绪论 1
0.1概述 1
0.2电力拖动的历史、现状与发展趋势 2
0.3本课程的性质、任务和要求 3
1电力拖动系统动力学 4
1.1电力拖动系统的运动规律 4
1.1.1电力拖动系统的组成 4
1.1.2电力拖动系统的运动方程式 4
1.2多轴电力拖动系统的简化 5
1.2.1旋转运动 6
1.2.2平移运动 7
1.2.3升降运动 8
1.3生产机械的典型负载转矩特性 12
1.3.1恒转矩负载的转矩特性 12
1.3.2恒功率负载特性 13
1.3.3通风机型负载特性 13
1.4电力拖动系统稳定运行的条件 14
思考题与习题 16
2直流电机原理 17
2.1直流电机的用途及基本工作原理 17
2.1.1直流电机的用途 17
2.1.2基本工作原理 17
2.2直流电机的主要结构与参数 18
2.2.1主要结构 18
2.2.2电机的铭牌数据 19
2.3电枢绕组 21
2.3.1电枢绕组的基本知识 21
2.3.2单叠绕组 22
2.3.3单波绕组 24
2.4直流电机磁场 25
2.4.1直流电机的励磁方式 25
2.4.2直流电机的空载磁场 26
2.4.3电枢磁场 26
2.4.4电枢反应 28
2.5电枢电动势与电磁转矩 29
2.5.1电枢电动势 29
2.5.2电磁转矩 30
2.6直流发电机 31
2.6.1直流发电机稳态运行时的基本方程式 31
2.6.2功率关系 32
2.6.3他励直流发电机的运行特性 34
2.6.4并励直流发电机 34
2.7直流电动机运行原理 35
2.7.1直流电机的可逆原理 35
2.7.2他励直流电动机稳态运行的基本方程式 36
2.7.3他励直流电动机的功率关系 36
2.7.4直流电动机的工作特性 38
2.8串励直流电动机 38
2.9直流电机的换向 39
2.9.1换向物理过程 40
2.9.2换向元件中的电动势 40
2.9.3改善换向的方法 41
思考题与习题 42
3直流电动机的拖动 43
3.1直流电动机的机械特性 43
3.1.1固有机械特性 43
3.1.2人为机械特性 44
3.1.3根据电动机的铭牌数据估算机械特性 46
3.2他励直流电动机的启动 47
3.2.1对启动的要求和启动过程分析 47
3.2.2降电压启动 48
3.2.3电枢回路串电阻启动 48
3.2.4他励直流电动机启动仿真 51
3.3他励直流电动机的调速 54
3.3.1他励直流电动机的调速方法 54
3.3.2调速指标 56
3.3.3调速方式与负载类型的配合 57
3.3.4他励直流电动机的调速仿真 59
3.4他励直流电动机的电动与制动运行 63
3.4.1概述 63
3.4.2电动状态 63
3.4.3能耗制动 64
3.4.4电压反向的反接制动过程 67
3.4.5转速反向的反接制动运行 68
3.4.6回馈制动运行 69
3.4.7他励直流电动机制动仿真 71
思考题与习题 75
4变压器 78
4.1变压器的工作原理和结构 78
4.1.1变压器的工作原理 78
4.1.2变压器的分类 79
4.1.3变压器的基本结构 79
4.1.4变压器的型号、额定数据 80
4.2变压器的空载运行 81
4.2.1空载运行时的电磁关系 81
4.2.2空载电流 84
4.2.3空载时的等效电路和相量图 85
4.3变压器的负载运行 86
4.3.1负载运行时的电磁过程 86
4.3.2电动势平衡方程 87
4.3.3磁动势平衡方程 87
4.3.4变压器绕组的折算 88
4.3.5等效电路和相量图 89
4.3.6简化等效电路和简化相量图 90
4.4标么值及应用 93
4.5变压器的参数测定 95
4.5.1变压器的空载试验 95
4.5.2变压器的短路试验 96
4.6变压器的运行特性 97
4.6.1变压器负载时副边端电压的变化 97
4.6.2变压器的效率 99
4.7变压器的连接组别 100
4.7.1单相变压器绕组的标志方式 101
4.7.2三相变压器绕组的连接 102
4.7.3三相变压器的连接组别 103
4.7.4标准连接组 106
4.8变压器的并联运行 106
4.8.1变压器并联运行的理想条件 106
4.8.2并联条件不满足时对变压器运行的影响 106
4.9电力拖动系统中的特殊变压器 109
4.9.1自耦变压器 109
4.9.2仪用互感器 111
思考题与习题 113
5三相异步电动机原理 115
5.1三相异步电动机的基本结构和基本工作原理 115
5.1.1异步电机主要用途与分类 115
5.1.2基本结构 115
5.1.3三相异步电动机的基本工作原理 117
5.1.4三相异步电动机的型号和额定值 118
5.2交流电机电枢绕组及其感应电动势和磁通问题 119
5.2.1交流电机电枢绕组 119
5.2.2旋转磁动势 122
5.2.3交流绕组的感应电动势 130
5.3三相异步电动机的空载运行 135
5.3.1空载运行时的电磁关系 135
5.3.2空载运行时的电动势方程、等效电路及相量图 136
5.4三相异步电动机的负载运行 137
5.4.1负载运行时的磁动势平衡方程 137
5.4.2负载运行时的电磁关系 139
5.4.3负载运行时的电动势平衡方程 139
5.4.4三相异步电动机的等效电路 140
5.5三相异步电动机的功率平衡和转矩特性 143
5.5.1功率关系 143
5.5.2转矩关系 145
5.6三相异步电动机的工作特性 146
思考题与习题 147
6三相异步电动机的拖动 149
6.1三相异步电动机的机械特性 149
6.1.1机械特性表达式 149
6.1.2固有机械特性 153
6.1.3人为机械特性 154
6.1.4异步电动机机械特性的MATLAB绘制 155
6.2三相异步电动机的启动 157
6.2.1概述 157
6.2.2三相异步电动机的直接启动 159
6.2.3三相笼型异步电动机的降压启动 159
6.2.4三相异步电动机的软启动 165
6.2.5特种笼型转子异步电动机的启动 166
6.2.6三相笼型异步电动机启动仿真 167
6.3绕线式三相异步电动机的启动 171
6.3.1转子串频敏变阻器启动 172
6.3.2转子串电阻分级启动 173
6.3.3异步电动机启动时间和启动时能耗的计算 176
6.3.4绕线式三相异步电动机转子绕组串电阻启动仿真 179
6.4三相异步电动机的调速 180
6.4.1改变定子电压调速 181
6.4.2绕线转子异步电动机转子串电阻调速 183
6.4.3改变定子极数调速 187
6.4.4三相异步电动机变频调速 190
6.4.5绕线转子异步电动机的串级调速 195
6.4.6电磁转差离合器调速 200
6.5三相异步电动机的制动 204
6.5.1电动运行 204
6.5.2能耗制动 204
6.5.3反接制动 206
6.5.4回馈制动运行 207
6.5.5三相异步电动机的制动仿真 211
思考题与习题 215
7三相同步电动机原理 218
7.1同步电动机的结构和工作原理 218
7.1.1同步电动机的基本工作原理 218
7.1.2同步电动机的结构 218
7.2同步电动机的电磁关系 219
7.2.1同步电动机的磁通势 219
7.2.2凸极式同步电动机的双反应原理 220
7.2.3凸极式同步电动机的电压平衡方程式 222
7.2.4凸极式同步电动机的电动势相量图 222
7.2.5隐极式同步电动机 223
7.3同步电动机的功率关系与矩角特性 224
7.3.1功率关系 224
7.3.2电磁功率 225
7.3.3功角特性 225
7.3.4矩角特性 226
7.3.5稳定运行 226
7.4同步电动机功率因数的调节 228
7.4.1同步电动机的功率因数调节 228
7.4.2 U形曲线 230
思考题与习题 231
8三相同步电动机的拖动 233
8.1三相同步电动机的机械特性 233
8.2同步电动机的启动 234
8.2.1辅助电动机启动 234
8.2.2异步启动 235
8.2.3变频启动 235
8.2.4三相同步电动机异步启动仿真 235
8.3三相同步电动机的调速 237
8.3.1三相同步电动机变频调速时的矩角特性 237
8.3.2三相同步电动机变频调速时的机械特性 239
8.3.3调速用同步电动机的几种类型 240
8.3.4三相同步电动机调速系统的几种典型结构及应用领域 241
8.3.5三相同步电动机调速系统的分类及特点 241
8.3.6三相同步电动机、异步电动机、直流电动机调速系统的比较 243
8.4三相同步电动机的制动 245
8.4.1电网供电同步电动机的制动 245
8.4.2三相同步电动机制动仿真 245
思考题与习题 247
9微控电机 248
9.1单相异步电动机 248
9.1.1一相定子绕组通电时的机械特性 248
9.1.2两相绕组通电时的机械特性 249
9.1.3各种类型的单相异步电动机 250
9.2测速发电机 253
9.2.1直流测速发电机 253
9.2.2交流异步测速发电机 255
9.2.3测速发电机的比较 257
9.3伺服电动机 257
9.3.1直流伺服电动机 258
9.3.2交流伺服电动机 259
9.3.3交流伺服电动机的控制方法 261
9.4步进电动机 263
9.4.1矩角特性及稳定平衡点 263
9.4.2步进运行状态 264
9.4.3连续运行状态 266
9.4.4通电方式和电动机转速 266
9.4.5运行矩频特性 267
9.4.6步进电动机的驱动电路 269
思考题与习题 269
参考文献 270