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第一章 绪论1

1.1 电机概述1

1.1.1 电机在国民经济中的作用1

1.1.2 电机工业发展概况2

1.1.3 电机分类3

1.2 本课程的性质、要求及学习方法3

1.2.1 电机学课程内容及要求3

1.2.2 电机学课程的学习方法4

1.3 电机学中常用的磁路知识4

1.3.1 描述磁场的几个物理量4

1.3.2 磁路基本定律5

1.3.3 铁磁材料的磁化曲线10

1.4 电机制造材料12

本章小结13

思考题13

习题14

第二章 变压器15

2.1 变压器的工作原理、分类和结构15

2.1.1 原理、分类15

2.1.2 结构16

2.1.3 铭牌及额定值19

2.1.4 发热、温升与冷却20

2.2 变压器的空载运行20

2.2.1 变压器空载运行的物理情况20

2.2.2 参考方向22

2.2.3 变比22

2.2.4 空载运行的基本方程23

2.2.5 等效电路与相量图24

2.2.6 空载功率25

*2.2.7 空载电流分析25

2.3 变压器的负载运行27

2.3.1 负载运行时的物理情况27

2.3.2 负载运行时的电磁关系与基本方程28

2.3.3 二次侧的归算29

2.3.4 等效电路31

2.3.5 相量图32

2.3.6 近似等效电路和简化等效电路32

2.4 标幺值33

2.4.1 标幺值的定义33

2.4.2 基值33

2.4.3 标幺值的优点34

2.5 变压器的参数测定34

2.5.1 空载试验35

2.5.2 短路试验36

2.6 变压器的运行性能41

2.6.1 电压调整率41

2.6.2 损耗与效率44

2.7 三相变压器及其运行47

2.7.1 三相变压器的磁路47

2.7.2 三相变压器的联结组48

*2.7.3 三相变压器绕组连接法及磁路系统对电动势波形的影响52

2.8 变压器的并联运行55

2.9 三绕组变压器、自耦变压器、互感器59

2.9.1 三绕组变压器59

2.9.2 自耦变压器63

2.9.3 互感器66

2.10 变压器的瞬态过程68

2.10.1 二次侧突然短路68

2.10.2 变压器空载合闸时的瞬态过程71

2.11 三相变压器的不对称运行73

2.11.1 对称分量法73

2.11.2 Yyn联结三相变压器单相运行75

本章小结77

思考题80

习题81

第三章 交流电机的基本理论86

3.1 交流电机的工作原理86

3.1.1 同步电机的工作原理86

3.1.2 异步电机的工作原理87

3.2 交流电机的绕组和电动势88

3.2.1 交流电机绕组的要求88

3.2.2 三相双层绕组89

3.2.3 正弦磁场下交流绕组的感应电动势92

*3.2.4 感应电动势中的高次谐波96

3.3 交流电机绕组的磁动势99

3.3.1 概述99

3.3.2 单相绕组的磁动势—脉振磁动势100

3.3.3 三相绕组的磁动势—旋转磁动势106

*3.3.4 交流电机的气隙磁场和励磁电抗110

本章小结112

思考题113

习题114

第四章 异步电机116

4.1 异步电机的基本类型和基本结构116

4.1.1 异步电机的结构116

4.1.2 异步电机的分类119

4.1.3 异步电机的铭牌额定值、技术数据121

4.2 异步电机的基本工作原理122

4.2.1 异步电机的基本工作原理122

4.2.2 异步电机的三种运行状态123

*4.2.3 异步电机的主磁通与漏磁通124

4.3 转子静止时的异步电机125

4.3.1 转子绕组开路125

4.3.2 转子绕组短路127

4.4 转子旋转时的异步电机及其等效电路130

4.4.1 转子绕组的电动势和电流130

4.4.2 平衡方程131

4.4.3 频率归算132

4.4.4 等效电路与相量图133

4.4.5 异步电机等效电路的简化135

4.5 异步电动机的功率方程和转矩方程136

4.5.1 异步电动机的功率关系136

4.5.2 异步电动机的转矩关系140

4.6 异步电机的参数测定141

4.7 三相异步电动机的机械特性144

4.7.1 电磁转矩的一般表达形式（物理表达式）145

4.7.2 机械特性的参数表达式145

*4.7.3 实用表达式148

*4.7.4 稳定运行问题148

4.8 异步电机的工作特性151

4.9 三相异步电动机的起动153

4.9.1 起动电流与起动转矩153

4.9.2 普通三相笼型异步电动机的起动154

4.9.3 高起动转矩的三相笼型异步电动机158

4.9.4 绕线型三相异步电动机的起动160

*4.9.5 三相异步电动机的软起动162

4.10 三相异步电动机的调速163

4.10.1 概述163

4.10.2 变极调速164

4.10.3 变频调速165

4.10.4 改变转差率调速167

4.11 三相异步电机的电制动170

4.12 异步发电机171

4.13 单相异步电动机简介174

本章小结176

思考题179

习题180

第五章 同步电机183

5.1 同步电机的基本知识183

5.1.1 同步电机的用途和基本类型183

5.1.2 同步电机的基本结构184

5.1.3 同步电机的额定值189

5.2 同步电机的运行原理189

5.2.1 同步发电机的空载运行189

5.2.2 对称负载时的电枢反应196

5.2.3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和时空矢量图199

5.2.4 凸极同步发电机的双反应理论、电动势方程式、同步电抗和时空矢量图203

5.3 同步发电机的运行特性209

5.3.1 同步发电机的空载特性和短路特性209

5.3.2 同步发电机的零功率因数负载特性210

5.3.3 同步发电机的短路比和直轴同步电抗214

5.3.4 同步发电机的外特性和调整特性216

5.3.5 电压调整率和额定励磁磁动势的求法217

5.3.6 同步发电机稳态参数的测定220

5.4 同步发电机的并联运行221

5.4.1 并联投入的条件和方法221

5.4.2 同步发电机的功率和转矩平衡方程式226

5.4.3 同步发电机的功角特性226

5.4.4 同步发电机与大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定228

5.4.5 无功功率的调节和V形曲线231

5.5 同步电动机和同步调相机233

5.5.1 同步电动机的基本方程式、矢量图和功角特性233

5.5.2 无功功率的调节236

5.5.3 同步电动机的起动方法237

5.5.4 同步调相机239

*5.6 同步发电机的不对称运行241

5.6.1 同步发电机不对称运行时的各相序阻抗和等效电路241

5.6.2 三相同步发电机的不对称稳定短路245

5.6.3 负序和零序参数的测定248

5.6.4 不对称运行对发电机的影响249

*5.7 同步电机的突然短路250

5.7.1 超导闭合线圈磁链守恒原理250

5.7.2 对称突然短路的物理过程252

5.7.3 瞬态电抗和超瞬态电抗及其测定方法255

5.7.4 突然短路电流及其衰减时间常数的计算259

5.7.5 不对称突然短路概念264

5.7.6 突然短路对电机的影响265

本章小结267

思考题268

习题270

第六章 直流电机276

6.1 直流电机的工作原理和基本结构276

6.1.1 直流电机的基本工作原理及其分类276

6.1.2 直流电机的基本结构279

6.1.3 直流电机的型号和额定值283

6.2 电枢绕组及直流电机基本原理284

6.2.1 电枢绕组简介284

6.2.2 电枢电动势及电磁转矩289

6.2.3 电枢反应291

*6.2.4 换向概述295

6.3 直流电机运行298

6.3.1 直流电机的基本方程298

6.3.2 直流发电机302

6.3.3 直流电动机306

本章小结311

思考题313

习题314

第七章 其他电机简介315

7.1 双馈异步发电机及其在风力发电中的应用315

7.1.1 双馈异步发电机工作原理315

7.1.2 等值电路及相量图316

7.1.3 双馈电机在风力发电中的应用317

7.2 永磁无刷直流电动机319

7.2.1 基本结构319

7.2.2 工作原理320

7.2.3 运行特性321

7.3 开关磁阻电机321

7.3.1 结构特点322

7.3.2 工作原理322

7.3.3 运行特性322

7.4 步进电动机323

7.4.1 基本结构323

7.4.2 工作原理324

7.4.3 转速324

7.5 控制电机简介325

7.5.1 作为测量元件使用的控制电机325

7.5.2 作为执行元件使用的控制电机326

本章小结326

思考题327

习题328

第八章 MATLAB在电机分析计算中的应用329

8.1 MATLAB简介329

8.1.1 MATLAB概述329

8.1.2 MATLAB快速入门330

8.1.3 Simulink简介333

8.2 MATLAB在电机分析计算中的应用实例334

8.2.1 变压器问题334

8.2.2 异步电机问题339

8.2.3 同步电机问题345

本章小结347

习题347

附录A348

A.1 三相单层绕组348

A.2 电机选用350

A.2.1 电机的发热、绝缘与冷却350

A.2.2 电机的工作制352

A.2.3 电机的选择353

A.3 dq0变换354

附录B357

电机学常用中英文名词、术语357

参考文献365