定义 134
8.1 自耦变压器 134
第8章 自耦变压器、三绕组变压器和互感器 134
8.1.2 变比ka 135
8.1.3 磁势平衡 135
8.1.4 容量关系 135
8.1.5 传导容量和电磁容量 136
8.2 三绕组变压器 137
8.2.1 结构和用途 137
8.2.2 三绕组变压器的特性 137
8.3.1 电流互感器 139
8.3 互感器 139
8.3.2 电压互感器 140
本章小结 140
习题与思考题 141
第9章 变压器的暂态运行 142
9.1 变压器空载合闸 142
9.2 变压器暂态短路 144
9.2.1 副绕组突然短路时的短路电流 145
9.2.2 暂态短路时的机械力 146
9.3 过电压现象 147
本章小结 148
习题与思考题 149
第三篇 交流旋转电机的共同问题 152
第10章 交流旋转电机的绕组 152
10.1 同步发电机的工作原理 152
10.2 交流绕组概述 153
10.2.1 相关概念和术语 153
10.2.2 交流绕组的构成原则 155
10.2.3 电势星形图 156
10.3 三相单层绕组 156
10.4 三相双层绕组 160
10.4.1 双层叠绕组 160
10.4.2 双层波绕组 161
本章小结 162
习题与思考题 162
第11章 交流绕组中的感应电势 163
11.1 一个线圈的感应电势 163
11.1.1 导体的感应电势 163
11.1.2 线圈的电势 165
11.2 交流分布绕组的感应电势 167
11.2.1 线圈组的电势 167
11.2.2 单层绕组的相电势 168
11.2.3 双层绕组的相电势 168
11.3 高次谐波电势及其削弱方法 169
本章小结 171
习题与思考题 172
第12章 交流绕组产生的磁势 173
12.1 交流电机定子单相绕组中的磁势——脉振磁势 173
12.1.1 整距集中绕组的磁势 173
12.1.2 矩形波磁势的谐波分析法 175
12.1.3 整距分布绕组的磁势及分布系数 177
12.1.4 双层短距绕组的磁势及短距系数 179
12.2 单相脉振磁势的分解 180
12.2.1 数学分解 180
12.2.2 图解分析 181
12.3 三相绕组的基波合成磁势——旋转磁势 183
12.3.1 三相绕组中的单相磁势 183
12.3.2 用数学变换求合成磁势 184
12.3.3 三相基波合成磁势的结论 185
12.4 三相合成磁势中的高次谐波磁势 186
12.5 交流旋转电机中的主磁通和漏磁通 187
12.5.1 主磁通 187
12.5.2 漏磁通及漏电抗 188
12.5.3 影响漏电抗大小的因素 188
本章小结 189
习题及思考题 190
第四篇 异步电机 192
第13章 异步电机的基本理论 192
13.1 异步电机的结构及额定值 192
13.1.1 定子 192
13.1.2 气隙 194
13.1.3 转子 194
13.1.4 异步电动机的型号及额定值 196
13.2 异步电机的三种运行状态 196
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 197
13.2.3 异步电机在制动动态下运行 198
13.2.2 异步电机作为发电机运行状态 198
13.3 异步电动机的电势平衡 199
13.3.1 定子绕组的电势平衡过程 199
13.3.2 转子绕组的电势平衡过程 200
13.4 异步电动机的磁势平衡 202
13.4.1 转子磁势的大小和转速 202
13.4.2 磁势平衡方程 203
13.5 异步电动机的等效电路及其简化 204
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 204
13.5.2 异步电动机转子绕组的量折算到定子绕组——绕组折算 205
13.6 三相异步电动机的功率平衡及转矩平衡方程 208
13.5.3 异步电动机相量图 208
13.5.4 等效电路的简化——即异步电动机的近似等效电路 208
13.6.1 功率平衡方程及效率 209
13.6.2 转矩平衡方程 211
13.7 异步电动机的电磁转矩和机械特性 214
13.7.1 电磁转矩 214
13.7.2 机械特性 215
13.7.3 异步电动机的最大转矩及过载能力 216
13.7.4 异步电动机的启动性能 217
13.7.5 转矩的实用公式 219
13.8 异步电动机的工作特性 221
13.9.1 空载试验 223
13.9 三相异步电动机的参数测定 223
13.9.2 堵转试验 224
本章小结 225
习题与思考题 226
第14章 三相异步电动机的启动及速度调节 230
14.1 异步电动机的启动性能 230
14.2 鼠笼式异步电动机的启动方法 231
14.2.1 直接启动 231
14.2.2 降压启动 231
14.3 绕线式异步电动机的启动 234
14.2.3 软启动 234
14.3.1 转子回路串电阻启动 235
14.3.2 转子回路串频敏变阻器启动 236
14.4 改善启动性能的三相鼠笼式异步电动机 237
14.5 异步电动机的调整方法综述 240
14.6 三相异步电动机的变极调速 240
14.6.1 单绕组变极三相异步电动机的变速原理 241
14.6.2 单绕组变极三相异步电动机的转动方向分析 242
14.6.3 变极三相电动机接法及其功率与转矩的关系 242
14.7 异步电动机变频调速 244
14.7.1 从基频向下变频调速 245
14.7.2 从基频向上变频调速 247
14.8 改变定子电压调速 248
14.9 绕线式转子异步电动机调速 249
14.9.1 在转子回路中串电阻调速 249
14.9.2 在转子回路接入附加电势调速——串级调速 251
本章小结 253
习题与思考题 254
15.2.1 一相定子绕组通电时的磁场和机械特性 256
15.2 单相异步电动机的磁场和机械特性 256
15.1 单相异步电动机结构及分类 256
第15章 单相异步电动机 256
15.2.2 两相定子绕组通电时的磁场和机械特性 258
15.3 各种类型的单相异步电动机 258
本章小结 263
习题与思考题 263
第五篇 同步电机 266
第16章 同步电机原理和结构 266
16.1 同步发电机原理简述 266
16.1.1 结构模型 266
16.1.2 工作原理 266
16.1.3 同步电机的运行方式 267
16.2 同步发电机的型式和结构 268
16.2.1 两种基本型式 268
16.2.2 同步电机的结构特点 269
16.2.3 同步发电机励磁方式简介 270
16.3 同步电机额定值和型号 271
16.3.1 额定值 271
16.3.2 国产同步电机型号 272
本章小结 272
习题与思考题 273
17.1.1 空载气隙磁场 274
第17章 同步发电机对称运行分析 274
17.1 空载运行分析 274
17.1.2 空载特性 275
17.2 负载运行和电枢反应分析 276
17.2.1 负载后的磁势分析 276
17.2.2 电枢反应 277
17.2.3 电枢反应电抗和同步电抗 280
17.3 同步发电机的电势方程及相量图 281
17.4 同步发电机的基本特性及电抗测定 283
17.4.1 短路特性 283
17.4.2 利用短路特性和空载特性求同步电抗 284
17.4.3 零功率因数负载特性 285
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 286
17.4.5 外特性和电压调整率 287
本章小结 289
习题与思考题 289
第18章 同步发电机的并网运行 292
18.1 并联条件及并联方法 292
18.2 功率平衡方程和功角特性 295
18.2.1 功率平衡方程 295
18.2.2 功角及功角特性 296
18.3 并网后有功功率及无功功率的调节、V形曲线 298
18.3.1 有功功率的调节 298
18.3.2 无功功率的调节 299
本章小结 302
习题与思考题 302
第19章 同步电动机 304
19.1 同步电动机工作原理 304
19.2 同步电动机电势平衡和相量图 305
19.3 同步电动机的优缺点 306
19.4 同步电动机的功角特性 307
19.5 同步电动机的异步启动 308
19.6 磁阻同步电动机 309
19.7 开关磁阻电动机简介 310
本章小结 311
习题与思考题 311
第20章 同步发电机不对称运行和暂态过程 313
20.1 不对称运行的分析方法 313
20.2 稳态不对称短路分析 316
20.2.1 单相线对中点短路 316
20.3 三相突然短路分析 317
20.2.2 两相线对线短路 317
20.3.1 分析的基本方法——超导闭合回路磁链不变原则 318
20.3.2 三相突然短路的物理过程 318
20.3.3 瞬态短路时的电抗 320
20.4 突然短路电流 321
20.5 同步电机的振荡 322
20.6 不对称运行和突然短路的影响 323
20.6.1 不对称运行影响 323
20.6.2 突然短路的影响 324
本章小结 324
习题与思考题 325
第21章 电机的发热和冷却过程 326
21.1 电机的发热和冷却过程 326
21.1.1 电机内部散热 326
21.1.2 电机的发热过程 327
21.1.3 电机的冷却过程 329
21.2 电机用绝缘材料和电机的定额 329
21.2.1 电机中常用绝缘材料及其容许的温度限值 329
21.2.2 电机的定额 330
21.3 电机的冷却方式简述 331
本章小结 333
参考文献 335