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第1章 电机学基础知识1

1.1 电机的基本功能与主要类型1

1.2 电机的基本原理2

1.2.1 磁场的基本概念2

1.2.2 磁路及其基本定律4

1.2.3 电磁感应定律7

1.2.4 线圈的电路方程8

1.2.5 电磁力定律与电磁转矩8

1.2.6 电机的可逆性原理9

1.3 电机的制造材料10

1.3.1 概述10

1.3.2 铁磁材料的重要特性11

1.3.3 永磁材料的特性14

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20

2.1.1 直流电动机的工作原理20

2.1.2 直流发电机的工作原理21

2.2 直流电机的基本结构和额定值22

2.2.1 直流电机的基本结构22

2.2.2 直流电机的电枢绕组23

2.2.3 直流电机的额定值25

2.2.4 直流电机按励磁方式分类26

2.3 直流电机的磁场和电枢反应27

2.3.1 直流电机的空载磁场27

2.3.2 电枢磁动势28

2.3.3 电枢反应29

2.3.4 电枢反应对换向的影响及改善换向的措施30

2.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩32

2.4.1 直流电机的感应电动势32

2.4.2 直流电机的电磁转矩33

2.5 直流电动机的运行分析33

2.5.1 直流电动机的基本方程33

2.5.2 他励／并励直流电动机的工作特性35

2.6 直流发电机的运行分析37

2.6.1 直流发电机的基本方程37

2.6.2 他励直流发电机的工作特性38

2.6.3 并励直流发电机的自励过程与外特性39

思考题与习题41

第3章 变压器44

3.1 变压器的基本结构、分类与额定值44

3.1.1 变压器的基本结构44

3.1.2 变压器的分类48

3.1.3 变压器的额定值49

3.2 变压器的工作原理51

3.2.1 变压器各电磁量的参考方向51

3.2.2 变压器的空载运行52

3.2.3 变压器的负载运行57

3.3 变压器的等效电路和相量图59

3.3.1 绕组折算60

3.3.2 T形等效电路61

3.3.3 近似和简化等效电路62

3.3.4 变压器负载运行时的相量图63

3.4 标幺值64

3.4.1 标幺值的定义64

3.4.2 采用标幺值的优点65

3.5 变压器的参数测定67

3.5.1 变压器的空载试验67

3.5.2 变压器的短路试验69

3.6 变压器的运行特性72

3.6.1 变压器的外特性与电压调整率72

3.6.2 变压器的损耗与效率特性73

3.7 三相变压器及其联结组76

3.7.1 三相变压器的类型76

3.7.2 三相变压器的联结组77

3.8 三相变压器的并联运行81

3.8.1 并联运行的理想状态及条件81

3.8.2 联结组对并联运行的影响82

3.8.3 电压比对并联运行的影响83

3.8.4 短路阻抗对并联运行的影响83

3.9 特殊变压器85

3.9.1 自耦变压器86

3.9.2 三绕组变压器89

3.9.3 仪用互感器90

3.10 节能变压器92

3.10.1 非晶合金变压器92

3.10.2 卷铁心变压器93

3.10.3 超导变压器95

3.10.4 变压器性能参数比较97

思考题与习题97

第4章 异步电机101

4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理101

4.1.1 三相异步电动机的基本结构101

4.1.2 异步电动机的基本工作原理104

4.1.3 三相异步电动机的额定值和主要系列107

4.2 三相交流电机的绕组109

4.2.1 交流绕组的基本概念109

4.2.2 三相双层绕组111

4.2.3 三相单层绕组112

4.3 三相交流绕组的磁动势113

4.3.1 单相绕组的磁动势——脉振磁动势113

4.3.2 三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势118

4.3.3 三相定子绕组建立的磁场121

4.4 三相交流绕组的感应电动势122

4.4.1 集中整距线圈的感应电动势122

4.4.2 分布绕组的感应电动势123

4.4.3 短距绕组的感应电动势123

4.4.4 相电动势124

4.5 三相异步电动机的等效电路125

4.5.1 转子磁动势和电动势125

4.5.2 定子、转子绕组的电压方程——频率归算126

4.5.3 绕组归算127

4.5.4 异步电动机的等效电路和相量图128

4.5.5 异步电动机的简化等效电路129

4.5.6 笼型绕组的磁极数和相数130

4.6 三相异步电动机的功率和转矩131

4.6.1 三相异步电动机的功率关系131

4.6.2 三相异步电动机的转矩关系132

4.6.3 三相异步电动机电磁转矩的物理表达式133

4.6.4 三相异步电动机的转矩-转差率特性133

4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定137

4.7.1 三相异步电动机的工作特性137

4.7.2 三相异步电动机的主要性能指标138

4.7.3 三相异步电动机的参数测定139

4.8 单相异步电动机141

4.8.1 单相异步电动机的工作原理142

4.8.2 两相绕组的磁动势143

4.8.3 单相异步电动机的主要类型和起动方法144

4.9 三相异步发电机146

4.9.1 三相异步发电机的单机运行146

4.9.2 笼型三相异步发电机的并网运行146

4.9.3 双馈异步发电机变速恒频风力发电系统148

思考题与习题150

第5章 同步电机152

5.1 同步电机的基本结构和额定值152

5.1.1 同步电机的基本结构152

5.1.2 同步电机的励磁系统155

5.1.3 同步电机的冷却方式157

5.1.4 同步电机的基本类型157

5.1.5 同步电机的额定值158

5.2 三相同步电机的工作原理159

5.2.1 三相同步电机的基本原理159

5.2.2 同步电机的空载运行159

5.2.3 同步电机的负载运行和电枢反应160

5.2.4 三相同步电机的运行状态163

5.3 三相同步发电机的稳态分析164

5.3.1 隐极同步发电机的稳态分析164

5.3.2 凸极同步发电机的稳态分析167

5.4 三相同步发电机的功率和转矩172

5.4.1 功率平衡方程172

5.4.2 电磁功率与功角特性172

5.4.3 电磁转矩与矩角特性174

5.5 三相同步发电机的运行特性175

5.5.1 外特性175

5.5.2 调整特性176

5.5.3 效率特性176

5.6 同步发电机与电网的并联运行177

5.6.1 并联运行的条件177

5.6.2 并联运行的方法178

5.6.3 有功功率的调节与稳定问题179

5.6.4 无功功率的调节与V形曲线182

5.7 三相同步电动机与同步补偿机184

5.7.1 同步电动机的运行分析184

5.7.2 同步电动机的功率和转矩186

5.7.3 同步电动机的运行特性187

5.7.4 同步补偿机188

5.8 同步发电机的三相突然短路189

5.8.1 同步发电机突然短路的物理过程189

5.8.2 同步发电机的瞬态电抗191

5.8.3 同步发电机的超瞬态电抗192

思考题与习题193

第6章 控制电机196

6.1 伺服电动机196

6.1.1 交流伺服电动机196

6.1.2 直流伺服电动机198

6.2 步进电动机199

6.2.1 基本工作原理200

6.2.2 反应式步进电动机201

6.3 测速发电机203

6.3.1 直流测速发电机203

6.3.2 交流异步测速发电机204

6.4 自整角机205

6.4.1 自整角机的结构205

6.4.2 力矩式自整角机206

6.4.3 控制式自整角机206

6.5 旋转变压器208

6.6 感应同步器209

思考题与习题211

第7章 电力拖动基础213

7.1 电力拖动系统的组成与分类213

7.2 电力拖动系统的运动方程式213

7.2.1 单轴电力拖动系统的运动方程式213

7.2.2 多轴电力拖动系统的折算215

7.3 电力拖动系统的负载特性220

7.3.1 恒转矩负载220

7.3.2 恒功率负载221

7.3.3 通风机与泵类负载221

7.4 电力拖动系统的稳定运行条件221

7.5 电力拖动系统的调速222

7.5.1 调速的基本概念222

7.5.2 调速系统的主要性能指标223

思考题与习题224

第8章 他励直流电动机的电力拖动227

8.1 他励直流电动机的机械特性227

8.1.1 固有机械特性227

8.1.2 人为机械特性228

8.2 他励直流电动机的起动和反转229

8.2.1 电枢回路串联电阻起动230

8.2.2 降低电枢电压起动231

8.2.3 他励直流电动机的反转231

8.3 他励直流电动机的调速231

8.3.1 电枢回路串联电阻调速232

8.3.2 降低电枢电压调速232

8.3.3 减弱磁通调速233

8.3.4 调速方式与负载类型的配合234

8.4 他励直流电动机的制动236

8.4.1 能耗制动237

8.4.2 反接制动238

8.4.3 回馈制动241

8.5 他励直流电动机的四象限运行242

思考题与习题243

第9章 异步电动机的电力拖动245

9.1 三相异步电动机的机械特性245

9.1.1 固有机械特性245

9.1.2 人为机械特性248

9.2 三相异步电动机的起动250

9.2.1 笼型异步电动机的起动250

9.2.2 高起动转矩的异步电动机255

9.2.3 绕线转子异步电动机的起动258

9.3 三相异步电动机的调速260

9.3.1 变极调速260

9.3.2 变频调速262

9.3.3 调压调速267

9.3.4 绕线转子异步电动机转子串电阻调速268

9.3.5 绕线转子异步电动机串级调速270

9.3.6 电磁调速电动机271

9.4 三相异步电动机的制动273

9.4.1 回馈制动273

9.4.2 反接制动275

9.4.3 能耗制动279

9.4.4 软停车与软制动280

9.5 异步电动机的各种运行状态280

思考题与习题281

第10章 同步电动机的电力拖动283

10.1 同步电动机的机械特性及稳定运行283

10.1.1 同步电动机的机械特性283

10.1.2 同步电动机的稳定运行284

10.2 同步电动机的起动284

10.2.1 拖动起动法285

10.2.2 异步起动法285

10.2.3 变频起动法285

10.3 同步电动机的调速和制动286

10.3.1 同步电动机的调速方法概述286

10.3.2 同步电动机的制动方法287

10.4 特种同步电动机调速系统288

10.4.1 永磁同步电动机调速系统288

10.4.2 无刷直流电动机调速系统290

10.4.3 开关磁阻电动机调动系统293

思考题与习题296

第11章 电力拖动系统中电动机的选择298

11.1 电动机选择的基本原则298

11.1.1 类型的选择298

11.1.2 额定功率的选择299

11.1.3 电压等级的选择300

11.1.4 转速的选择300

11.1.5 结构型式的选择301

11.1.6 安装型式的选择302

11.1.7 工作制的选择302

11.1.8 型号的选择302

11.2 电动机的发热与冷却303

11.2.1 电动机的发热过程与温升303

11.2.2 电动机的冷却过程与冷却方式304

11.3 电动机的工作制305

11.3.1 连续工作制（S1）305

11.3.2 短时工作制（S2）305

11.3.3 断续周期工作制（S3）306

11.4 电动机额定功率的选择307

11.4.1 电动机的允许输出功率307

11.4.2 拖动连续运行负载电动机额定功率的选择308

11.4.3 拖动短时运行负载电动机额定功率的选择311

11.4.4 拖动断续周期运行负载电动机额定功率的选择313

11.5 电动机的经济运行314

11.5.1 电动机的经济运行管理314

11.5.2 电动机经济运行的基本参数314

11.5.3 电动机的经济运行措施316

思考题与习题316

参考文献318