绪论 1
0.1 电机在国民经济中的作用 1
0.2 电机的定义与分类 1
0.2.1 电机的定义 1
0.2.2 电机的分类 2
0.3 电机学课程的性质和学习方法 3
0.3.1 电机学课程的性质 3
0.3.2 电机学课程的学习方法 3
第1章 磁路 5
1.1 磁路的基本知识 5
1.1.1 磁场 5
1.1.2 磁路常用物理量 6
1.2 常用的铁磁材料及其特性 8
1.2.1 铁磁材料的磁化曲线 8
1.2.2 铁磁材料的损耗 10
1.2.3 铁磁材料的分类 10
1.3 磁路的基本定律 11
1.3.1 全电流定律 11
1.3.2 磁路的欧姆定律 11
1.3.3 磁路的基尔霍夫第一定律 12
1.3.4 磁路的基尔霍夫第二定律 12
1.3.5 电磁感应定律 13
1.3.6 电磁力定律 15
1.4 磁路的计算 16
1.4.1 磁路计算的方法步骤 16
1.4.2 磁路计算实例 17
思考题与习题 18
第2章 直流电机 20
2.1 直流电机的工作原理和基本结构 20
2.1.1 直流电机的基本结构 20
2.1.2 直流发电机的工作原理 23
2.1.3 直流电动机的工作原理 24
2.1.4 直流电机的励磁方式 25
2.1.5 直流电机的特点和用途 26
2.1.6 直流电机的型号和额定值 27
2.2 直流电枢绕组 28
2.2.1 直流电枢绕组常用术语 28
2.2.2 直流电机电枢绕组的分类 30
2.2.3 单叠绕组的特点与实例 30
2.2.4 单波绕组的特点与实例 31
2.3 空载和负载时直流电机的磁场 33
2.3.1 空载时直流电机的磁场 33
2.3.2 负载时直流电机的磁场 34
2.3.3 交轴电枢反应 36
2.3.4 直轴电枢反应 37
2.4 电枢感应电动势和电磁转矩 38
2.4.1 电枢的感应电动势 38
2.4.2 直流电机的电磁转矩 39
2.5 直流发电机 40
2.5.1 直流发电机的基本方程式 40
2.5.2 直流发电机的效率特性 42
2.5.3 他励直流发电机的运行特性 43
2.5.4 并励直流发电机的自励 45
2.5.5 并励直流发电机的运行特性 46
2.5.6 复励直流发电机的外特性 46
2.6 直流电动机 47
2.6.1 电机的可逆原理 47
2.6.2 直流电动机的基本方程式 48
2.6.3 直流电动机的工作特性 50
2.6.4 并励直流电动机的机械特性 52
2.6.5 串励直流电动机的机械特性 54
2.6.6 复励直流电动机的机械特性 55
2.6.7 电力拖动系统运行的稳定性 56
2.6.8 直流电动机的启动 57
2.6.9 直流电动机的调速 59
2.6.10 直流电动机的制动 61
2.7 直流电机的换向 64
2.7.1 直流电机的换向过程 64
2.7.2 产生火花的原因 65
2.7.3 改善换向的措施 65
小结 68
思考题与习题 69
第3章 变压器 71
3.1 变压器概述 71
3.1.1 变压器的用途 71
3.1.2 变压器的分类 71
3.1.3 变压器的基本结构 72
3.1.4 变压器的型号和额定值 77
3.2 变压器的空载运行 79
3.2.1 空载运行时的物理现象 79
3.2.2 变压器中各物理量正方向的规定 80
3.2.3 变压器空载运行时各物理量之间的关系 81
3.2.4 变压器空载运行时的电压平衡方程式 82
3.2.5 变压器的空载电流和励磁电流 82
3.2.6 变压器空载运行时的等效电路与相量图 84
3.3 变压器的负载运行 84
3.3.1 负载运行时的物理过程 85
3.3.2 磁动势平衡方程式 86
3.3.3 负载运行时的电压平衡方程式 87
3.3.4 绕组的折算 87
3.3.5 绕组折算后变压器的等效电路 89
3.3.6 绕组折算后变压器的相量图 91
3.4 变压器的参数测定 91
3.4.1 空载试验 92
3.4.2 短路试验 93
3.4.3 阻抗电压 95
3.5 变压器的标幺值 95
3.5.1 基准值的选取与标幺值的计算 95
3.5.2 采用标幺值的优点 96
3.6 变压器的运行特性 98
3.6.1 变压器的外特性 98
3.6.2 变压器的电压变化率 98
3.6.3 变压器的效率特性 100
3.7 三相变压器 102
3.7.1 三相变压器的磁路系统 102
3.7.2 三相变压器的电路系统 103
3.7.3 三相变压器的联结方法和磁路系统对电动势波形的影响 109
3.8 变压器的并联运行 111
3.8.1 变压器并联运行的优点 111
3.8.2 变压器并联运行的条件 111
3.8.3 变比不等时变压器的并联运行 112
3.8.4 联结组别不同时变压器的并联运行 113
3.8.5 短路阻抗不等时变压器的并联运行 113
3.9 特殊变压器 115
3.9.1 三绕组变压器 115
3.9.2 自耦变压器 117
3.9.3 仪用互感器 120
小结 122
思考题与习题 123
第4章 交流绕组及其电动势和磁动势 126
4.1 交流电机的基本工作原理 126
4.1.1 同步电机的基本工作原理 126
4.1.2 异步电机的基本工作原理 127
4.2 交流绕组的基本要求和分类 127
4.3 三相双层绕组 128
4.3.1 槽电动势星形图 128
4.3.2 三相双层叠绕组 129
4.3.3 三相双层波绕组 132
4.4 三相单层绕组 134
4.4.1 三相单层同心式绕组 134
4.4.2 三相单层链式绕组 135
4.4.3 三相单层交叉式绕组 136
4.5 正弦磁场下交流绕组的感应电动势 137
4.5.1 导体的感应电动势 137
4.5.2 整距线圈的感应电动势 138
4.5.3 短距线圈的感应电动势和短矩系数 139
4.5.4 分布绕组的感应电动势、分布系数和绕组系数 139
4.5.5 相电动势和线电动势 141
4.6 感应电动势中的高次谐波 142
4.6.1 高次谐波电动势 142
4.6.2 削弱谐波电动势的方法 143
4.7 通有正弦电流时单相绕组的磁动势 145
4.7.1 整距线圈的磁动势 145
4.7.2 整距分布绕组的磁动势 146
4.7.3 短距分布绕组的磁动势 147
4.7.4 单相绕组的基波磁动势和脉振磁动势 148
4.7.5 单相绕组的谐波磁动势 148
4.8 通有对称三相电流时三相绕组的磁动势 149
4.8.1 三相绕组的基波合成磁动势 149
4.8.2 三相合成磁动势中的高次谐波 152
小结 152
思考题与习题 153
第5章 异步电机 155
5.1 异步电机的结构和运行状态 155
5.1.1 异步电机的基本结构 155
5.1.2 三相异步电机的工作原理 158
5.1.3 异步电机的运行状态 159
5.1.4 异步电动机的型号和额定值 161
5.2 三相异步电动机的基本方程、等效电路和相量图 163
5.2.1 转子绕组开路时的异步电动机 163
5.2.2 转子堵转时的异步电动机 166
5.2.3 转子旋转时的异步电动机 170
5.3 笼型转子的极数和相数 176
5.3.1 笼型转子的极数 176
5.3.2 笼型转子的相数和绕组因数 177
5.4 异步电动机的功率方程和转矩方程 178
5.4.1 异步电动机的功率方程 178
5.4.2 异步电动机的转矩方程 180
5.4.3 异步电动机的电磁转矩 180
5.4.4 电磁转矩的物理表达式 181
5.5 感应电动机参数的测定 181
5.5.1 空载试验 181
5.5.2 短路试验 182
5.6 异步电动机的转矩-转差率曲线 183
5.6.1 异步电动机电磁转矩的参数表达式 183
5.6.2 异步电动机的转矩-转差率曲线 184
5.6.3 异步电动机的机械特性 186
5.7 异步电动机的工作特性 188
5.7.1 工作特性的分析 189
5.7.2 工作特性的求取 190
5.8 三相异步电动机的启动 191
5.8.1 笼型三相异步电动机的直接启动 191
5.8.2 笼型三相异步电动机的降压启动 192
5.8.3 绕线转子三相异步电动机的启动 195
5.8.4 改善启动性能的笼型三相异步电动机 196
5.9 三相异步电动机的调速 198
5.9.1 异步电动机的变极调速 199
5.9.2 异步电动机的变频调速 200
5.9.3 异步电动机的调压调速 202
5.9.4 绕线转子异步电动机的调速 203
5.10 三相异步电动机的制动 205
5.10.1 异步电动机的能耗制动 205
5.10.2 异步电动机的反接制动 206
5.10.3 异步电动机的回馈制动 208
5.11 单相异步电动机 209
5.11.1 单相异步电动机的基本结构 209
5.11.2 单相异步电动机的工作原理 210
5.11.3 单相异步电动机的分类与特点 211
5.11.4 单相异步电动机的型号 211
5.11.5 单相异步电动机的机械特性 214
5.11.6 罩极式单相异步电动机的启动 215
5.11.7 单相异步电动机的调速 216
5.12 异步发电机 217
5.12.1 与电网并联运行的三相异步发电机 217
5.12.2 单独运行的异步发电机 218
小结 219
思考题与习题 221
第6章 同步电机 224
6.1 同步电机的基本结构和运行状态 224
6.1.1 概述 224
6.1.2 同步电机的分类 224
6.1.3 同步电机的工作原理 225
6.1.4 隐极同步电机的基本结构 226
6.1.5 凸极同步电机的基本结构 228
6.1.6 同步电机的运行状态 230
6.1.7 同步电机的励磁方式 231
6.1.8 同步电机的额定值 232
6.2 空载和负载时同步发电机的磁场 233
6.2.1 空载时同步发电机的磁场 233
6.2.2 同步发电机的电枢反应 234
6.3 隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路 237
6.3.1 不考虑饱和时的电压方程、相量图和等效电路 237
6.3.2 考虑饱和时的电压方程和相量图 240
6.4 凸极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路 241
6.4.1 双反应理论 241
6.4.2 不考虑饱和时的电压方程、相量图和等效电路 242
6.4.3 考虑饱和时的电压方程和相量图 245
6.5 同步发电机的功率方程和转矩方程 246
6.5.1 同步发电机的功率方程 246
6.5.2 同步发电机的电磁功率 247
6.5.3 同步发电机的转矩方程 247
6.6 同步发电机的运行特性及参数的测定 247
6.6.1 用空载特性、短路特性求取同步电抗的不饱和值和短路比 248
6.6.2 用转差法测定同步电抗 250
6.6.3 零功率因数负载特性及漏电抗的求取 251
6.6.4 同步发电机的外特性 253
6.6.5 同步电机的调整特性和效率特性 254
6.6.6 用电动势-磁动势图求取额定励磁电流和电压调整率 255
6.7 同步发电机与电网的并联运行 256
6.7.1 并联运行的条件和方法 257
6.7.2 与电网并联时同步发电机的功角特性 259
6.7.3 有功功率的调节和静态稳定 262
6.7.4 无功功率的调节与V形曲线 266
6.8 同步电动机与同步补偿机 268
6.8.1 同步电动机的电压方程和相量图 268
6.8.2 同步电动机的功角特性 269
6.8.3 同步电动机的功率方程和转矩方程 270
6.8.4 同步电动机的工作特性 270
6.8.5 同步电动机无功功率的调节和V形曲线 271
6.8.6 同步电动机的启动 273
6.8.7 同步补偿机 275
6.9 同步发电机的不对称运行 276
6.9.1 对称分量法 277
6.9.2 同步发电机的各相序电动势、相序阻抗和等效电路 277
6.9.3 各序等效电路 279
6.9.4 负序和零序阻抗的测定 280
6.9.5 不对称运行造成的影响 281
小结 281
思考题与习题 283
第7章 特种电机 285
7.1 单相串励电动机 285
7.1.1 单相串励电动机的用途与特点 285
7.1.2 单相串励电动机的基本结构 285
7.1.3 单相串励电动机的工作原理 286
7.1.4 单相串励电动机的调速 287
7.2 无刷直流电动机 288
7.2.1 概述 288
7.2.2 无刷直流电动机的分类 289
7.2.3 无刷直流电动机的特点 289
7.2.4 无刷直流电动机的基本结构 290
7.2.5 无刷直流电动机的工作原理 291
7.3 永磁电机 292
7.3.1 概述 292
7.3.2 永磁直流电动机 293
7.3.3 永磁同步电动机 294
7.3.4 永磁同步发电机 297
7.4 交流力矩电动机 298
7.4.1 概述 298
7.4.2 交流力矩电动机的分类 298
7.4.3 交流力矩电动机的结构特点 298
7.4.4 交流力矩电动机的机械特性 299
7.4.5 力矩电动机的主要应用 299
思考题与习题 301