0绪论 1
0.1电机及拖动系统发展概况 1
0.2电机及拖动系统的一般分析方法 1
0.3本课程的性质与任务 2
0.4本课程的学习方法 3
0.5本课程涉及的电磁学基本理论 3
0.5.1磁的基本概念 3
0.5.2磁性材料 4
0.5.3电磁感应定律 4
0.5.4电磁力定律 5
0.5.5全电流定律 6
1直流电机原理 7
1.1直流电机的基本原理 7
1.1.1直流电机的用途 7
1.1.2基本结构 7
1.1.3基本工作原理 8
1.1.4铭牌数据和型号 10
1.2直流电机的电枢绕组 12
1.2.1概述 12
1.2.2单叠绕组 13
1.2.3单波绕组 16
1.3直流电机的磁场 18
1.3.1励磁方式 18
1.3.2空载磁场 19
1.3.3负载磁场和电枢反应 21
1.4直流电机的感应电动势和电磁转矩 22
1.4.1感应电动势 22
1.4.2电磁转矩 22
1.5直流电机的换向 23
本章小结 25
思考题与习题 26
2直流电机的运行特性 27
2.1直流发电机的运行原理 27
2.1.1基本方程式 27
2.1.2运行特性 29
2.2直流电动机的运行原理 32
2.2.1直流电机的可逆原理 32
2.2.2基本方程式 32
2.2.3工作特性 35
2.3直流电动机的机械特性 36
2.3.1机械特性的一般表达式 36
2.3.2固有机械特性 36
2.3.3人为机械特性 37
2.3.4根据电机的铭牌数据估算机械特性 39
2.4串励和复励直流电动机 40
2.4.1串励直流电动机的机械特性 40
2.4.2复励直流电动机的机械特性 41
本章小结 42
思考题与习题 42
3直流电动机的电力拖动 44
3.1电力拖动系统的运动方程式 44
3.1.1运动方程式 44
3.1.2单轴与多轴系统 45
3.2负载的转矩特性及电力拖动系统稳定运行条件 46
3.2.1负载的转矩特性 46
3.2.2电力拖动系统稳定运行条件 48
3.3他励直流电动机的启动 51
3.3.1降压启动 51
3.3.2电枢回路串电阻启动 51
3.4他励直流电动机的调速 54
3.4.1调速方法 55
3.4.2调速性能指标 58
3.4.3调速方式与负载性质的配合 61
3.5他励直流电动机的制动 63
3.5.1电动运行与制动运行 63
3.5.2能耗制动 64
3.5.3反接制动 66
3.5.4回馈制动 68
3.6直流电动机的四象限运行及应用分析 71
3.6.1直流电动机的四象限运行 71
3.6.2应用分析 71
3.7其他直流电动机的电力拖动 75
3.7.1并励直流电动机的电力拖动 75
3.7.2串励直流电动机的电力拖动 76
3.7.3复励直流电动机的电力拖动 77
3.8电力拖动系统的过渡过程 78
3.8.1机械过渡过程分析 78
3.8.2机电过渡过程分析 83
本章小结 85
思考题与习题 86
4变压器 89
4.1变压器的工作原理与结构 89
4.1.1基本工作原理 89
4.1.2基本结构 90
4.1.3分类和铭牌数据 92
4.2单相变压器的空载运行 93
4.2.1电磁关系 93
4.2.2电压平衡方程式 93
4.2.3等效电路和相量图 95
4.3单相变压器的负载运行 96
4.3.1电磁关系 96
4.3.2基本方程式 97
4.3.3等效电路及相量图 98
4.4变压器的参数测定和标幺值 102
4.4.1空载试验 102
4.4.2短路试验 103
4.4.3标幺值 105
4.5变压器的运行特性 106
4.5.1外特性 106
4.5.2效率特性 107
4.6三相变压器 108
4.6.1磁路分析 108
4.6.2绕组连接法与联结组 109
4.6.3空载电动势波形 112
4.6.4并联运行 114
4.7特殊变压器 117
4.7.1三绕组变压器 117
4.7.2自耦变压器 119
4.7.3电压互感器 121
4.7.4电流互感器 121
4.7.5其他特殊变压器 122
本章小结 123
思考题与习题 124
5三相异步电动机的基本原理 126
5.1三相异步电动机的基本原理 126
5.1.1基本结构 126
5.1.2铭牌数据和型号 128
5.1.3基本工作原理 129
5.2交流电机的定子绕组 131
5.2.1交流绕组的基本知识 131
5.2.2三相单层绕组 133
5.2.3三相双层绕组 134
5.3交流电机绕组的磁动势 134
5.3.1单相绕组的磁动势——脉振磁动势 134
5.3.2三相绕组的磁动势——旋转磁动势 138
5.4三相交流电机绕组的电动势 141
5.4.1线圈单个有效边的基波电动势 141
5.4.2线圈基波电动势 141
5.4.3线圈组基波电动势 142
5.4.4基波相电动势 143
5.4.5感应电动势与绕组交链磁通的关系 143
5.4.6谐波电动势及其削弱方法 143
5.5三相异步电动机的电磁关系 145
5.5.1磁路分析 145
5.5.2转子绕组开路时的电磁关系 145
5.5.3转子绕组短路且转子堵转时的电磁关系 148
5.5.4转子旋转时的电磁关系 150
5.5.5笼型转子绕组的参数 155
5.6三相异步电动机的功率和转矩 156
5.6.1功率平衡关系 156
5.6.2转矩平衡关系 157
5.7三相异步电动机的工作特性 158
5.7.1工作特性分析 158
5.7.2工作特性测试方法 159
5.8三相异步电动机的参数测定 159
5.8.1空载试验 159
5.8.2短路试验 160
本章小结 161
思考题与习题 163
6三相异步电动机的电力拖动 165
6.1三相异步电动机的机械特性 165
6.1.1电磁转矩表达式 165
6.1.2固有机械特性 167
6.1.3人为机械特性 169
6.1.4利用电磁转矩实用表达式计算机械特性 170
6.2三相异步电动机的启动 172
6.2.1直接启动的问题 173
6.2.2笼型三相异步电动机的直接启动 173
6.2.3笼型三相异步电动机的降压启动 173
6.2.4高启动转矩的笼型三相异步电动机 177
6.2.5笼型三相异步电动机的软启动 179
6.2.6绕线型三相异步电动机的启动 180
6.3三相异步电动机的制动 184
6.3.1能耗制动 184
6.3.2反接制动 189
6.3.3回馈制动 191
6.3.4三相异步电动机的各种运行状态 193
6.4三相异步电动机的调速 193
6.4.1调速方法 193
6.4.2改变极对数调速 195
6.4.3变频调速 195
6.4.4改变转差率调速 198
本章小结 203
思考题与习题 204
7同步电机 206
7.1同步电机的基本工作原理 206
7.1.1基本结构 206
7.1.2基本工作原理 207
7.1.3铭牌数据和型号 208
7.2同步电动机的电磁关系 209
7.2.1隐极同步电动机的电磁关系 209
7.2.2凸极同步电动机的电磁关系 210
7.3同步电动机的功率、转矩和功（矩）角特性 212
7.3.1功率传递与转矩平衡 212
7.3.2功（矩）角特性 213
7.3.3功角的物理意义 214
7.3.4稳定运行分析 215
7.4功率因数调节 216
7.4.1同步电动机的功率因数调节 216
7.4.2 U形曲线 218
7.4.3同步调相机 218
7.5同步电动机的启动 219
本章小结 220
思考题与习题 220
8微控电机 222
8.1单相异步电动机 222
8.1.1基本结构 222
8.1.2工作原理 222
8.1.3等效电路 223
8.1.4启动和调速 223
8.2伺服电动机 226
8.2.1直流伺服电动机 226
8.2.2交流伺服电动机 228
8.3测速发电机 230
8.3.1直流测速发电机 230
8.3.2交流测速发电机 231
8.4步进电动机 233
8.4.1基本结构 233
8.4.2工作原理 234
8.4.3控制与应用 235
8.5开关磁阻电动机 236
8.5.1基本结构 236
8.5.2工作原理 236
8.5.3控制方式 237
8.6力矩电动机 238
8.6.1概述 238
8.6.2直流力矩电动机 238
8.6.3交流力矩电动机 239
8.6.4使用注意事项 239
8.7直线电动机 239
8.7.1概述 239
8.7.2直线异步电动机 240
8.7.3直线直流电动机 242
8.7.4直线步进电动机 242
8.8无刷直流电动机 243
8.8.1基本结构 243
8.8.2工作原理 244
8.9超声波电机 245
8.9.1工作原理 245
8.9.2超声波电机与传统电磁电机的比较 245
8.9.3超声波电机的特点 246
8.9.4超声波电机的分类及应用 247
本章小结 248
思考题与习题 248
9电动机的选择 250
9.1电力拖动系统方案的选择 250
9.1.1电力拖动系统的供电电源 250
9.1.2电力拖动系统的稳定性 250
9.1.3调速方案的选择 251
9.1.4启动、制动与正、反转方案的选择 251
9.1.5电力拖动系统的经济性 253
9.2电动机的一般选择 253
9.2.1种类选择 254
9.2.2工作条件分析 254
9.2.3额定转速的选择 255
9.2.4结构类型的选择 256
9.3电动机的发热与温升 256
9.3.1发热过程 257
9.3.2冷却过程 257
9.4电动机的额定功率与允许温升之间的关系 258
9.4.1允许温升 258
9.4.2额定功率与允许温升之间的关系 258
9.5电动机额定功率的选择 261
9.5.1额定功率的选择步骤 261
9.5.2负载功率的计算 261
9.5.3常值负载时电动机额定功率的选择 262
9.5.4负载变化时电动机额定功率的选择 264
9.6选择电动机额定功率的统计法和类比法 265
9.6.1用统计法选择电动机的额定功率 265
9.6.2用类比法选择电动机的额定功率 266
本章小结 266
思考题与习题 266
10电机及拖动的计算机仿真 268
10.1仿真的基本概念 268
10.2 MATLAB简介 268
10.2.1 MATLAB的功能特点 269
10.2.2 MATLAB的语言特点 269
10.3 MATLAB在电机及拖动课程中的应用 270
10.3.1参数计算 270
10.3.2曲线绘制 273
10.3.3运行仿真 275
思考题与习题 279
参考文献 280