绪论 1
一、电气化与自动化事业在建设社会主义和共产主义社会中的意义 1
二、电机在电气化与自动化中的作用 2
三、电机的发展简史 2
四、我国电机发展简介 2
五、本课程的性质、目的和任务 3
第一篇 直流电机及电力拖动基础 6
第一章 直流电机的基本原理及结构 6
1-1-1直流电机在工业上的应用 6
1-1-2直流电机的基本原理 6
一、直流发电机的工作原理 6
二、直流电动机的工作原理 9
1-1-3直流电机的基本结构 10
一、静止部分——定子 10
二、转动部分——转子或电枢 11
1-1-4直流电机的铭牌数据和国产直流电机简介 12
一、直流电机的铭牌数据 12
二、国产直流电机简介 13
本章小节 13
思考题与习题 14
第二章 直流电机的电枢绕组 15
1-2-1电枢绕组简介 15
一、电枢绕组连接的一般规律 15
二、按绕法电枢绕组的分类 17
1-2-2单叠绕组 17
一、计算节距 17
二、画单元槽中的上、下层中的导体和换向片 18
三、连接元件（即画出元件端接部分） 18
四、确定电刷的位置和极性 18
五、绕组的并联支路数 19
1-2-3单波绕组 19
一、计算各节距 19
二、画出单元槽中的上、下层导体 20
三、连接绕组（绘制上、下端接部分） 20
四、电刷的位置、数目和极性 20
五、电枢绕组的并联支路数 20
六、其它形式绕组简介 21
1-2-4电枢绕组的感应电势和电磁转矩 21
一、电枢绕组感应电势的计算公式 21
二、电枢绕组的电磁转矩计算公式 23
本章小结 24
思考题与习题 24
第三章 直流电机的磁场 27
1-3-1直流电机的空载磁场 27
1-3-2直流电动机的电枢反应 28
一、主极磁场的特点 28
二、电枢磁势与磁密曲线 29
三、合成磁场及电枢反应的影响 30
1-3-3直流发电机的电枢反应 32
本章小结 32
思考题与习题 32
第四章 直流电机的换向 33
1-4-1直流电机产生火花的现象和原因 33
一、产生火花的现象 33
二、火花产生原因的分析 33
1-4-2改善换向的方法 39
1-4-3环火现象和补偿绕组 39
一、形成环火的现象和原因 39
二、补偿绕组的设置 40
本章小结 40
思考题与习题 41
第五章 直流发电机 42
1-5-1直流发电机的分类 42
一、他励直流发电机 42
二、自励直流发电机 43
1-5-2直流发电机稳定运行时的平衡关系 43
一、直流发电机的能量关系和能流图 44
二、功率平衡关系 45
三、转矩平衡关系 45
四、电势平衡关系 46
五、几点结论 46
1-5-3直流发电机的运行特性 46
一、运行特性的概念 46
二、分析特性的理论依据 47
三、运行特性的内容 47
1-5-4他励直流发电机的运行特性 47
一、空载特性 47
二、负载特性 48
三、外特性 48
四、调节特性 49
五、效率特性 50
1-5-5直流并励发电机 50
一、建立电压的条件和自励过程 51
二、并励发电机的运行特性 52
1-5-6复励发电机的外特性 53
一、复励发电机的分类 53
二、复励发电机的外特性曲线 53
本章小结 54
思考题与习题 54
第六章 直流电动机 56
1-6-1直流电动机的分类与用途 56
1-6-2直流电动机稳定运行的平衡关系 56
一、直流电机运行的可逆原理 56
二、电动机运行中的电势平衡关系 57
三、电动机运行中的功率平衡关系 58
四、转矩平衡关系 59
1-6-3直流电动机的工作特性 59
一、他励（并励）电动机的工作特性 59
二、串励电动机的工作特性 61
三、复励电动机的工作特性 62
本章小结 64
思考题与习题 64
第七章 直流电动机的电力拖动基础 65
1-7-1电力拖动系统的运动方程式 65
一、运动方程式 65
二、运动方程式中转矩正、负号的规定 67
三、过渡过程的时间计算 67
1-7-2工作机械的转矩、力、飞轮矩和质量的折算 68
一、为什么要进行折算 68
二、系统中各物理量的折算 68
1-7-3他励直流电动机的机械特性 71
一、机械特性的定义 71
二、他励电动机的机械特性方程式 72
三、自然机械特性（固有机械特性）和人为机械特性 72
四、固有机械特性及其绘制 72
五、人为机械特性及其绘制 73
1-7-4根据电动机的机械特性分析稳定运行 76
一、负载的机械特性 76
二、稳定运行的分析 76
1-7-5他励直流电动机的反转与起动 79
一、他励电动机的反转 79
二、电动机起动问题的一般探讨 80
三、起动电阻的计算 82
四、起动过程的定性分析 85
五、起动时间的计算 86
1-7-6直流他励电动机的制动 87
一、制动的概念与分类 87
二、能耗制动 88
三、反接制动 90
四、回馈制动（发电制动） 93
五、各种制动方式的比较 95
1-7-7直流他励电动机的调速 99
一、调速的概念、方法和指标 99
二、改变电枢回路串入的电阻值调速 102
三、改变励磁回路串入的电阻（改变磁通）调速 103
四、改变供电电压调速 104
五、电动机调速时的允许输出和与负载的配合 105
1-7-8直流串励电动机的电力拖动 109
一、串励电动机的机械特性与调速 109
二、串励电动机的制动状态 111
1-7-9电机的发热和冷却 112
一、电机中常用的绝缘材料及其允许温升 112
二、电机的发热过程和冷却过程 112
三、电机的冷却方式简介 115
1-7-10电机额定容量及其选择 116
一、电机的额定容量与工作方式 116
二、连续工作制电动机额定功率的选择 117
三、短时工作制电动机额定功率的选择 124
四、断续周期工作制电动机额定功率的选择 126
本章小结 130
思考题与习题 132
第八章 直流电机实验 136
1-8-1实验课的基本目的与要求 136
1-8-2直流电机的认识实验 137
1-8-3直流发电机实验 139
1-8-4并励直流电动机实验 143
1-8-5串励直流电动机实验 145
1-8-6并励直流电动机的制动实验 146
第二篇 变压器 150
第一章 变压器的工作原理、类型和基本结构 150
2-1-1变压器的原理、用途及分类 150
一、变压器的原理和基本用途 150
二、变压器的分类 150
2-1-2变压器的基本结构 152
一、变压器铁心的结构 152
二、变压器绕组的结构型式 154
三、油箱和其它附件 155
2-1-3变压器的铭牌及额定值 157
一、额定容量SN 157
二、额定电压U1N及U2N 157
三、额定电流I1N及I2N 157
四、额定频率fN 157
思考题与习题 158
第二章 变压器的基本原理 159
2-2-1变压器的空载运行 159
一、空载运行时的物理情况 159
二、空载运行时的电势和变比 159
三、空载电流 161
四、空载运行时的电势平衡 162
五、空载运行时的相量图 163
六、空载运行时的等值电路 164
2-2-2单相变压器的负载运行 166
一、负载运行时的磁势平衡 166
二、负载运行时的电势平衡 168
2-2-3变压器负载运行时的等值电路和相量图 169
一、等值电路的概念 169
二、原、副（一、二次）绕组间电势、电压、电流和阻抗的折算 170
三、负载运行时的等值电路 171
四、负载运行时的相量图 173
五、等值电路和相量图的应用 175
2-2-4等值电路参数的测定 177
一、空载试验 177
二、短路试验 178
三、由试验测得的数据计算等值电路参数举例 179
2-2-5变压器标幺值的应用 181
一、标幺值的概念 181
二、电压的标幺值 181
三、电流的标幺值 181
四、阻抗的标幺值 181
五、使用标幺值的优点及应用举例 182
2-2-6变压器的运行特性 184
一、电压变化率 184
二、变压器的外特性 186
三、损耗与效率特性 186
本章小结 189
思考题与习题 190
第三章 三相变压器 192
2-3-1三相变压器的磁路系统 192
一、三相变压器组的磁路 192
二、三相心式变压器的磁路 192
2-3-2三相变压器绕组的联接组 193
一、变压器绕组的极性和标记 193
二、三相变压器绕组的联接 194
三、三相变压器的联接组别 196
四、变压器的标准联接组 202
五、已知联接组别，确定原、副绕组接线和同名端标记 202
2-3-3三相变压器的磁路系统对电势波形的影响 203
一、Y/Y接法的三相变压器组 204
二、Y/Y接法的三相心式变压器 205
三、△/Y和Y/接法的三相变压器 205
本章小结 206
思考题与习题 206
第四章 变压器的并联运行 210
2-4-1变压器并联运行的条件 210
2-4-2变比不等时的并联运行 211
2-4-3联接组不同时的并联运行 212
2-4-4短路阻抗不同时的并联运行 212
本章小结 213
思考题与习题 214
第五章 其他用途的变压器 215
2-5-1自耦变压器 215
一、自耦变压器的结构特点 215
二、电压关系 215
三、电流关系 215
四、容量关系 216
五、主要优缺点 217
2-5-2仪用互感器 217
一、电压互感器 217
二、电流互感器 218
2-5-3电焊变压器 219
本章小结 220
思考题与习题 221
第六章 变压器实验 222
2-6-1单相变压器的空载和短路实验 222
2-6-2三相变压器的绕组极性和联接组别的测定 226
第三篇 异步电动机及电力拖动基础 234
第一章 异步电动机的基本结构和工作原理 234
3-1-1中小型三相异步电动机的分类和结构 234
一、分类 234
二、异步电动机的基本结构 235
3-1-2三相异步电动机的工作原理 238
一、三相交流电产生的旋转磁场 238
二、异步电动机的工作原理 242
3-1-3国产中小型异步电动机简介 243
一、异步电动机的型号 243
二、异步电动机的铭牌数据 245
本章小结 245
思考题与习题 246
第二章 交流电机的绕组和电势 247
3-2-1交流电机绕组概述 247
一、对交流绕组的一般要求 247
二、交流绕组的分类 247
三、交流绕组的一些基本知识 247
3-2-2三相单层绕组 249
一、三相绕组的构成原则和数据计算 249
二、三相单层绕组的型式及联接方法 251
3-2-3三相双层绕组 255
一、叠绕组联接 256
二、波形绕组联接 259
3-2-4绕组的感应电势 260
一、一个整距线圈的感应电势 260
二、一相绕组的感应电势 261
本章小结 265
思考题与习题 266
第三章 三相异步电动机的运行分析 267
3-3-1三相异步电动机的空载运行 267
一、转子绕组开路时的空载运行 267
二、转子转动时的空载运行 269
3-3-2三相异步电动机的负载运行 270
一、转差率s 270
二、转子各量和转差率的关系 271
三、电势平衡方程式 272
四、磁势平衡方程式 272
五、鼠笼转子的极数和相数 273
3-3-3三相异步电动机的等值电路和相量图 274
一、将旋转的转子折算为等效静止的转子 274
二、异步电动机转子电流、电势和阻抗的折算 276
三、异步电动机的等值电路 277
四、异步电动机的相量图 278
3-3-4异步电动机参数的测定 281
一、空载实验与励磁参数的确定 281
二、短路实验及短路参数的确定 283
本章小结 285
思考题与习题 285
第四章 三相异步电动机的电磁转矩和工作特性 287
3-4-1异步电动机的功率平衡方程式 287
一、功率变换过程 287
二、功率方程式 287
3-4-2转矩平衡方程式 288
3-4-3电磁转矩和机械特性 290
一、电磁转矩的物理表达式 291
二、电磁转矩的参数表达式 291
三、机械特性 292
四、转矩的实用表达式 296
五、机械特性的直线方程式 298
3-4-4异步电动机的工作特性 299
一、转速特性n=f（P2） 300
二、效率特性η=f（P2） 300
三、功率因数特性cosψ1=f（P2） 301
四、转矩特性T=f（P2） 301
五、定子电流特性I1=f（P2） 301
本章小结 302
思考题与习题 302
第五章 三相异步电动机的电力拖动基础 304
3-5-1异步电动机的起动性能 304
3-5-2鼠笼式异步电动机的起动 305
一、直接起动（全压起动） 305
二、降压起动 306
三、改善起动性能的鼠笼式异步电动机 311
3-5-3绕线式异步电动机的起动 313
一、在转子电路串入电阻起动 314
二、在转子电路中串入频敏电阻器起动 319
3-5-4三相异步电动机的调速 323
一、鼠笼式异步电动机改变磁极对数p进行调速 324
二、变频调速 326
三、转子电路串电阻调速 329
四、在转子电路中引入附加电势调速 331
五、用电磁离合器调速 332
3-5-5三相异步电动机的制动 335
一、回馈制动 335
二、反接制动 338
三、能耗制动 341
本章小结 344
思考题与习题 345
第六章 单相异步电动机 346
3-6-1概述 346
3-6-2单相异步电动机的工作原理 346
一、一个单相脉动磁场可分解为两个旋转磁场 347
二、单相异步电动机的工作原理 348
3-6-3单相异步电动机的类型和起动 349
一、分相式电动机 350
二、罩极式电动机 352
3-6-4单相异步电动机的调速 353
3-6-5单相换向器电动机 356
一、单相串励电动机的构造和原理 356
二、单相串励电动机的相量图和特性 357
三、电枢反应及补偿方法 358
3-6-6单相异步电动机的绕组 359
一、单相单层同心式绕组 359
二、单相双层绕组 360
三、单相正弦绕组 361
本章小结 365
思考题与习题 365
第七章 异步电动机实验 366
3-7-1三相异步电动机的参数测定 366
3-7-2三相异步电动机的工作特性 369
3-7-3三相异步电动机的起动与调速 372
第四篇 同步电机 378
第一章 同步电机的类型和结构 378
4-1-1同步电机的基本类型 378
一、同步电机的特点 378
二、同步电机的基本类型 378
4-1-2同步电机的基本结构 379
一、显极式水轮发电机的基本结构 379
二、隐极式汽轮发电机的基本结构 379
4-1-3同步电机的铭牌和额定值 379
第二章 同步发电机的运行原理 381
4-2-1同步发电机的空载运行 381
一、空载运行的概念和空载电势 381
二、空载特性 381
4-2-2同步电机的电枢反应 382
一、同步电机电枢反应的概念 382
二、ψ0=0°，即I与E0同相时的电枢反应 382
三、ψ0=90°，即I滞后E090°的情况 383
四、ψ0=-90°，即I超前E090°的情况 384
五、0°＜ψ0＜90°的情况 384
六、同步电动机的电枢反应 386
4-2-3同步发电机的电势方程和相量图 386
一、0°＜ψ0＜90°时的基本电势相量图和电势方程 386
二、磁势—电势相量图 388
4-2-4同步发电机的功率和转矩方程 389
一、功率方程 389
二、转矩方程 389
本章小结 389
思考题与习题 390
第三章 同步发电机的运行特性 391
4-3-1空载运行特性 391
4-3-2短路运行特性 392
一、短路运行特性的求取 392
二、xd未饱和值的确定 392
三、xd饱和值的确定 393
四、短路比的确定 393
4-3-3同步发电机的负载运行特性 394
一、外特性 394
二、调整特性 395
4-3-4稳态的功角特性 395
4-3-5同步发电机的损耗与效率 397
本章小结 397
思考题与习题 398
第四章 同步发电机的并网运行 399
4-4-1同步发电机的并网 399
一、投入并网的条件 399
二、并网投入方法 400
4-4-2并网运行的有功功率调节 402
一、有功功率的调节 402
二、静态稳定问题 403
4-4-3并网运行的无功功率调节 404
一、空载运行时的无功功率调节 404
二、负载运行时的无功功率调节 405
三、V形曲线 406
本章小结 406
思考题与习题 407
第五章 同步电动机和补偿机 408
4-5-1同步电机的可逆原理 408
4-5-2同步电动机的基本方程和相量图 409
一、电势方程和相量图 409
二、功率和转矩方程 410
4-5-3同步电动机的运行特性 411
一、工作特性 411
二、V形特性曲线 412
4-5-4同步电动机的起动 413
一、同步电动机不能直接起动 413
二、同步电动机的异步起动 413
4-5-5同步补偿机 414
本章小结 415
思考题与习题 415
第六章 同步电机实验 417
4-6-1同步发电机实验 417
4-6-2三相同步电动机实验 420
第五篇 控制用微型电机 424
第一章 伺服电动机 424
5-1-1概述 424
5-1-2直流伺服电动机的结构和工作原理 424
5-1-3电枢控制直流伺服电动机 425
5-1-4磁极控制直流伺服电动机 427
5-1-5直流伺服电动机的选用 428
一、主要技术数据（额定值） 428
二、使用注意事项 429
5-1-6交流伺服电动机的工作原理 429
一、结构特点 429
二、工作原理 430
三、控制方式 431
5-1-7交流伺服电动机的工作特点 432
5-1-8交流伺服电动机的工作特性 433
一、幅值控制时的特性 433
二、相位控制时的特性 434
三、幅—相控制时的特性 435
5-1-9交流伺服电动机的选用 436
思考题与习题 437
第二章 测速发电机 438
5-2-1概述 438
5-2-2直流测速发电机 438
5-2-3异步测速发电机的工作原理 441
5-2-4负载对输出特性的影响 442
一、纯电阻负载 442
二、纯电感负载 442
三、纯电容负载 443
5-2-5异步测速发电机的技术指标 444
一、线性误差 444
二、相位误差 445
三、剩余电压 445
四、输出斜率 446
5-2-6测速发电机的选用 446
一、主要技术数据 446
二、使用注意事项 446
思考题与习题 447
第三章 步进电动机 448
5-3-1概述 448
5-3-2反应式步进电动机的工作原理 448
5-3-3单段式三相反应式步进电动机 450
5-3-4多段式步进电动机 451
5-3-5反应式步进电动机的特性 452
一、静态运行特性 452
二、步进运行特性 453
三、连续运行特性 454
5-3-6步进电动机的选用 455
一、主要技术数据 455
二、使用注意事项 455
思考题与习题 456
附录 457
附录一 关于本书使用的单位、量、方程式和数值方程式的说明 457
附录二 本书中所用文字符号和物理量下角标 460
附录三 异步电动机的修理与使用 463
附录四 小型变压器的计算 477
附录五 三相换向器式电动机 483
附录六 常用中小型直流电机和异步电动机简介及技术数据 488
参考书目 502
参考文献 503