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绪论1

0.1电机与电力拖动系统1

0.2电机与电力拖动系统在国民经济中的作用与发展趋势1

0.2.1电机与电力拖动系统在国民经济中的作用1

0.2.2电机与电力拖动技术的发展概况2

0.3本课程的性质、内容和任务3

0.4本课程的学习方法4

第1章 电机理论中常用的基本知识和基本定律6

1.1磁场的基本知识6

1.1.1电流的磁效应6

1.1.2磁路的几个基本物理量7

1.2安培环路定律7

1.3磁路的欧姆定律8

1.4电磁感应定律9

1.5电磁力定律10

1.6电路定律10

1.7常用的铁磁材料及其特性11

1.7.1铁磁材料的磁化特性11

1.7.2铁磁材料的损耗13

本章小结15

思考题15

练习题16

第2章 直流电机18

2.1直流电机的工作原理18

2.1.1直流电动机的工作原理18

2.1.2直流发电机的工作原理20

2.1.3直流电机的可逆原理20

2.2直流电机的结构、额定值及主要系列21

2.2.1直流电机的结构21

2.2.2直流电机的额定值23

2.2.3国产直流电机的主要系列24

2.3直流电机的电枢绕组24

2.3.1电枢绕组的一般知识24

2.3.2单叠绕组26

2.3.3单波绕组28

2.4直流电机的磁场30

2.4.1直流电机的励磁方式30

2.4.2直流电机的空载磁场31

2.4.3直流电机的电枢反应和负载磁场32

2.5直流电机的电枢感应电动势和电磁转矩34

2.5.1直流电机的电枢感应电动势35

2.5.2直流电机的电磁转矩36

2.6直流电动机的运行原理37

2.6.1直流电动机的基本方程式38

2.6.2并励直流电动机的工作特性41

2.6.3他励直流电动机的机械特性42

2.6.4串励直流电动机的机械特性49

2.6.5复励直流电动机的机械特性50

2.7直流发电机的运行原理50

2.7.1直流发电机的基本方程式51

2.7.2直流发电机的工作特性53

2.7.3并励直流发电机的自励过程和自励条件54

2.8直流电机的换向56

2.8.1直流电机换向过程的物理现象57

2.8.2改善换向的方法59

2.8.3环火与补偿绕组59

本章小结60

思考题62

练习题63

第3章 直流电动机的电力拖动65

3.1电力拖动系统的动力学基础65

3.1.1单轴电力拖动系统的运动方程式65

3.1.2多轴电力拖动系统的运动方程式67

3.2各类生产机械的负载转矩特性72

3.2.1恒转矩负载特性72

3.2.2通风机负载特性73

3.2.3恒功率负载特性73

3.2.4实际的负载特性74

3.3电力拖动系统稳定运行的条件74

3.3.1电力拖动系统平衡运转的概念74

3.3.2电力拖动系统稳定运行的概念75

3.3.3电力拖动系统稳定运行的条件要求76

3.4直流电力拖动系统的动态分析77

3.4.1电力拖动系统的机械过渡过程77

3.4.2电力拖动系统的机械-电磁过渡过程81

3.5他励直流电动机的起动83

3.5.1他励直流电动机直接起动时存在的问题84

3.5.2他励直流电动机的起动方法84

3.6他励直流电动机的调速89

3.6.1调速的性能指标90

3.6.2调速方法92

3.6.3调速方式与负载类型的配合95

3.7他励直流电动机的制动102

3.7.1他励直流电动机的能耗制动102

3.7.2他励直流电动机的反接制动106

3.7.3回馈制动110

3.7.4制动状态小结112

3.8工程中的实例分析115

本章小结117

思考题119

练习题120

第4章 变压器123

4.1变压器的基本工作原理和结构123

4.1.1变压器的基本结构123

4.1.2变压器的基本工作原理125

4.1.3变压器的额定值及分类126

4.2单相变压器的空载运行127

4.2.1变压器空载运行时的电磁关系127

4.2.2空载运行时的电压方程式、等效电路及相量图130

4.3单相变压器的负载运行131

4.3.1变压器负载运行的电磁关系131

4.3.2变压器负载运行的基本方程式132

4.3.3变压器负载运行的等效电路及相量图133

4.4变压器的参数测定136

4.4.1空载试验136

4.4.2短路试验137

4.5标幺值138

4.5.1标幺值的概念138

4.5.2基值的选取及标幺值的计算139

4.6变压器的运行性能和特性141

4.6.1变压器的电压变化率及外特性141

4.6.2变压器的效率特性143

4.7三相变压器145

4.7.1三相变压器的磁路系统146

4.7.2三相变压器电路系统——联结组146

4.7.3三相变压器电路系统及磁路系统对电动势波形的影响149

4.8变压器的并联运行151

4.8.1变压器并联运行的条件151

4.8.2对并联运行条件的分析152

4.9其他用途的变压器154

4.9.1自耦变压器154

4.9.2仪用互感器155

本章小结156

思考题157

练习题158

第5章 异步电动机160

5.1三相异步电动机的结构及额定值160

5.1.1三相异步电动机的结构160

5.1.2三相异步电动机额定值及主要系列162

5.2异步电动机的定子绕组163

5.2.1交流绕组的构成原则及分类163

5.2.2交流绕组的基本知识163

5.2.3三相双层绕组164

5.2.4三相单层绕组168

5.3三相异步电动机的定子磁动势与磁场170

5.3.1单相绕组的磁动势170

5.3.2三相绕组的合成磁动势175

5.4三相异步电动机定子绕组的感应电动势178

5.4.1导体的感应电动势178

5.4.2整距线圈的感应电动势179

5.4.3短距线圈的感应电动势180

5.4.4线圈组的电动势180

5.4.5相电动势和线电动势182

5.5三相异步电动机的工作原理及运行状态183

5.5.1三相异步电动机的基本工作原理183

5.5.2三相异步电机的转差率与三种运行状态183

5.6三相异步电动机的电磁关系184

5.6.1三相异步电动机空载运行电磁关系184

5.6.2三相异步电动机负载运行电磁关系186

5.6.3转子静止时的三相异步电动机187

5.6.4转子转动时的三相异步电动机187

5.7三相异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图188

5.7.1三相异步电动机的基本方程式188

5.7.2异步电动机的等效电路189

5.7.3异步电动机的相量图192

5.8三相异步电动机的功率与转矩193

5.8.1三相异步电动机的功率流程图及功率平衡方程式193

5.8.2三相异步电动机的转矩平衡方程式195

5.9三相异步电动机的参数测定196

5.9.1空载试验196

5.9.2短路试验197

5.10三相异步电动机的工作特性198

5.10.1三相异步电动机的工作特性198

5.10.2用直接负载法计算工作特性199

5.11单相异步电动机201

5.11.1单相异步电动机的工作原理201

5.11.2等效电路202

5.11.3起动方法203

本章小结204

思考题205

练习题206

第6章 三相异步电动机的电力拖动207

6.1三相异步电动机的机械特性207

6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式207

6.1.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性212

6.2三相异步电动机的起动215

6.2.1三相异步电动机的固有起动特性215

6.2.2三相异步电动机的直接起动216

6.2.3三相笼型异步电动机的减压起动217

6.2.4三相笼型异步电动机的软起动224

6.2.5高起动性能的三相笼型异步电动机226

6.2.6三相绕线转子异步电动机的起动228

6.3三相异步电动机的调速233

6.3.1变极调速234

6.3.2变频调速238

6.3.3改变定子电压调速242

6.3.4绕线转子异步电动机转子串电阻调速245

6.3.5绕线转子异步电动机双馈调速及串极调速247

6.3.6利用电磁转差离合器调速（滑差电动机）253

6.4三相异步电动机的制动状态254

6.4.1反接制动255

6.4.2回馈制动257

6.4.3能耗制动259

6.4.4三相异步电动机制动状态小结263

6.5绕线转子电动机进行调速和制动时其电阻和转速的计算263

本章小结270

思考题272

练习题273

第7章 三相同步电机276

7.1三相同步电机的结构、工作原理及额定数据276

7.1.1三相同步电机的结构276

7.1.2三相同步电机的工作原理278

7.1.3三相同步电机的额定数据279

7.1.4三相同步电动机的型号280

7.2三相同步电动机的电枢反应280

7.2.1三相同步电动机空载时的磁场280

7.2.2三相同步电动机负载时的电枢反应281

7.3三相同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图285

7.3.1三相隐极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图285

7.3.2三相凸极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图287

7.4三相同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图289

7.4.1三相隐极式同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图289

7.4.2三相凸极式同步发电机的电动势平衡方程式与相量图290

7.5三相同步电动机的矩角特性291

7.5.1功率和转矩关系291

7.5.2功角特性和矩角特性291

7.5.3同步电动机的稳定运行区与过载能力293

7.6三相同步电动机的功率因数调节与V形曲线295

7.6.1功率因数的调节295

7.6.2同步电动机的V形曲线297

7.7三相同步电动机的起动298

7.7.1异步起动法299

7.7.2辅助电动机起动法299

7.7.3变频起动法300

本章小结300

思考题301

练习题302

第8章 控制电机304

8.1伺服电动机304

8.1.1直流伺服电动机304

8.1.2交流伺服电动机306

8.1.3交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较310

8.2测速发电机311

8.2.1直流测速发电机311

8.2.2交流测速发电机312

8.3无刷直流电动机315

8.3.1无刷直流电动机的基本结构315

8.3.2无刷直流电动机的工作原理315

8.3.3无刷直流电动机的电磁转矩和运行特性318

8.3.4无刷直流电动机的PWM控制方式319

8.4步进电动机321

8.4.1反应式步进电动机的基本结构和工作原理322

8.4.2步进电动机的运行特性324

8.5自整角机327

8.5.1自整角机的结构及分类327

8.5.2力矩式自整角机的工作原理328

8.5.3控制式自整角机的工作原理330

8.5.4自整角机的应用举例332

8.6旋转变压器332

8.6.1旋转变压器的结构及分类332

8.6.2正余弦旋转变压器333

8.6.3线性旋转变压器338

8.7直线电动机339

8.7.1直线异步电动机339

8.7.2直线直流电动机340

本章小结341

思考题与练习题343

第9章 电动机容量的选择345

9.1概述345

9.2电动机的发热与冷却规律346

9.2.1电动机的热平衡方程式346

9.2.2电动机的发热过程347

9.2.3电动机的冷却过程348

9.2.4电动机的工作方式348

9.3连续工作制电动机容量的选择350

9.3.1连续恒定负载下电动机容量的选择350

9.3.2连续周期变化负载时电动机容量的选择351

9.4短时工作制电动机容量的选择356

9.4.1选用连续工作制电动机356

9.4.2选用专为短时工作方式而设计的电动机357

9.5断续周期工作制电动机容量的选择358

9.6电动机容量选择的工程方法362

9.6.1用统计法选择电动机容量362

9.6.2用类比法选择电动机容量362

9.7电动机种类、额定电压、额定转速和型式的选择363

9.7.1电动机种类的选择363

9.7.2电动机额定电压的选择363

9.7.3电动机额定转速的选择363

9.7.4电动机型式的选择364

本章小结364

思考题365

练习题365

参考文献369